具有语音功能的顾客流量自动统计系统的设计

沈阳航空航天大学课程设计（说明书）具有语音功能的顾客流量自动统计系统的设计班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称模拟与数字电子技术课程设计院（系）专业班级学号姓名课程设计题目具有语音功能的顾客流量自动统计系统的设计课程设计时间:年月日至年月日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个顾客流量自动统计系统，能分别统计进、出顾客数量，并实时显示。并在进出顾客时，给出相应的语音问候。二、技术指标1.该电路具有区分进、出顾客的功能。有顾客进入时，绿灯亮；有顾客出时，红灯亮。2.能分别统计进、出顾客数（1000）并实时显示。3.进出顾客时，给出相应的语音问候。三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本，要求采用LED显示。2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；用软件仿真和硬件电路验证所设计的电路。2．进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料[1]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：高等教育出版社，2006年[2]陈振官等编著.新颖高效声光报警器.[M]北京：国防工业出版社，2005年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字：日期：成绩一.概述课程要求设计的是一个顾客流量自动统计系统，能分别统计进、出顾客数量，并实时显示的电路系统，这在商店，图书馆等等地方都会用到，处于一个运用范围很广的电路。这个电路首先在进出顾客时，能给出相应的语音问候的电子电路。首先必须要有一个能感应到人进出而自动输出脉冲信号的电路，并且能区分顾客是进入还是出去，最终还能稳定记录顾客的进出人数和发出相应的语音声音。对于这个问题，先利用了单稳态延时电路来实现这个功能，接着就是计数方面，运用了三个192芯片来实现这个加法计数器的加法功能，最终连接上显示器来达到显示功能。这就是大概的设计思路。二、方案论证方案一：原理框图如下图1具有语音功能的顾客流量自动统计系统的设计方案一传感器A传感器B触发器1触发器2进入人员计数器出去人员计数器译码器译码器显示器显示器逗留人员计数器译码器显示器该方案首先通过两个传感器电路，A在门内，B在门外，由发光二极管和光敏二极管组成的电路。当顾客进入时，经过传感器A，脉冲信号由高电平变成低电平，对JK触发器1开始触发，由于传感器A同时输出给触发器2的CP端，因此触发器2被锁住，当在经过传感器B时，不能触发触发器2。然后通过触发器1输出一个脉冲给加法计数器，即开始工作，通过译码器输出给显示器，显示器就记录了顾客的人数。当顾客出来时的电路工作原理也是如此。方案二：原理框图如下图2具有语音功能的顾客流量自动统计系统的设计方案二该方案首先通过两个传感器电路，A在门内，B在门外，由发光二极管和光敏二极管组成的电路。当顾客进入时，经过传感器A，输出脉冲信号由低电平变成高电平，锁存器从传感器电路得到一个脉冲，于是开始工作，输出给进去人员计数器和发声器，并在显示器上显示顾客进入人数和发出语音问候，当计数之后同时把锁存器锁住，传感器B的输出信号不能被输出给出去人员的计数器电路。当顾客出来时的电路工作原理也是如此。两个方案比较，方案二利用了锁存器相比于方案一的JK触发器来说，更加传感器A传感器B进去人员计数器显示器出去人员计数器显示器锁存器发声器发声器容易实现功能和使电路的设计更简单明了。该设计采用的是方案二，AB两传感器，A在靠近门外的地方，B在靠近门内的地方。相比于方案一，我采用了555芯片构成单稳态电路实现延时来达到人进去时，经过A传感器开始计数并且亮灯和发出相应的语音问候，再经过B传感器时，不会有任何反应；当人出来时，经过B传感器开始计数并且亮灯和发出相应的语音问候，再经过A传感器时，不会有任何反应。这其中我利用了延时电路来给电路进行锁存而达到的效果。相比较于利用JK触发器，555芯片性能好较易实现且性价比较高。三、电路设计1.传感器电路图3单稳态输出电路此电路是一个把人员进，出动作转换为电信号的光耦。这个电路主要运用了发光二极管和光敏二极管的组合，当人进入的时候，经过光敏二极管，进而促使发光二极管的不能发光，最终输出一个脉冲信号，这就达到了自动的原理。上图主要用到了555芯片，TRI是脉冲输入端，将DIS端和THR端互接然后与430Ω的电阻和10μF的电容连接成回路，然后将CON端与一个100Nf的电容接地，最后将复位端RST接在高电平上，就组成了一个单稳态电路，输出为一段时间的脉冲，时间由电阻的阻值和电容的容值决定。上图为门外传感器电路，门内传感器电路亦是如此。2.单稳态延时电路图4单稳态延时电路此电路是一个单稳态延时电路，运用了JK触发器和555芯片来实现，当经过A时，在这段时间内将会产生一段延时电路，足够人完全进入店里，当人出来时经过B也是同样道理。这个电路通过JK触发器，把J,K,CLR端接一起与VCC连接，变成实现T触发器的功能，可以达到让状态翻转的结果，就是输出使高电平时，当再次有个信号开始触发，就会使输出信号翻转成低电平。再把输出信号输入给555芯片的输入端，又输出一段时间的稳态电路，555芯片的接法和传感器电路的555芯片接法时一样的，这就实现了延时的效果。3．加计数器及显示电路图5加法计数器及显示电路该电路是进入人数的加法计数器及显示端，在加法计数器方面，我运用了三个74LS192芯片来组合成了一个显示三位数的十进制加法计数器，该计数器还具有清零端口。显示器使用的是集成的，所以不需要译码器，比较方便，电路也较简单。这个电路将CLR端口一起连接接低电平上可具有清零功能，于是连接一个非门完成由高电平转成低电平。然后将DOWN端口一起连接到高电平上，只需将输出脉冲信号连接到UP端，再将第一位数的进位输出端CO接到下一个显示器的输入端UP，即可完成十进制加法计数器的功能。4.语音电路图6发声及亮灯电路该电路是一个简单的语音电路，将发光二级管与82Ω电阻相连接在蜂鸣器的输出端，当锁存器输出脉冲给计数电路的同时，也同时给了蜂鸣器一个脉冲，促使蜂鸣器发声和发光二极管亮光。四、性能的测试1.单稳态输出脉冲图7单稳态输出脉冲波形图该波形是传感器触发555芯片，产生的波形图，通过555芯片的连接，当人经过的时候，将会开始触发，因此得到了如图一段时间的稳定的脉冲信号。2.加法计数电路显示图图8计数电路及显示人数图从锁存器输出的脉冲信号直接输入给74LS192D的UP端，计数器开始工作，并最终显示在显示器上。主要元器件介绍1．可逆计数器74LS192D图974LS192D芯片元件管脚图表一74LS192D芯片功能表输入输出MRQDQCQBQAABCD1XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXX加计数011XXXX减计数74LS192主要有两个时钟脉冲UP和DOWN,当给UP端一个脉冲信号，将开始作加法运算，当给DOWN端一个脉冲信号，将作减法运算。五．结论通过方案二的设计，也很成功的设计出了电路，并且证实了方案二设计的电路比方案一更加简便。并且能满足具有语音功能的顾客流量自动统计系统的设计的全部功能。当人进入时，开始触发电路，并且能发出“欢迎光临”的语音问候并且同时在显示屏上显示出实时进入人数，当人走出门时，也能触发电路，并发出“谢谢惠顾”的语音问候和在显示屏上显示出去的人数。六．性价比这次所设计的方案，还是比较省钱和方便的，所用的芯片及零件都是一些人们平时能接触到的，而且在市面上都很容易买到，为以后制造成品提供了很便捷的好处。七、课设体会及合理化建议两周短暂的课程设计已经结束了，可是它留在我脑海中的记忆和影响时相当深远和难以忘怀的。在过去的两周时间里，我能深深体会到毫无头绪，耐心，严谨，坚持不懈的感觉。在最开始拿到这个课题的时候，我对这个设计真的是百思不得其解，不知从何下手，甚至都不能相信我可以完成这个电路的设计，但我知道逃避是不能解决什么的，只有靠自己的努力才能做好每一件事。于是我开始温习课本，去图书馆借了相关的资料，当然，此时互联网也发挥了很大的帮助作用，还有同学的帮助，我们一起探讨，一起更正错误。由于这两周课设的时间来的匆忙，正好遇到了期末考试复习的时间，这也给我们带来了一丝无形的压力。当我心中有了最初的想法后，就开始先手绘出电路图的大概框图，由于我的成绩不是很好，学的知识不够全面，这耗费了我很长时间的设计，然后开始在电脑上连接我自己的电路，但现实是很残酷的，开始仿真一直都没有成功，最终我经过了曹老师的教导，向学习好的同学请教和翻阅有关书籍，才解决了仿真这个大问题。经过这两周的课设，我确实是学到了不少的东西，给自己的知识层面提高了许多。首先，我明白了盲目的追求速度时不行的，没有条理和针对性，反复改了几次才最终成功，这反而很浪费时间，达不到学习的效果。然后，在设计的过程中，遇到的各种问题，经过请教老师，同学以及自己去查资料，这都需要做大量的工作，花大量的时间才能解决，从中，我学到了耐心。最后，经过本次课程设计，我不仅巩固了书本上的知识，而且还学到了课外的许多内容，让我对数电有了新的认识，在以后的学习中，我会把我在课程设计中学到的发扬出去。在这，我要感谢曹老师，虽然课设时间很短，但我学到的不止如此，您让我学会了很多以前我所没有的。感谢您给了我两周难忘的时刻，我希望今后还能有这种很好的课程设计。总电路图（模拟时光电开关换为按键开关）参考文献[1]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：高等教育出版社，2006年[2]陈振官等编著.新颖高效声光报警器.[M]北京：国防工业出版社，2005年附录II元器件清单表二元件清单表序号编号名称型号数量1U1，U8，U20,U21555芯片LM555CM42LED1，LED2发光二极管LED23U22，U26光耦电路PS2501-124U2与门74CS08D15U23AJK触发器74LS73D16U19锁存器74LS273N17BUZZER8000HZ,BUZZER2000HZ蜂鸣器BUZZER28U18A,,U11A非门74LS04D29U3,U4，U9，U15，U16,U17计数器74LS192D610U5，U6，U7，U12，U13,U14显示器DCDHEXBLUE611R11，R12，R1，R4电阻2KΩ412R2，R5，R9，R10电阻430Ω413R6，R3电阻82Ω214R7，R8电阻3KΩ215C1，C3，C5，C7电容10μF416C2，C4，C6，C8电容100nF4