数电课设：简易停车场车位管理系统的设计

课程设计（说明书）简易停车场车位管理系统的设计班级/学号学生姓名指导教师课程名称数字逻辑课程设计院（系）计算机专业计算机科学与技术班级学号姓名课程设计题目简易停车场车位管理系统的设计课程设计时间:2011年7月11日至2011年7月24日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个能够实施显示停车场空余车位信息的简易系统。简易停车场车位管理系统的工作原理框图如图1所示。主要包括数字控制及显示部分、方向识别电路两大。系统通过传感器根据汽车出入产生的不同传感器信号经过方向鉴别电路实现停车场停车数量的实时显示。手动调整部分为人工干预停车数量的备用设置。图1简易停车场车位管理系统工作原理框图二、技术指标1．设一个强制清空键。清空后,显示停车场最大泊车位数(如40)。设两个手动调整键(个位、十位)，方便调整现场实际空余泊车位数，两位LED显示。2．设计一个方向识别电路供加/减计数器使用，进车后空余的泊车位数目减1，出车后空余的泊车位数目加1。3．当无空位时应将无空位告警提示灯点亮。4．设计两个红外线光发射/接收传感器电路供方向识别电路使用，传感器的输出信号可由两路高低电平信号代替。三、设计要求1．系统上电后自动运行，在选择器件时，应考虑成本。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；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.姚福安.电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石.数字电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007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、概述停车场车位管理需要解决进车和出车计数功能，并同步显示剩余车位数，当进车数达到停车场最大车位数时，能够锁定状态停止减法计数，而加法计数保持不变，并进行警报；当出车数达到最大车位数时，能够锁定状态停止加法计数，加法计数保持不变。同时还能够进行手动调整现场实际空余车位数，并有一个清空键，显示最大车位数。本文设计电路能够完成以上要求和功能。二、方案论证设计一个能够实施显示停车场空余车位信息的简易系统。简易停车场车位管理系统的工作原理框图如图1所示。主要包括数字控制及显示部分、方向识别电路两大。系统通过传感器根据汽车出入产生的不同信号经过方向鉴别电路实现停车场停车数量的实时显示。手动调整部分为人工干预停车数量的备用设置。图1简易停车场车位管理系统工作原理框图三、电路设计可逆计数器Updown方向识别电路信号输入显示电路清空手动调整警报00/40锁脉冲电路1.双向选择电路双向选择电路如图2所示是由一个数据选择器,两个开关,六个非门和一个电源组成的。能够实现进车出车的方向识别，输出信号使计数电路实现加减计数。当没有车进入时，开关J3、J4分别接在低电平，经过U3/U11/U12/U13的延时作用，1Y/2Y输出低电平，经过U4、U14输出高电平；进车时，J4先接高电平，J3后接高电平，J4随后接低电平，J3再接低电平，这时1Y输出一个低电平脉冲，经过非门输出高电平脉冲；出车时，J3先接高电平，J4后接高电平，J3随后接低电平，J4再接低电平，这时2Y输出一个低电平脉冲，经过非门输出高电平脉冲。1G和2G两个端口与J3、J4相连，保证数据选择器分别工作。1C0/1CO1/1C2/1C3和2CO/2C1/2C2/2C3接成0100和0010形式，使得1Y/2Y分别输出高低电平。图2双向选择电路2.手动调整电路手动调整电路如图3所示是由一个555，两个电源，两个开关，两个电容，一个电阻组成的。实现手动调整功能。J1,J2是手动开关，分别调整个位和十位。图3手动调整电路在没使用时，开关接至低电平，555输出高电平，进行车位调整时，开关接至高电平，随即松开，555输出端输出一个低电平信号，随后恢复为高电平，形成一个脉冲信号。3.计数电路计数电路如图4所示是由两个74LS192D，一个电源，两个与门，两个或门组成的。接受来自方向识别电路，手动调整电路和锁脉冲电路的电平信号，以实现进车加数，出车减数，手动调整数，和锁定计数功能。图4计数电路U21接入手动和自动电路信号，无调整信号时，输出为高电平，当有信号时，输出为低电平信号，接至U20，当计数器未达到40时，锁脉冲电路输出低电平，这时方向识别电路和手动调整电路的信号通过或门输出至加法计数端，输出QA/QB/QC/QD相应输出信号，若均无加法计数信号，则或门输出高电平，计数器能进行减法计数，当计数器计至40时，锁脉冲电路输出高电平，通过或门输出高电平，这时方向识别电路和手动调整电路的信号无法通过或门，就无法进行加法计数，但减法计数仍然可以；U19接至方向识别电路和锁脉冲电路，当计数器未计至00是，锁脉冲电路输出低电平，方向识别电路的信号可以通过或门加至减法计数端，当计数电路计至00是锁脉冲电路输出高电平信号，方向识别电路的信号无法通过或门，就无法进行减法计数，但是可以进行加法计数；U16接U21的进位输出端和手动调整电路。4显示电路显示电路如图5所示由两个数码管，两个DCD_HEX。实现将计数器传来的信号翻译并在数码管上显示出来。图5显示电路5.锁脉冲电路00锁脉冲电路图6所示是由六个或门和一个或非门组成的。实现当显示为00时，计数电路停止减法计数。40锁脉冲电路如图7所示是组成的，以实现当显示为40时，计数电路停止加法计数。图600锁脉冲电路当计数器计至00时，Q1A/Q1B/Q1C/Q1D/Q2A/Q2B/Q2C/Q2D输出为低电平，则通过U22/U23、U24/U25输出也为低电平，U26/U27输出也为低电平，通过U28输出为高电平；当计数器不是00时，通过与门输出高电平，与非门U19输出低电平。图740锁脉冲电路当计数器计数至40时，U17输出也是高电平；当计数器不是40时，则U17输出低电平。6.警报电路警报电路如图8所示是由一个红灯组成的，当计数器计到00时，红灯亮，表示警报，无空余车位。图8警报电路当计数至00时U28输出高电平，红灯亮。7.清零电路清零电路如图9所示是由一个电源和一个开关组成的，以实现清零功能。图9清零电路开关在接至电源时，输出高电平，计数器正常工作；开关接地时，输出低电平，计数器被置数40。四、性能的测试1.进车信号测试及显示测试点在端口U2处，检测在进车时有无电平信号变化。使用示波器检测电平信号的变化。如图10所示，进车时按BAAB键，有电平信号变化，数码管显示数字进一位。图10进车信号电平测试2.出车信号测试及显示测试点在端口U14处，检测在出车时有无电平信号变化。使用示波器检测电平信号的变化。如图11所示，出车是按ABBA键，有电平变化，数码管显示数字减一位。图11出车电平信号测试3.清零性能测试测试清零开关能否正常工作。开关J5接至低电平，显示器显示40即停车场最大车位数，能正常工作。如图12所示。图12清零性能4.00锁脉冲电路性能测试计数器计数至00时，能否锁定电路。计数至00，继续进车测试按BAAB键，数码管数字不变，出车测试数按ABBA键，码管开始变化并进一位。如图13所示。图1300锁脉冲电路测试5.40锁脉冲电路性能测试计数器计数至40时，能否锁定电路。计数至40，继续出车测试按ABBA键，数码管数字不变，进车测试按ABBA键，数码管开始变化并减一位。如图14所示。图1440锁脉冲电路测试6.警报电路性能测试测试当计数至00时，警报电路能否提供警报。计数至00，红灯亮，警报电路正常工作，非00时，红灯不亮。如图15所示。图15警报电路测试7.手动调整电路性能测试测试手动调整电路能否正常工作。当开关J1闭合后松开,数码管U5产生进位即加一位数；开关J2闭合后松开,数码管U4产生进位即加一位数,最后可以达到00~99之间任意数。图16手动调整电路测试五、结论本文设计的电路能够实现清零功能，并显示最大车位数40；还能够自动判别车辆进出方向，实现相应的加减计数功能，同时显示空余车位数；有手动调整功能，用来调整现场实际车位数；还有警报功能，当空余车位数为0时，红灯亮，警报无空余车位，同时实现锁定功能，不再进行减法计数；当空余车位数为最大车位数时，锁定并不再进行加法计数，该电路实现了所有技术指标和要求，能够使用。六、课设体会及合理化建议这次数字电子技术基础设计让我收获了很多，也给了我一次宝贵的实践机会。刚开始拿到这个课设任务时，我有点无所适从。但后来通过网上查询资料，我对这个设计有了初步的想法。后来在每次遇到问题的时候，我都会通过自己的努力去克服，这个过程提供了一个很好的学习机会，巩固了知识，弥补了知识漏洞，实践操作技能得到了提升。同时也让我对数字电子电路有了更深的了解。在完成课程设计的这段时间，为了较好的完成课题，我查阅了大量的资料与书籍，掌握了一些关于Multisim的使用方法和数字电子设计的分析。在这一过程中，对于课程教授的数电知识有了更深的理解，并对实用的数字电子设计有了初步的了解；在解决问题的过程中，提高了自己自主分析问题，解决问题的能力，锻炼了自己的逻辑思维能力，提高了解决实际应用问题的能力，给予启发，收获很大。通过本次课设，我学会了遇到问题多查多问，综合运用所学的一些基本理论，基本知识，基本技能，培养自己独立思考分析和解决问题的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风；注重团队合作精神，学会虚心听取他人的意见。在以后的学习中，我依然会积极地实践，提高自己的动手能力，学会将书本上的知识转化成事物，对书本知识有了更深的了解，不断提高自己。参考文献推荐参考资料1.姚福安.电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石.数字电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年.附录I总电路图附录II元器件清单序号编号名称型号数量1U18U10可逆计数器74LS192D22U1数据选择器74HC153D13U8U9555555_TIMER_RATED24U12U16与门NC7SZ08_4V25U2U3U11U12U13U14U15非门NC7S04_4V76U28U17或非门NC7SZ02_4V27U6U7U19U20U22U23U24U25U26U27或门NC7SZ32_4V108U4U5数显管DCD_HEX29J3J4J5开关SPDT310X1灯PROBE_DIG_RED111C1C2电容CAPACITOR_RATED212R3电阻RESISTOR113J1J2开关PB_DPST2