合肥工业大学电子技术课程设计报告停车场车位管理

合肥工业大学电子技术课程设计报告设计题目：停车场车位管理系统
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一．内容提要
二．设计内容及要求
三．系统概述
四．单元电路设计、仿真与分析
五．电路的安装与调试
六．心得体会
七. 参考文献
一．内容提要：
该实验电路图实现的是实时检测进车出车，显示停车场空余的泊车数目、最大停车的位数可手动设定、无空位时会告警提示的“停车场车位管理系统”。

进出车由1、2开关模拟，无空位时锁存，便于车辆进出的控制和车辆的准入控制。

该电路经过了模块设计，组合，仿真模拟和安装调试这些程序，验证了它的正确性和可行性。

二．设计内容及要求:
某停车场为了便于车辆进出的控制，需要自动通知欲停泊的车辆有无空位，及车辆的准入控制，试设计一个由电子电路实现的、实时检测进车出车、显示停车场空余的泊车位数目、最大停车位数可设定、无空位告警提示的“停车场车位管理系统”。

主要要求及指标：
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,此键应去
抖动。

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，此时若有车强行进入,无空位
状态要保持不变, 若有出自动解除无空位状态。

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
感器的输出信号需整形处理。

三．系统概述
1.设计思路
由设计要求可知，首先需要的是方向控制电路，车辆的进出都要产生输入信号，而且不同。

由车位可加可减知需要可逆计数器连接LED显示车位，进出车产生的脉冲实现加减！其次需要两个控制键分别调整个位和十位，最后需要设计一个反馈电路在LED显示40和0时锁存。

2.参考电路
3.各功能模块的划分与组成：
此电路分成四个模块，分别是方向辨别电路模块（主要由两个JK触发器组成）、可逆计数显示电路模块（主要由两个74LS192和两个LED组成），手动调整电路模块（主要由去抖动电路和4个电阻及两个开关组成）、译码锁存电路模块（主要由各种门电路和74LS373组成）。

4.工作原理：
两个JK触发器形成方向控制电路，进车的开关模拟是先断开1再断开2再闭合1再闭合2（以下用1212表示），出车的开关模拟是先断开2再断开1再闭合2再闭合1（以下用2121表示）。

进车时处在上方的JK触发器（15号管脚）产生一个负脉冲送到74LS192的Down输入端，下方的JK触发器（11号管脚）保持高电平不变；出车时的机理相反。

这样就形成了进车车位减1，出车车位加1，同时用两个192实现个位和十位的进位和借位。

当出现40或00时就将此信号转变为高电平给373的ENG使能端进行锁存（安装调试时，鉴于复杂程度，对此功能进行了简化），并且出现00的信号同时也要转变为高电平给一个灯，实现车位已满的提示电路。

手动调整键与JK触发器产生的脉冲相与，共同控制192Up和Down的输入，实现手动输入脉冲调整个位和十位。

四．单元电路设计、仿真与分析
1.方向鉴别单元电路：用两个JK触发器来实现，目标功能是1212时上方触发器出先一个脉冲，下面的保持高电平；2121时上方触发器保持高电平，下面的出现一个脉冲。

进车时，1号腿变为低电平，2号腿处变为高电平，虽然给6号腿接口一个下降沿脉冲，由于2号腿保持高电平，7号腿接口为低电平，将JK 触发器锁存，11号腿输出认为高电平。

当2号腿变为低电平时，给1号腿接口一个下降沿脉冲，使15号腿由高电平变为低电平，11号腿认为高电平。

随后，1号腿变为高电平，由于是上升沿，2号腿接口变为低电平，使15号腿跳为高电平，11号腿保持高电平。

最后车进入停车场，2号腿回到高电平。

这样就实现了进车时15号腿有脉冲输出，11号腿保持高电平，出车时情况相反。

（芯片的管脚图附在后面）
时序图
进车电路时序图如下，11为高电平。

出车电路同理可得。

2.可逆计数显示单元电路：经查找资料发现192是很好的可逆计数器，当Up端保持高电平，Down端有一个脉冲时，可逆计数器就减1，相反就加1，通过192与LED相连就可实现车位的加减。

上一模块15接口的脉冲接到Down端，11接口接到Up端就可实现进车时车位减1了。

同时通过两块192实现进位和借位，将上面提到的192的CO和BO端接到另一片192的Up和Down端，没进位时，CO、BO保持高电平，有进位时，CO产生一个脉冲，BO保持高电平，这样就实现了进1位。

借位时情况相反。

LED与192的四个输出相连，将二进制译码成十进制显示出来。

3.手动调整电路模块：经过思考，手动调整可通过控制192的Up端的输入来控制，开关3和4为单刀双掷开关，中间接地两端通过1k欧电阻和电源+Vcc
相连。

开关3、4和与非门组成的基本RS触发器相连，实现手动置数和开关防抖，当需要手动调整个位时就可用开关3产生一个脉冲(拨动开关两次)送到前一个192 的UP端实现调位数。

当需要手动调整十位时就可用开关4产生一个脉冲(拨动开关两次)送到后一个192 的UP端。

值得注意的是，当不用开关3和4时，开关3和4的位置应如下图所示。

4.强制置数模块：
如上图所示，5开关实现强制置数功能，起初接高电平，将开关拨向低电平，实现置数，置数之后应将开关5置于高电平。

5.译码锁存电路模块：
两个4072与另外两个或非门组成两个8脚或非门，正常情况下都输出低电
平，只有LED现实00或40时出现高电平，并将00时的高电平接入小灯泡。

在网上查找后得知，373可以实现锁存信号，将方向鉴别模块的两个输出通过373与后面电路相连，或非门的高电平373的锁存使能端ENG相连即可实现锁存。

为了使00时可以出车，分析出车特性为11有脉冲，15保持高电平，这样，将11端与“00”时8脚或非门的输出相连即可实现“00”时，进车不通，出车通。

“40”时可用同样的方法锁存。

6.仿真情况：经老师测试查看，基本模块都满足要求，功能完善，但锁存00和40所用门电路过多，电路复杂。

没有设计两个红外线光发射/接收传感器，只用了1、2开关模拟。

仿真总电路
五．电路的安装与调试
1.方向鉴别电路：按照仿真图连接好这一模块，用示波器检测15和11管脚的
电平，未调整好示波器，没得到结果，选择了用万用表检测15和11管脚电平，发现在进车（1212）和出车（2121）时，电平变化和时序图符合很好第一部分连接成功。

2.可逆计数显示单元电路：按照仿真图接好这一模块，发现LED保持40不变，
检查了几遍电路，未发现连接错误，几经周折，最后发现连接个位LED的74192是坏的,换了74192之后，检测功能符合要求。

3.手动调整电路模块：按照仿真图连接好这一模块，发现电路抖动较大，在询问知道老师之后得知是机械开关的原因。

我们用的是基本RS触发器防抖，老师建议用施密特触发器防抖。

4.译码锁存电路模块
鉴于所用芯片的个数和电路已经别叫复杂，这部分完成了在00时灯亮，没有完成00时锁存信号，简化了部分功能。

安装于调试时的电路：
机械开关影响结果抖动，故撤去了。

5.电路的测试方法：㈠用1，2两开关模拟进出车，平时1，2保持高电平，进车时先将1打到低电平，再将2打到低电平，再将1打到高电平，最后将2打到高电平（后用1212简述）此时LED显示的数减1，表明有效。

出车2121，此时LED 显示的数加1，表明有效。

㈡强制清空键即Spac5键，将其打到高电平即可使LED 显示40，表明结果有效。

㈢手动调整键，即3,4开关。

开关3控制的是十位，开关4控制的是个位，将1打到低电平再打回去，即可让个位加1，同理可让十位加1.
6.电路元器件清单：
芯片管脚
六．心得体会
张祝平：通过这次课程设计，不仅使我的理论知识得到巩固，而且还增强我的动手能力，解决问题的能力及查阅资料的能力。

在课程设计的过程中，我们遇到了许多问题，这需要我们耐心地仔细地发现和解决问题。

在整个课设过程中，我觉得安装调试阶段最为困难。

实验装置、芯片等很可能有坏，就像我们这次课设中的74192，这给我们带来了许多不必要的麻烦。

不过，这也增强了我们解决问题的能力。

值得高兴的是，在组员的耐心检查下，找出了问题所在，并解决了。

通过这次的课设，也是我到了一些EWB软件知识。

在这里，非常感谢；组员和老师的帮助！
潘雄林：通过这一学期对数电和模电的学习，觉得对其有点认识，担当拿到设计的课题时就傻眼了，不知道怎么下手，在老师的指导下，慢慢的懂了点，进行设计的理论阶段，这一过程学会一点EWB的知识，并且运用于实践，理论过程顺利的通过老师的验收；满以为最后的接线会很快，但是过程却是复杂的，首先我们没有在做每一个模块时检查，太过于急于求成，所以最后没检查错误来，通过老师的指点，我们又重新开始做，做得格外仔细，但我们还是没出结果，在开关的
选取上走了一个大弯路，并且找错误时没有科学的方法，我们一条线一条线的找，没找出来错误，再次求教老师，老师建议我们检查一下芯片的问题，我们注意逐一检查，检查出芯片74192出了问题，换了新片，试验大概成功了！但有一个缺点就是我们没处理好质数开关，它的抖动太厉害，对实验又很大影响。

实验被验收，我也认识到团队的重要性及老师的重要性，在以后学习生活中，尤为重要！
张仁涛：通过这次课设，我的理论知识不仅得到了巩固，而且还学到了一些课外知识，比如一些芯片的功能和EWB软件的知识。

当然，最为重要的是，锻炼了我独立思考解决问题的能力。

在平时的学习中，我们一般不会遇到错误的电路，但是现在，要自己设计电路，还要不断修正和简化，这是对我们能力的锻炼。

在安装调试的过程中，要一个模块一个模块地接线路，同时检测模块的功能，在保证此模块的正确功能，再进行下一模块地接线。

在74192接线，检测其功能的时候发现不计数，非常苦恼。

后来在组员地耐心检查下，发现74192芯片坏的，于是换了个芯片，一切正常。

总之，这次课设，锻炼了我独立思考解决问题的能力和我的耐心，非常高兴自己能有这样的一次锻炼的机会！
七．参考文献：
《数字电路与逻辑分析》林红清华大学出版社
《模拟电子技术基本教程》华成英清华大学出版社
《电子电路设计与实践》姚福安山东科学技术出版社。