基于MC-S20T180NO教室人数统计系统的设计与研究

出为 高 电平 （ Ｂ＝１ ； 次 Ｂ 接 收 管 被 遮住 光 即 ）其 １ 线 ， ｌ管输 出低 电平 ， ｌ集 电极输 出为 高 电平 （ Ｂ Ｑ 即
发 射 管 Ａ２
Ｍ Ｃ． ０Ｔ ｌ ０ＮＯ ￥２ ８
发 射 管Ｂ ２
Ｍ Ｃ． ２０ １ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ ８ Ｎ
发 剁 管 Ａｌ
Ｊ ｌ ｕｙ
２ １ ０１
文章编号 ：０ ８—１０ （ ０ １ ０ ０ １ １０ ４ ２ ２ １ ）４— ５ ６—０ ５
基 于 ＭＣ— ２Ｔ ８ Ｎ Ｓ０ １０ Ｏ教 室人数统计 系统 的设计与研究①
吴勇灵 潘晓慧 杨 ， ， 洁 余长青２ ，
（． １ 黔南民族师 范学院 物理与 电子科 学系 。 贵州 都匀 ５ ８０ ２ 厦门理工学院 电子与 电气 工程 系． 建 厦 门 ３ １２ １ １ Ｂ 管输 出低 电平 ， 使 Ｑ 截止 ， 电极输出为高电平 （ Ａ＝１ ， １ 集 即 ）这时
Ｍ Ｃ． ２０Ｉｌ ＯＮ０ ￥ ＂ ’８
Ｍ Ｃ． ０Ｆ ｌ ＯＮ０ ￥２ ８
Ｄ ＷＮ＝ ； Ｏ １其次 Ｂ 接收管被遮住光线 ，２管输 出 ２ Ｂ 低电平 ， Ｑ 截止 ， 电极输 出为高电平 （ Ｂ＝ 使 ２ 集 即 １ ， 数 器 加 １ 当有 人走 出教 室 时 ， 先是 Ｂ ）计 ． 首 ２接 收管被遮住光线 ， ２管输 出低 电平 ， ２集 电极输 Ｂ Ｑ
摘
要 ： 为 了能够 适 时统计 教 室人数 ， 文介 绍 了一种 以 ＭＣ—Ｓ０ １０ Ｏ光 电开 关 与 中小规 本 ２ Ｔ ８Ｎ
模集成电路 ７ Ｌ １２ ７ Ｉ４ ， Ｉ ０ ， Ｌ ８ ４ Ｓ９ ， ＿ ７７ ＿ ８ ７ Ｓ６及数码显示管等相 结合的教 室人数统计 系统， ４５ ４． ５ ４ 在 Ｍ ｌ ｉｌ ｕ ｉｍ ０电子仿真软件平台进行 电路设计 ， 用信号发 生器及 ７ Ｌ ７ Ｄ触发器代替光电开关 ｔ ｓ 利 ４ Ｓ４
２ １ 年 ０１
（） ５ 通过对 ７ Ｌ １２的电路结构进 行研究和实验 ４ Ｓ９ 验证得 出， Ｃ Ｒ＝ ，Ｏ Ｄ＝１ Ｕ 当 Ｌ ０ＬＡ ， Ｐ＝Ｄ ＷＮ＝ Ｏ ０
ＶＤ Ｄ
图 ４ 千进制可逆计数器 电路原理图
千 进 制 可 逆 计 数 器 如 图 ４所 示 ， 要 由 主
７ Ｌ １２７ Ｌ８ ，４＿０ ４ Ｓ９ ，４ Ｓ６ ７ Ｉ ８构成 ． Ｓ
ｏ
１４ １ 千进制可逆计数器的设计 ．． 计数器不仅能用于对时钟脉冲计数 ， 还可以用 于分频、 定时、 产生节拍脉 冲和脉 冲序列以及进行 数字运算等¨ 】计数器 的种类 繁多 ， ． 如按计数器 中触发器翻转的次序分类 ， 可分为同步计数器和一 部计数器 ； 按计数器计数数字 的增减分类 ， 可分为 加法计数器 、 减法计数器和可逆计数器等 ． ７ Ｌ １２ ４ Ｓ ９ 是一个 同步十进制可逆计数器 ， 功能 表如 表 ｌ 示 ． 表 １可 以看 出 ： １ 当 Ｃ Ｒ＝０ 所 从 （） Ｌ ，
１ 教 室人数统计 系统的设计
１ １ 教 室人 数统 计 系统 电路 原理 框 图 ．
题， 然而 目前教室与图书馆等主要学习场所人数的 统计都是依靠人工进行统计 ， 这样工作量大 ， 为此 ，
本文 以 Ｍ Ｃ—Ｓ０ １０ Ｏ光 电开关 与 中小规模集 ２Ｔ ８Ｎ 成电路 ７Ｌ １２ ７ Ｌ４ ，４５ ８ ７ Ｌ ８ ４ Ｓ９ ，４ Ｓ ７ ７ １０ ，４ Ｓ ６等相结 ．
人走 出教 室
困 ５ 人 员 进 出 教 室 的 波 形 图
工作原理 ： 由于 ７ Ｌ １０ ４ Ｓ ９ Ｄ在 加法计 数 中， 当 输出端 ｑ ｑ ｑ 由 １０－ ０ ０ （ ９ 十 ） 进 Ｄｃ口 ０ １－ ００ 即 一 ｏ 时， － ￣ 位输 出端 Ｃ Ｏ输出低 电平 ， 向高位进“ ” 在减法计 １； 数中， ｑ ｑ ｑ ｑ 由００ － １０ （ ） ， 当 。 ｃ ００－ ０ １ 即０ ＊ 时 借
门的输入信号 ， 二输入端异或门的输 出端作为高位 片预置端 Ｌ Ａ Ｏ Ｄ的输入信号 ， 这样在加法计数过程 中， 当输 出端 Ｑ ｑ ｑ Ｑ 由 １０ －００ （ ９ Ｏ Ｄ ｃ 口 Ａ ０ １－ ００ 即 ） ￣ 时， 高位片工作并 同时加 “ ” 在减法计数过程中， １， 当 Ｑ ＱＱ Ｑ 。 由 ００ － １０ （ ０ ９ 时 ， 位 片 ００－ ０ １ 即 ） 高 － ￣ 工作 ， 低位片 向高位片借 “ ” 其余情 况下高 位片 １， 处于预置数状态． 了保持高位片输出端的状态为 为 前 一 时刻计 数后 的状 态 ， 将高 位 片 的输 出端 作为该
第２ ９卷 第 ４期
２１ 年 ｏ 月 ０１ ７
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
￣ｕ ｌ ｏ ａ ｕｉ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｍａ ｆ ｉｒ ｓ Ｕ ｉ ｓｙ（ ａ ｒｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） Ｊ ｎ ｅｉ ｕ ｅ ｉ
Ｖｏ ． ９ Ｎ ． Ｉ２ ｏ ４
管 Ｂ 端接 Ｑ １ ｌ的基极 ， 电极输 出的信号用“ ” 集 Ａ 表示 ， 再与 ７ Ｌ １２的 Ｄ ＷＮ端连接 ；２ ４ Ｓ９ Ｏ Ｂ 端接 Ｑ ２ 的基 极 ， 电极 输 出 的信 号 用 “ ” 示 ， 与 集 Ｂ 表 再
７ Ｌ １２的 ｕ ４ Ｓ９ Ｐ端 连 接 ． 样 ， 有人 走 进 教 室 时 ， 这 当
１２ Ｃ— ２ Ｔ ８Ｎ ． Ｍ Ｓ０ １０ Ｏ的安装
为３ ｃ ＿５ｍ左右 ， 目的是保证 当有人站在两个光电
开关之间时可以同时遮住接收管 ， 距离地面的高低
一般情况下 ， 小学为 ８ ｃ ０ｍ 在安装时分别将光电开关 的发射管和接收管 要根据不同的情况而定 ， 中学 为 １０ｒ 左 右 ， 学 为 １０ｍ 左 右 ， １ｅ ａ 大 ４ｃ 这 装在进 门处两侧 ， 如图 ２所示 ， 电开关水平距离 左 右 ， 光
文 献标识 码 ： Ａ
Ｏ 引 言
随着《 国家 中长期 教育改革 和发展规划 纲要 （０Ｏ — ＯＯ年） 的实施 ， ２ １— － ２ ２ 》 各级各类学校的招生
规模将不断扩大 ， 每天进人 图书馆 、 教室 的人员不 断增加 ， 这样 学生人数统 计是一个 不容忽视 的问
合， 设计了具有抗干扰性强、 稳定性高等特点的教 室人数统计系统 ， 具有很高的实用价值．
时） ０ ０ ” 减法计数时） 或“ｏ ｏ （ ． １４２ 译 码显 示 电路 的设计 ．．
灯 为 电源指示 灯 ） 输 出端输 出 ０ 电压 （ 时输 出 ， Ｖ 平
为 １ 电压 ） Ｖ ．
１３ 工 作原 理 ．
根 据 Ｍ —Ｓ０ ００ Ｏ 接 收 管 的 特 性 及 Ｃ ２Ｔ ８ Ｎ
７ Ｌ １２的功 能 可 知 ， 在 ＭＣ—Ｓ０ ００ Ｏ接 收 ４ Ｓ９ 须 ２Ｔ ８ Ｎ
ＭＣ Ｓ ０ ０ Ｏ 卜— — ２ Ｔ１ Ｎ ８
该系统 主要 由一对 Ｍ Ｃ—Ｓ０ ００ Ｏ发射管 ２Ｔ ８ Ｎ 和一对 Ｍ Ｃ—Ｓ０ ００ Ｏ接收管、 动电路、 ２Ｔ８Ｎ 驱 可逆
计数器、 数码显示管等构成． 电路原理框图如图 １
所示．
ＭＣ Ｓ ０ ０ Ｏ 。２Ｔ Ｎ １ ８
发 射 管Ｂ １
图 ２ ＭＣ—Ｓ０ ０ ０ ２ Ｔ ８ ＮＯ安 装 图
ｏ
Ａ＝１ ， ）计数器减 １通过 以上分析可知， 、 ． Ａ Ｂ的状 态转换 图如图 ２所示．
表 １ ７ Ｌ １ ２功 能表 ４ Ｓ９
（ ） 走进教室 的情况 （ ａ 计数器加 １ ）
１ ４ 千 进制 可逆计 数 器及 译码 显 示 电路 的设计 ．
Ｃ Ｒ＝ ， Ｏ Ｄ＝ Ｐ＝１ ， Ｄ ＷＮ为“ｔ 时， Ｌ ０ＬＡ Ｕ 时 在 Ｏ ” 减计数 ；４ 当 Ｃ Ｒ＝ （ ） Ｌ １时， 清除原来 的状态 ， 即使
７ Ｌ １２输出端 Ｑ ４ Ｓ９ ｃ 的状态全部为“００ ： ００ ”
５８ １
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） 时， 输出端也具有保持状态的功能．
发射管Ａｌ
卜■ｎ
接收管１ ３ ｌ
驱
员 进
出
动 电 路
７４ ＬＳｌ ９
２ 可逆 计数 器
数 码 显
不
管
Ｍ Ｃ． ０Ｔｌ Ｎｏ ￥２ ８０
Ｍ Ｃ． ０Ｔｌ ０ ｏ ￥２ Ｎ ８
发 射 管Ａ２
接 收管Ｂ ２
图 １ 教室人数统计系统电路原 理框 图
侄者筒介 ．
术研究．
第 ４期
吴勇灵， ： 等 基于 Ｍ Ｓ０ １０ Ｏ教室人数统计系统的设计与研究 Ｃ— ２Ｔ ８ Ｎ
５７ １
样可以保证每个学生进出教室时都能够准确计数． 接线方法 ： 红色线接 电源正极 ； 黑色线接电源负极 ； 黄色线为信号输 出． 调整步骤 ： 将发射管安装在人 射光轴 上 固定 好 ， ． 左 ． 上 下． 右移 动接 收管 ， 并使其 能探测到发射信号 ， 在红色指示灯全亮 （ 不闪烁 ） 的状态范围中间 固定 ， 此时为信号最强 的位置． 当 有物体遮挡光轴时接 收管的红灯亮 （ 收管 的绿 接
位输 出端 Ｂ Ｏ输出低 电平 ， 向高位借“ ”在这两种 １．
情况下 Ｃ Ｄ和 Ｂ Ｏ的状态相反 ， 或运算为“ ” 而 异 １， 其余情况下 ， Ｄ和 Ｂ Ｃ Ｏ的状态相 同， 均为“ ” 异或 １， 运算为“ ” 因此 ， ｃ ０． 将 Ｄ和 Ｄ作为二输入端异或
（） ＬＡ ３ 的 Ｏ Ｄ端 ， 这样 ， 保证高 位片的状 态要发生 翻转 ， 必须在低位片的状态均为“ ０ １ （ １０ ” 加法计数
片的预置数 端 的预 置数输 入信 号， 图 ４所示． 如 ７ Ｌ １２ （ ） Ｃ ４ Ｓ ９ Ｄ １ 的 Ｏ和 Ｂ Ｏ分别接 ７ Ｌ８ Ｄ的４ 、 ４ Ｓ６ Ａ
４ ７ Ｌ ８ Ｄ的 ４ Ｂ，４ Ｓ６ Ｙ接 ７ Ｉ ０ Ｄ的 ２ ４． ８ ． Ｓ Ｂ和 ７ Ｌ Ｉ２ ４ Ｓ９ Ｄ
人 体位 于 两个 光 电 开 关 之 外 的情 形
①基昙： 民师学 ９院项 （Ｓ１；０黔州会展 贫科计项 ［ 社 金眢 南族范 院０ 级 目Ｎ０）１ 南社发 （ ） 竹坝 Ｌ 科ｔ 项 目 黔 ２年 ０ Ｙ４２ 年 Ｑ ９ ０ 【 技划 目 南合字 茯 扶 设 日 用苜予 冤 料 黔 Ｉ 作简： ９二男 州水， 民师学物与子学讲， 从应电技及拟器 者介 譬（６ ．贵惠人 南族范院理电科系师 要事用子术虚仪技 吴灵 ７）。 勇 １一 ， 黔 － 厦黾坟技似襦 主 于不腽
对人 员进 出教 室的信号采集进行 了模拟仿真实验 ， 设计达到 了要 求． 系统具有抗干扰性强、 该 稳
定性高的特点， 且价格低廉 ， 具有很 高的 实用价值和广泛的应用前景．
关 键词 ： ＭＣ— ２ Ｔ ８ Ｎ 教 室人 数 ； Ｓ ０ １０ Ｏ； 统计 系统 ； 计 ； 究 设 研
中图分类 号 ： Ｔ ２ Ｐ９
ＬＡ Ｏ Ｄ＝Ｕ Ｐ＝Ｄ ＷＮ＝１ ， 出 Ｑ Ｑ Ｏ 时 输 Ｄｃ
（ ） 走出教室的情况（ ｂ 计数器减 １ ）
图 ３ Ａ、 Ｂ的状态转换 图
端保
持原 来 的状 态 不 变 ； ２ 当 Ｃ Ｒ ＝０ Ｌ Ａ ＝ （） Ｌ ，Ｏ Ｄ
Ｄ ＷＮ＝ｌ时 ， ｕ Ｏ 在 Ｐ为 “ｔ” ， 时 加计 数； ３ 当 （）
（） Ｌ Ａ ２ 的 Ｏ Ｄ端 ， ４ Ｓ９ Ｄ ２ 的 Ｃ ７ Ｌ １２ （ ） Ｏ和 Ｂ Ｏ分别 接 ７ Ｌ８ Ｄ的 １ ４Ｓ ６ Ｂ和 １ Ａ端 ，４ Ｓ６ ７ Ｌ ８ Ｄ的 １ Ｙ端接 ７ Ｌ０ Ｄ的 ２ ４ Ｓ８ Ａ端 ，４． ８ ７ Ｉ ０ Ｄ的 ２ ， Ｓ Ｙ端接 ７ Ｌ １２ ４ Ｓ９ Ｄ