电子电路课程设计报告
目 录
一、概述
二、设计任务的内容及要求 三、方案构思
四、模块电路的设计与分析 五、心得体会 六、参考文献 七、附录
一、概述
近些年来，随着中国经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，私家车的拥有量也逐渐增加。与此同时，为了缓解更多的私家车带来的停车问题，越来越多的停车场出现在城市当中。而停车场车位管理系统则使得人们能够更充分地利用停车场，使停车场的使用更有效率，更加简便。我们小组在本次课程设计中根据所学的知识设计了一个简易停车场车位控制系统，本文粗略地讲述我们小组在本次课程设计中的整个设计、制作过程以及收获。
二、设计任务的内容及要求
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, 若有出车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。
参考方案
三、方案构思
由设计要求可知，该系统电路首先需要一个方向判别电路，满足车辆进出时产生不同的脉冲信号；其次需要计数器连接LED数码管显示空余车位，由进出车产生的不同脉冲信号输入计数器来实现加减；还需要两个开关分别手动调整LED数码管显示空余车位的个位和十位；最后需要设计一个反馈电路在LED显示00时锁存脉冲信号。
由此，我们将设计的电路分为四个模块，分别是方向判别电路模块（主要由两个D触发器【74LS74】组成）、可逆计数显示电路模块（主要由两个计数器【74LS192】和两个7段LED数码管组成），手动调整电路模块（主要由两个开关去及去抖电路【74LS14】组成）、锁存告警电路模块（主要由非门【74LS04】和74LS148组成）。我们又将这四个模块细分为七个部分：方向判别电路、手动调整电路、可逆计数电路、强制清空电路、显示电路、锁脉冲电路、告警提示电路。
四、模块电路的设计与分析
1、方向判别电路
方向判别电路由两个D触发器（74LS74双D上升沿触发器），两个开关组成。能够实现进车出车的方向识别，输出不同的脉冲信号使可逆计数电路实现加减计数。两个开关是用来模拟红外线光发射／接收传感器电路的。
两个触发器的输入D始终接低电平，CLR接高电平。初始状态两个开关J1、J2接低电平，使两个触发器的PR、CLK均处于低电平，输出Q均处于高电平。
当有车进入时，J1先接通高电平，使第二个触发器的2PR变为高电平；之后J2也接通高电平，将第二个触发器的2CLK的电平从低电平变为高电平，产生一个上升沿，这时第二个触发器的输出2Q变为低电平，产生了脉冲信号并输出至可逆计数电路（74LS192的DOWN），使计数器进行减计数；接着J2接回低电平，使2CLK回到低电平，此时第二个触发器锁住2Q的输出电平；再将J1接回低电平，将2PR的电平改回低电平，2Q的输出电平也变回高电平，此时两个触发器回到初始状态，为下一次进出车做准备，整个过程第一个触发器没有任何变化。
当有车出来时，开关的拨动顺序变为J2、J1、J1、J2，第一个触发器的输出1Q产生电平变化，形成脉冲信号并输出至可逆计数电路（74LS192的UP）,使计数器进行加计数。同样，整个过程第二个触发器没有任何变化。
2、可逆计数电路
可逆计数电路由两片74LS192（可逆双时钟BCD计数器），两个与门（74LS08四2输入与门），和一个或门（74LS32四2输入或门）组成。接受来自方向判别电路，手动调整电路和锁脉冲电路的电平信号，以实现进车减数，出车加数，手动调整和锁定计数功能。
两片74LS192（U2、U3）的CLR始终接低电平，D、C、B、A按预置值40的二进制数（0100，0000）分别接高低电平，QD、QC、QB、QA分别与7段LED数码管和锁脉冲电路的非门电路（74LS04六反相器）相连，~LOAD与开关J5相连，初始接高电平。低位计数器U2的UP和DOWN分别于与门U5A和或门U6A相连，接收从方向判别电路、手动调整电路和锁脉冲电路提供的电平信号。高位计数器U3的UP和DOWN分别与U5B和U2相连，接收从手动调整电路和U2提供的电平信号。
当U1A（1Q）或U11A输入至发生电平变化时，U5A输出至UP的电平也发生变化，从而产生上升沿脉冲，使U2进行加计数；同理，当U8C电平为低电平时，若U1B（2Q）输出电平发生变化，U6A输出至DOWN的电平也会产生一个上升沿，使U2进行减计数。
3、手动调整电路
手动调整电路由两个开关，两个电阻（200Ω），两个电容（10μF）以及74LS14（六施密特）组成。实现手动调整功能，手动拨动开关分别调整个位和十位。
初始状态，开关J3、J4接低电平，经74LS14输出高电平至可逆计数电路。74LS14用来消除拨动开关改变电平时而产生的电平抖动。
当拨动J3使其接通高电平时，输入U5A的电平变为低电平，而由方向判别电路输入U5A的电平没有发生改变，因此U5A输入U2（UP）的电平变为低电平；将J3重新接回低电平，输入U5A的电平恢复为高电平，U5A的输出电平也恢复为高电平，由此产生了一个上升沿，使U2进行加计数，从而改变空余车位的个位。
同理，当拨动J4两次时，使通过U5B输入U3（UP）的电平产生了一个上升沿，从而使U3进行加计数来改变空余车位的十位。
由此达到了手动控制空余车位的目的，但两个手动调整开关只能使空余车位进行加计数。
4、强制清空电路
强制清空电路由一个开关组成，通过改变开关接通高低电平的变化以实现清零功能。
开关J5与U2、U3的~LOAD相连。~LOAD低电平有效，当其处于高电平时，U2、U3进行正常的计数工作。
初始状态，J5接高电平。当拨动J5接通低电平时，U2、U3进行预置，此时U3、U2根据其D、C、B、A四个引脚的电平状态（0100，0000），恢复预置值（40）；将J5接回低电平后，U2、U3从40开始计数。
5、显示电路
显示电路由两个7段LED数码管组成的。实现将可逆计数电路传来的信号在数码管上显示出来。
两个7段LED数码管分别与U2、U3的QD、QC、QB、QA相连，根据引脚的电平状态来显示U2、U3的计数值（将U2、U3在计数中用二进制数表示的十进制数显示出来），即空余车位数。
6、锁脉冲电路
00锁脉冲电路图由74LS148（8线-3线优先编码器）和9个非门（两片74LS04六反相器）组成的。实现当显示为00时，可逆计数电路停止减法计数。
74LS148的EI始终接低电平。U3、U2的输出QD、QC、QB、QA在经过非门电路后，与U4的D7~D0相连，作为锁脉冲电路的输入信号。U4的EO在经过一个非门后，与告警提示电路的LED和U6A相连。
当计数器进行减计数到00时，U3、U2的QD、QC、QB、QA都为低电平，经74LS04变为高电平输入U4的8个数据输入端。此时，EI输出低电平，经非门输出高电平至告警提示电路，同时反馈到U6A。此时，无论U1A的2Q输入至U6A的电平状态如何都只会输出高电平至U2的DOWN，从而将减计数功能锁定。
7、告警提示电路
告警提示电路是由一个红色LED（发光二极管）组成的，当可逆计数电路计数到00时，红灯亮，表示警报，提示无空余车位。
LED与U8C相连。初始状态LED接收从U8C输出的低电平，不发光。当计数器计数至00时，U8C输出高电平至LED，使其发光，从而达到告警提示的目的。
五、心得体会
这次课程设计，让我们学到了很多东西。其中最重要的就是使我们的动手实践能力得到了锻炼和提高。在此之前，我们学习的专业知识都是十分基础的理论概念，较为单调和枯燥，而且远离生活实际，不易理解。此次课程设计是一个非常好的契机，让我们结合学习过的知识，将书本中的内容与现实生活中的实际问题相联系，并通过自己亲自动手来感受对知识的运用，体会所学知识在现实生活中的价值。
在整个课程设计中，给我们留下印象最深的就是合理的规划线路。芯片、电阻、电容、开关、LED、电源的位置都是固定的，如何走线才能尽可能少的用线而且使线路之间尽可能少的出现交叉的情况，还要使线路美观整洁。这都是我们要在连线之前就要考虑到的，而且是需要再三考虑，反复比较的。
在课程设计中，刚开始拿到题目的我们觉得并不是很难，但当我们准备设计方案的时候，却不知道该从哪一点下手，感觉学到的很多东西都用不到，可用到的又都不懂。我们查阅了大量资料，并利用软件Multisim找了很多芯片进行仿真测试，并最终初步确定了设计方案。当然这个过程花费了我们很长时间。
但是到了连接电路时，我们又遇到了很多麻烦，一些在仿真中没有出现的问题出现了，我们向老师们和同学们求助，并不断地对设计方案进行修改。在经历了各种失败后，在老师和同学们的帮助下，我们终于做出了符合设计要求的方案，并完成了实体电路。
通过此次课程设计，让我们了解到了自身的一些不足之处，也让我们学会了很多，我们会继续努力。在此，感谢老师们和同学们在整个过程中给予我们的指点与帮助！谢谢大家！
六、参考文献
[1]《数字电子技术基础（第五版）》，清华大学电子学教研组编，阎石主编，高等教育出版社，2006年
[2]《模拟电子技术基础（第四版）》，清华大学电子学教研组编，童诗白、华成英主编，高等教育出版社，2006年
七、附录
附录Ⅰ：总电路图
附录Ⅱ：元器件清单
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电路图编号 U1 U2、U3 U4 U5 U6 U7、U8 U9、U10 U11 J1、J2、J3、J4、J5 R1、R2 C1、C2 LED1 名称 双D上升沿触发器 可逆双时钟BCD计数器 8线-3线优先编码器 四2输入与门 四2输入或门 六反相器 7段LED数码管 六施密特 单刀双掷开关 电阻 电解电容器 发光二极管 型号 74LS74 74LS192 74LS148 74LS08 74LS32 74LS04 74LS14 200Ω 10μF 红色 数量 1 2 1 1 1 2 2 1 5 2 2 1 附录Ⅲ：芯片引脚图及功能表
74LS74引脚图
74LS74功能表
74LS192引脚图
R H L L L LD X L H H CPU X X ↑ H CPD X X H ↑ 功能 复位 预置 加计数 减计数 74LS192功能表
74LS08引脚图
74LS08功能表
74LS32引脚图
74LS32功能表
74LS14引脚图
74LS14功能表
74LS148引脚图
输入 EI H L L L L L L L L L 0 X H X X X X X X X L 1 X H X X X X X X L H 2 X H X X X X X L H H 3 X H X X X X L H H 4 X H X X X L H H H 5 X H X X L H H H H 6 X H X L H H H H H 7 X H L H H H H H H H H L L L L H H H H H L L H H L L H 输出 A2 A1 A0 GS EO H H L H L H L H L H H H L L L L L L L L H L H H H H H H H H H H H H H H H H－高电平 L－低电平 X－任意 74LS148功能表
74LS04引脚图
74LS04功能表
附录Ⅳ：实物图
