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电子门卫系统之进出人员计数器.docx
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2022-06-16
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电子门卫之人员进出计数器
1 设计任务描述
1.1
设计题目:
电子门卫系统之进出人员计数器
1.2 设计要求
1.2.1 设计目的
(1)掌握电子门卫系统之进出人员计数器的构成、原理与设计方法;
(2)熟悉集成电路的使用方法。
1.2.2 基本要求
(1)对通过门禁系统进出的人员数目进行计数显示,从 0-9999;
(2)门禁系统里、外分别安装两个传感器(比如红外传感器) A、B,每当有
人进入时将顺序经过 A、B,每当有人出去时将顺序经过 B、A,设计电
路能够区分此人士进入还是出去;
(3)要求分别统计和显示进去的人员人次、出来的人员人次、里面还逗留的人
员人数;
(4)当逗留人数超限时报警(比如 500 人)。
1.2.3 发挥部分
(1)当人次计数器达到 9990-9999 时,发出溢出报警信号:
(2)考虑有人经过 A(或 B)但没有继续前进又退出——即连续且只经过两次
A(或 B)的情况如何处理?
1
电子门卫之人员进出计数器
2 设计思路
电子门卫系统之进出人员计数器是一个通过门禁系统人员的进出、出去和
逗留人数的统计和显示的综合性电路。一个能够正常应用到实际环境中的电
路,应该能正确判断人员是进去还是出去,并且对逗留人数进行准确的计算及
显示。本人本次课程设计的思路如下:
(1)传感器部分:在门禁初顺次安装两个传感器 A、B,每当有人顺序通
过 AB 或 BA 时,通过光敏二极管及配套元件将光信号转化为电信号传给整个
电路,使电路开始工作。
(2)触发其部分:利用 JK 触发器,将人通过门禁系统的电信号转化为 CP
脉冲,从而驱动进入人员计数器、出去人员计数器及逗留人员计数器等其他部
分工作。
( 3 ) 计 数 器 部 分 : 将 计 数 器 分 为 两 部 分 , 一 个 是 同 步 加 法 计 数 器
74LS160N,对进入及出去人员分别进行统计。一个是可逆计数器 74LS192D,
将进出人员信号分别输入到计数器中,通过计算得出逗留人员数目。
(4)译码及显示部分:利用译码器将计数器将输出结果通过译码器 4511BD
及七段数码显示管译码显示。
(5)报警部分:每当逗留人员达到 800 时,计数器输出信号与 555 多谐振
荡器震荡器产生的脉冲信号通过与门输出信号,使喇叭发声起到报警作用。
(6)发挥部分:①当人次计数器达到 9990-9999 时,发出溢出报警信号;
② 有人经过 A(或 B)但没有继续前进又退出——即连续且只经过两次 A(或
B)时,应实现当人员顺序经过传感器 A、B 时应由传感器 B 发出控制进入人
数计数器工作的 CP 脉冲;当人员顺序经过传感器 B、A 时应由传感器 A 发出
控制进入人数计数器工作的 CP 脉冲。当进入人数计数器达到 9990 时应发出 CP
脉冲信号激活溢出报警电路。
基于以上思路,如若完成本次设计,则必须要精确设计好能识别人员进、出
的 CP 脉冲,做到当人员进入房间时,只驱动进入人员计数器和逗留人员计数
器,当人员出房间时,只驱动出去人员计数器和逗留人员计数器。并且能够准
确做到当逗留人数达到 800 时进行报警。本次课题在解决这些问题时,两个 JK
触发器起到了很关键的作用,加法计数器和可逆计数器起到了核心作用,通过
计数器正确反映该门卫系统是否正常。
2
电子门卫之人员进出计数器
3 设计方框图
此系统即电子门卫系统之进出人员计数器,它的设计主要分为三部分外加
一些发挥部分的电路及元器件,三部分分别是:传感器触发电路、进出人员计
数器、逗留人员计数器,发挥部分的电路设计主要还是报警用的。其具体的流
程方框图如图所示:
电子门卫之人员进出计数器
4 各部分电路及参数计算
4.1 传感器电路部分
4.1.1 传感器电路
图 4.1.1 传感器原理图
4.1.2 传感器工作原理
此电路是作为一个把人员进、出动作转化为电信号的转换工具,采用的是
光电耦合的原理。正常状态下输出为低电位,当有人进或出时,经过传感器挡
住二极管的发光,这是输出为高电位。上图为传感器的原理图。
4.2 触发器电路部分
4.2.1 触发器电路
图 4.2.1 触发器工作接线图
4
电子门卫之人员进出计数器
4.2.2 触发器工作原理
此电路是 CP 脉冲发生电路,其主体是两个 JK 触发器,其触发器 1 的 J 和
触发器 2 的 CP 是由传感器 A 控制;触发器 1 的 CP 和触发器 2 的 J 是由传感器
B 控制。其 A、B 分别接在传感器 A、B 的输出端,常态下为高电平,E 端接
往进人员计数器的 CP 端 F 端接往逗留人数可逆计数器的 CP 端(即此时为加
U
记数),C 端接往出人员计数器的 CP 端,D 接往逗留人数可逆计数器的 CP 端
D
(即此时为减记数)。此电路不仅能实现基本要求 2 的功能还能同时达到发挥部
分 2 的要求。现以人员顺序经过 A、B 时的波形分析来说明以上观点:
从以上波形图可知当人在顺序经过 A、B 时,只有触发器 1 能发出有效 CP
波形,而触发器 1 正是进人员计数器和逗留人员加计数器的驱动,且此时若人
员只是多次重复经过传感器 A 而未经过传感器 B 就不会有 CP ,自然也就不回
1
有 O 的输出波形,这就成功的解决了发挥部分(2)所提出的问题。
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