实验室人数统计课程设计 甄苗军

课 程 设 计 大 纲

学 院 名 称 课 程 名 称

电气工程及自动化学院 传感器原理

开课系（或教研室） 测控技术与仪器 执 笔 人 审 定 人 修（制）订日期

甄苗军

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山 东 轻 工 业 学 院

课 程 设 计 任 务 书

学院 电气工程及自动化学院 专业 测控技术与仪器 姓名 甄苗军 班级 10—2 学号 201002051050 题目 电子体温计的设计

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

一、设计说明

设计一个利用光线的通断来统计实验室人数的电路。

设计两路光控电路，一路放置在门外，另一路设置在门里，当有人通过门口时（无论是进入或是走出房间），都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路。要求根据光控电路产生触发的先后顺序，判断人员是进入还是离开实验室，当有人进入时令计数器进行加计数，当有人离开实验室时进行减计数。其电路原理框图如图1所示。它由光电控制电路，脉冲整形电路，控制逻辑电路，计数器电路，译码显示电路等组成。

光 电 电 路 I 光 电 电 路 II 图1 实验室人数统计电路原理框图

脉冲整形 脉冲整形 控制逻辑电路 加减法可逆计数器 手动 复位 显示译码 声、光报警电路 数码 显示

二、技术指标

计数器的最大计数容量为99，并用数码管显示。

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三、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。2．有手动复位（清零）功能。3．要求计数器每计一个数，发光二极管指示灯闪烁一次（或蜂鸣器响一次）。4．可选元件：(1)红外发光二极管和光电三极管(对管); (2)集成译码显示电路74LS47或其它；(3)可逆计数器74LS190或者74LS192；(4)LED数码管；(5)555定时器；(6)发光二极管等。 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.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000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. 付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年

完成期限：自 年 月 日至 年 月 日

指导教师： 系（或教研室）主任：

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一、概述

对于现在这个信息高速发展的社会，已经开始更加广泛的用机器代替人力来工作，已达到节省人力资源的目的。同时使用机器，可以更加高效、少出错，减少了成本付出，可以在相同的时间内获得更多的利润，创造更多的价值。对于此次要设计的电路----实验室人数统计电路，我认为，它就是一个机器的“看门人”，用来记录出的人数和入的人数以及总人数。而此次设计的实验室人数统计电路正是体现了这一点。用红外线感应器来感知有无人出入，根据光控电路产生触发的先后顺序，判断人员是进入还是离开实验室，然后将感应到的结果经过逻辑电路的处理，即通过计数器的计数和译码器的译码功能，当有人进入时令计数器进行加计数，当有人离开实验室时进行减计数，将结果通过显示器反映到眼前。

因此，在信息高速发展、人群日益密集的今天，在一些公共场所安装人数统计器，对于信息管理、资源配制、企业方案的确定等方面有重大的意义。所以，简易、安全、可靠地人数统计器，在当今社会里，其开发前景是无比广阔的。

二、方案论证

方案一：

方案一工作原理:本电路由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的计数显示译码功能，即判断人员进入还是离开实验室，当有人进入时计数器进行加计数，有人离开时进行减计数，并能够显示出当前时刻在实验室里的人数，可以显示最大的数字为99。扩展电路完成手动复位（即计数器清零功能）和光提示功能（即当有人进入或离开时可以发出提示）。 方案一原理框图如图1所示。

光 电 电 路 I 脉冲整形 控制逻辑脉冲整形 电路 加减法可逆计数器 手动 复位 显示译码 数码 显示 光 电 电 路 II

声、光报警电路 图1 实验室人数统计电路原理框图一

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方案二：

方案二原理：通过单片机来实现。将出入门感应传递给单片机，通过单片机来判断人员的进出，并进行加减计数，然后通过数码管实现显示功能，通过蜂鸣器或二极管实现声、光报警功能。

方案二原理框图如图2所示。

光电电路 脉冲整形 光电脉冲整形 单 片 机 显示 译码 声、光报警

电路

电路 图2 实验室人数统计电路原理框图二

本设计采用的是方案一。由于还没有学习过单片机方面的内容，对单片机的具体功能并不了解，故不选用方案二；方案一中涉及的内容较容易实现且电路不复杂，性价比较高，故选用方案一。

三、电路设计

1.控制逻辑部分电路

控制逻辑部分电路如图3所示。

图3 开关模拟光电感应的电路图

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五、结论

本次课程设计的题目为设计一个实验室人数统计电路。

本次课程设计的电路设计符合任务书中要求的各项任务指标，即当有人通过门口时（无论是进入或是走出房间），都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路。根据光控电路产生触发的先后顺序，判断人员是进入还是离开实验室，当有人进入时令计数器进行加计数，当有人离开实验室时进行减计数。此外，还要实现手动复位功能，计数器每计一个数，指示灯闪烁一次。电路仿真结果也同样符合要求。 本次课程设计设计的电路使用的元器件比较常见，并且可以充分地利用所学的知识，很好的实现了人数统计的功能，除此之外，电路设计简单，便于理解和使用。

六、性价比

本次课程设计所用到的元器件都比较常见，例如优先编码器74LS192以及元件译码器74LS48、双D触发器CD4013等，价格相对便宜，由此可见，本次课程设计所设计的电路的性价比较高。

七、课设体会及合理化建议

本次课程设计的完满成功，使我认识到自己对知识的不足。对此，谢谢老师的耐心指导。

通过本次的课程设计，我对数字电子技术的相关知识又有了更深一步的了解，并且学会了怎样运用所学的知识。刚刚拿到课程设计题目的时候，通过翻阅一些有关的书籍，将我的思路具体化。但是连接好电路进行仿真的时候，我意识到了理论与实际的差距，在仿真的初期并没有出现我预期的结果，而且多次检验连接电路均未见起色。后来通过翻阅参考书并且和同学讨论，解决了仿真过程中遇到的问题，得到了正确的仿真结果。

通过这次的课程设计使我了解到，只掌握理论的知识是不够的，课堂上的知识仅仅是理论，而且书本太狭隘，我们以后的学习不应该只局限于书本，局限于理论，必须要通过动手实践、多做实验、多思考把理论和际相结合起来，让所学的知识能在实际当中应用，做到学以致用，把所学的东西具体化，体现出知识的重要。并且，只有做到了学以致用，才能使我们对知识有更进一步的了解，才能更好的掌握知识。通过这次的课程设计使我积累了很多的经验，同时也让我了解到了自己在学习上的不足，我会通过以后的学习来弥补这些不足。

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参考文献

[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年

[2] 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. [M]北京：国防工业出版社，2005年 [3] 汤山俊夫著.数字电路设计与制作.[M]北京:科学出版社,2005年 [4] 葛汝明主编.电子线路实验与课程设计.[M]山东：山东大学出版社，2006 [5] 康晓明、卫俊玲编著.电路仿真与绘图快速入门教程.[M]北京:国防工业出版社，2008年

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附录I 总电路图

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附录II 元器件清单

序号 1 2 3 4 5 6

编号 U1 U2、U3 U4、U5 U6、U7 J1、J2、J3 LED1、LED2 名称 双D触发器 加减计数器 译码器 数码管 开关 发光二极管 型号 4013BP 74LS192 74LS48N SEVEN_SEG_COM_K SPDT LED_blue 数量 1 2 2 2 3 2 14

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