单通道停车场智能车位计数电路

　　这一款简易的单通道停车场“智能”车位计数电路，能很方便地实时显示现有的可泊车位。
　　
　　该电路稍作改动也可作为商场、车站、图书馆等公共场所对客流量进行准确的实时统计。由于设计采用红外反射式光电开关，直流驱动，背景光干扰影响大，作用距离较近，有待改进。
　　
　　一、电路原理
　　
　　本计数器主要由方向识别互锁电路、可逆计数及预置电路、显示电路等组成，电路原理图如下图所示。
　　
　　方向识别互锁电路主要由两对红外反射式光电开关（Tl、T2）、四反相器(CD40106)和双D触发器(CD4013)组成。红外反射式光电开关T的内部结构是由一只红外发射管LED，和一只红外线接收管V组合而成（见右图）。当没有物体从开关前经过，红外接收管V处于截止状态，其输出端输出为高电平；当有物体经过时，发射管LED发出的红外光被物体反射回来，接收管V接收到红外光则由截止变导通，其输出端输出为低电平。‘当无车辆经过时，A、B输出的高电平经反相器Dl、D2后输出为低，该低电平加在CD4013相应的CP时钟输入端，同时又通过D3、D4再次反相为高电平后加在两个D触发器的复位端(R)，此时触发器处于复位状态，Ql、Q2输出低；、Ql、Q2-均输出为高。可逆计数器CD40192的加计数输入端CPU和减计数输入端CPD均为高电平，不计数。
　　
　　由于安装时Tl、T2水平排列在停车场的门口，当汽车进、出时，通过必定也有先后次序。如下图所示，当汽车进入停车场时，必定是先通过Tl再通过T2；而汽车驶出停车场时，则是先通过，I2再通过T1。
　　
　　若汽车进入停车场，则首先从Tl前经过，并对红外线发射管LED1发出的红外线进行反射，红外接收管Vl由截止变导通，A输出为低电平，经反相器Dl后输出高电平，该高电平分为两路，一路经反相器D3后输出为低电平至IC2-1的R端，其复位状态解除，但此时CP1端无脉冲信号输入，故IC2-1的输出端保持不变，仍为高电平；另一路送至IC2-2的CP2端，这时IC2-2的CP2端电平由低变高，有上升沿脉冲输入，但因其复位状态未被解除，其输出状态也保持不变。汽车继续前行，运动至T2处，由于此时汽车同时在Tl、T2前，故A、B两点都为低电平，IC2-1与IC2-2的复位均解除，D2输出电平由低变高，此上升沿脉冲送至IC2-1的CP1端，IC2-1发生翻转，Ql输出为低电平；因CP2端仍为高电平，无上升沿脉冲输入，故Q2还保持为高电平。然后汽车继续前行，离开Tl，A点输出为高电平，经Dl、D3后加在IC2-1复位端，IC2-1触发器复位，使再次输出为高，可逆计数器CD40192的减计数输入端CPD得到一个下降沿的脉冲，计数器减1，显示电路则显示可泊车位减少一个；而此时Dl由高变低，CP2端得到的脉冲是下降沿，IC2-2不发生翻转，仍维持高电平。
　　
　　汽车继续前行，离开T2后进入停车场，B点输出为高电平，经D2、D4反相后加在IC2-2的复位端，、输出高电平，整个电路又恢复到初始状态，为下一次计数做好准备，具体过程可参见下表。

　　
　　当汽车从停车场驶出时，首先驶近T2，再驶近Tl，IC2-2复位状态解除，CP1、CP2先后得到一个上升沿的脉冲，Q2下降沿送至可逆计数器CD40192的加计数输入端CPU。计数器加1，显示电路则显示可泊车位增加一个，然后汽车驶离Tl，整个电路又恢复到初始状态，具体过程可参见下表。

　　
　　计数及预置数功能由集成电路CD40192完成，CD40192(见左图)它采用双时钟的逻辑结构，加计数和减计数具有各自的时钟通道，计数方向由时钟脉冲进入的通道来决定：作加计数时，CPD端应为高电平，时钟脉冲由CPU端输入，在下降沿脉冲的作用下，计数器作增量计数；作减计数时，CPU端应为高电平，时钟脉冲由CPD端输入，在下降沿脉冲的作用下，计数器作减量计数。另外它还有4个置数输入端DPl-DP4，用4位拨码开关控制DPl-DP4的电位高低可实现预置数功能，4个输出端Ql-Q4分别和译码器CD4511的数据输入端相连，译码后直接驱动LED数码管显示输出。

　　二、元器件选择与安装调试
　　
　　Tl、T2可选用任何一款红外反射式光电开关，但安装时必须使Tl、T2间的距离略小于一辆汽车的长度，防止行人或其他非机动车通过时产生误动作（具体的原因读者可依照前面的方法，自行分析）。为保证电路的可靠动作，建议IC1应选用带有施密特触发器的反相器，本文中选用CD40106;IC2是双上升沿D触发器，选用CD4013、CC4013或MC14013均可；可逆计数器CD40192的复位端应接地，预置端通过5.lkΩ的下拉电阻接地，当无预置电压时确保该点为低电位。开始时将预置开关拨向预置端，根据停车场的设计车位进行预置。然后将预置开关拨向工作端即可正常工作。BCD-7段锁存译码驱动器可选用CD4511，它具有较大的输出驱动电流能力要串联一只470Q电阻限流，LED数码管采用BS205共阴七段码显示器即可。其它元件无特殊要求，整个电路只要安装无误，无需调试即可工作。