《可预置的定时显示报警电路设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可预置的定时显示报警电路设计.doc（20页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、武汉理工大学数字电子电路与逻辑设计课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目：可预置的定时显示报警电路初始条件：具备电子电路的基础知识和设计能力；具备查阅资料的基本方法；熟悉常用的电子器件；熟悉电子设计常用软件的使用；要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计定时显示报警电路；2、预置时间最大30S；3、数码管显示时间；4、掌握数字电路的设计及调试方法；5、撰写符合学校要求的课程设计说明书。时间安排：时间一周，其中2天原理设计，3天电路调试指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年
2、 月 日目录一 概述21.1 十进制计数器（74LS192）21.2 非门（74LS04）31.3 三输入与非门（74LS10）31.4 译码器（CD4511）41.5 定时器5555二 计数器整体设计62.1 脉冲发生电路62.2 报警电路82.3 控制电路82.4 译码显示电路92.5 计数电路10三 电路仿真113.1 555定时器输出仿真113.2 任意置数仿真12四 心得体会15五 元件清单16六 参考文献17武汉理工大学数字电子电路与逻辑设计课程设计说明书摘要可预置的定时显示报警电路是一种可以进行预置定时的报警电路，其中最开始可以进行预置报警时间，然后该电路进行计时，直到时间结束，
3、进行光或声报警（本电路中选取的是LED光报警）。可预置定时显示报警系统是由脉冲发生器、计数电路、控制电路、译码电路、显示电路等五大部分构成的。当计数器接收到秒脉冲后开始倒记数，等递减到0时，发光二极管亮光报警。通过控制电路来完成计时器的启动、计数、暂停/继续、译码显示电路的显示等功能。关键词：可预置、报警显示、脉冲计数一 概述1.1 十进制计数器（74LS192）74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列如图1所示。 图1 74LS192引脚图图中：为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，P0、P1
4、、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如表1所示。表1 74LS192功能表 输入 输出MRCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba0101 加计数011 0 减计数1.2 非门（74LS04）74LS04是6非门(反相器)，内部含有6个COMS反相器，74LS04的作用就是反相，把1变成0，把0变成1。74LS04其引脚排列如图2所示。图2 74LS04引脚图1.3 三输入与非门（74LS10）74LS10是三输入与非门，内部含有3个COMS与非门，74LS10的作用是：当三个输入端输入全部为1时，输出才为0，
5、其他情况都为1。74LS10其引脚排列如图3所示。图3 74LS10引脚图1.4 译码器（CD4511）CD4511是七段显示译码器，CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示。a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。其引脚图如图4所示。图4 CD4511引脚图当输入8421BCD码时，输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。有效输入为00001001，
6、当输入为10101111六个状态时，输出全为低电平，显示器无法显示。CD4511设有三个辅助控制端LE、，以增强器件功能。功能表如表2所示。图5 七段位数码管表2 CD4511功能表十进制或功能输入输出字型LE D C B Aa b c d e f g0123456789000000000011111111110 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 111111111111 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1
7、11 0 1 1 0 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1消 隐锁 定灯 测 试111 010 0 0 0 0 0 0锁定在上一个LE=0时1 1 1 1 1 1 11.5 定时器555 555定时器是一种数字、模拟混合型的中规模多用途的集成电路，可由TTL电路或CMOS电路构成，它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的控制电路。其引脚图如图6所示。图6 555定时器引脚图其中，1接GND；2为触发端；3为输出端；4为复位端；8接Vcc；7为放电端；6为阈值端；5为控制端。图7 555定时器功能表二 计数器整体设计本次设计的
8、可预置的定时显示报警电路，整体电路分为脉冲发生电路、译码显示电路、控制电路、计数电路、报警电路等五部分，如图8所示。现对各个部分进行分析设计。计数器报警电路控制电路脉冲发生器译码显示图8 整体电路设计2.1 脉冲发生电路本次课程设计所需的脉冲发生电路的性能指标为1Hz，在555定时器的基础上增加外围电路，使其满足指标要求。脉冲发生电路图如图9所示。该模块是为全电路提供一个公共的时钟脉冲信号，保持一致的工作步伐，因而我们使用555定时器所构成的多谐振电路来进行发出时钟脉冲。555定时器内部比较器灵敏度较高，而且采取差分电路形式，用555定时器组成的多谐振振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响
9、很小。图9 脉冲发生电路555定时器是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，其应用极为广泛。它不仅用于信号的产生和变换，还常用于控制和检测电路中。电容器C放电所需时间为：当放电结束，T截止，将通过、向电容器C进行充电，所需时间为其振荡频率为具体电路如图9所示。2.2 报警电路可预置的定时显示报警电路采用减计数，当预置的时间到了之后，十位计数器的借位输出端输出低电平，通过反相器使其变为高电平，从而触发发光二极管发光报警。报警电路图如图10所示。图10 报警电路图R17为限流电阻，目的是保护发光二级管。2.3控制电路可预置的定时显示报警电路的预置和计数控制由开关控制，其中，为了达到性能要求，即最
10、大计时为30s，在个位计数器前面加一个三输入与非门，当十位为3时，个位的输入只能输入低电平，从而满足要求。预置控制电路如图11所示，计数控制电路如图12所示。图11 预置控制电路图12 计数控制电路2.4 译码显示电路本次设计中提到了需要进行时间的读秒显示，因而我们就需要用到七段数码显示管。我们通过译码芯片与外界连接，另外一端则是和8段数码显示管相连。这样，通过译码芯片的作用，则将系统中的时间利用数码显示管来显示出来。译码芯片工作原理在此便不再赘述。 7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。 7448的功能表如图所示，它
11、有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下： BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入ag均为0，所以字形熄灭。 当LT0时，BI/RBO是输出端，且RBO1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出ag均为1,显示字形8。该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。可预置的定时显示报警电路的译码显示电路由译码器CD4511和七段数码管组成，七段数码管为共阴极。译码显示电路图如图13所示。 译码器CD4511的输出端QAQG分别与七段数码管的输入端AG相连，中间加限流电阻，作用是保护数码
12、管。图13 译码显示电路图2.5 计数电路可预置的定时显示报警电路的计数电路由异步十进制计数器74LS192与外围三输入与非门和非门共同组成。计数电路图如图14所示。 可预置的定时显示报警电路的计数电路采用减计数，个位的借位输出端与十位的减计数端相连，当个位为00，触发十位减计数，从而实现可预置的定时的要求。图14 计数电路图三 电路仿真3.1 555定时器输出仿真图15 555仿真图输出波形：图16 输出矩形波3.2 任意置数仿真图17 置数仿真如图17所示，十位置数为2（S6接高电平，代表2。S7接高电平，代表1），个位置数为1（S2接高电平，代表8；S3接高电平，代表4；S4接高电平，代
13、表2；S5接高电平，代表1）。因此指数端为21。图18 置数“21”图19 计数中图20 计数完成图21 报警电路部分如图18-20所示，经过六个开关置数成功后，该计数器便开始以1HZ的频率递减计数。当计到零时，计数器便不再有脉冲输入，此时计数停止。本设计中最大置数为30S，并在数码管中显示出来。同时能在计数至零时用LED发光来报警，符合设计要求。图22 仿真总电路图四 心得体会本次课程设计是在全面复习了数字电子电路课本后才开始进行的，因此在理论设计时还算是比较顺利。当然，实践跟理论差距还是很远的，当中也不可避免的产生了很多的困难。课程设计的顺利完成，还要非常感谢实验中心老师的悉心指导还有同学
14、的疑难解答。定时显示报警电路在设计上难度不大，因为在实验课课上专门有一节是讲述其原理和设计的，因此理论设计很快就完成了。但是，在实际的电路连接上却出现了很大的问题。其中最主要的就是555多谐振荡器的调整，它在整个放大器中起着不可或缺的作用，因此本课题的难点也在于此。本次课程设计一共有三个重点需要解决的地方。首先是置数范围设置为三十以内，在本设计中采用了将个位的1和十位全1介入了一个三输入的与非门，这样，当三个都为1时，经过与非门的输出就是零，该输出和555振荡器的输出信号经过双输入与门接至计时器的输入，作为时钟信号使用。其次就是报警显示部分了，在本设计中，报警显示电路信号来源于计时器的借位信号
15、。当高位计数器减到零时，此时借位信号Bo输出低电平，从而驱动LED发光。接下来就是布线和测试了。由于之前有过软件仿真，因此在布线的时候也不会有太大的困难。最终，在实验室测试也顺利完成了。这次实验的最大收获就是锻炼了我独立思考的能力，由于参数的确定不太容易，需要自己独立思考各个参数的意义和各个参数之间的联系，这就要求我在设计过程中必须认真思考，绝不能马虎，否则，算出来的可能就是错误答案。而参数不对，最终将直接影响到仿真的结果。 同时，也让自己又一次复习了数电课程的知识，强化了自己将理论转化为实践的能力。通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理
16、论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。每一点的进步总是令人开心的，不仅仅是因为自己做出来了而产生的成就感，更重要的是锻炼了自己自主学习的能力，以及更为深刻的消化了专业课理论知识。总之，工科的学习一定得理论结合实践。五 元件清单序号名称型号个数1555定时器NE55512七段数码管5101ab23计数器74LS19224双输入与门CD408115三输入与门74LS10P16译码器74LS24827开关单刀双掷78电阻1K,15K39电容100n210LED灯3mm1六 参考文献1 刘可文.数字电子线路与逻辑设计.北京：科学出版社，20022 沈春风.数字电路实验.北京：清华大学出版社，20023 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，20084 张新喜. Multisim10电路仿真及应用. 机械工业出版社出版，2010 5 王廷才.Muitisim 11电子电路仿真分析与设计.机械工业出版社，201117武汉理工大学数字电子电路与逻辑设计课程设计说明书本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别 专业、班级课程设计题目： 可预置的定时显示报警电路课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日