可预置定时显示报警器设计

可预置定时显示报警器 ※※※※※※※※※ ※※ ****级电子信息工 ※※ 程专业电子技术课※※ 程设计 ※※※※※※※※※ 电子技术课程设计报告书 课名称 可预置定时显示报警器 姓 名 **** 学 号 ******** 院、系、部 ******** 专 业 电子信息工程 指导教师 **** ****年**月**日 一、设计任务及要求: 设计任务: 设计一个可预置的定时显示报警系统。 要 求: (1)预置0-99秒之间的显示报警系统，系统初始时间为30秒; (2)要求从预置时间减到0秒报警; (3)系统能准确的预置和清零。 指导教师签名: 年 月 日 二、指导教师评语: 指导教师签名: 年 月 日 三、成绩 验收盖章 年 月 日 可预置定时显示报警器设计 1 设计目的 (1)了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力; (2)通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握 合理选用原则，进一步掌握电子仪器的正确使用方法; (3)学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计; (4)初步掌握电子电路的安装、布线、调试等基本技能; (5)提高综合运用理论知识独立分析和解决问题的能力。 2 设计思路 (1)设计手动脉冲和时钟脉冲电路; (2)设计复位清零电路; (3)设计减计数电路; (4)设计报警电路。 3 设计过程 3.1论证 可预置的定时显示报警系统原理图 锁计显拨 存数示码 器器器盘 清零端 报分 频 器晶振 警 图3.1 总体方框图 晶振的输出经分频器分频后得到的秒脉冲，作为计数器的时钟脉冲;预置时间用拨码盘控制。计数器通过组合逻辑控制锁存器的使能端，将计数器的数据锁存，当计数器从预置的时间计数到零时发出信号报警。 3.2 电路设计 可预置的显示报警器主要利用晶振或者555定时器产生时钟脉冲，触发器计数进行从30到0倒计数，并将计数结果通过译码电路和数码显示,并且合理利用逻辑控制电路。当计数器递减到00时候，蜂鸣器报警，发光二极管发光报警。由图3.1可知，其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成通过拨码盘设置的秒数的计数功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号时电路的始终脉冲和定时标准，可由555集成电路组成的多谐振荡器构成、或者由晶振产生方波信号然后同74161碱性频率改变而产生1Hz的方波信号。报警电路在试验中用发光二极管代替。 4 使用mulisim实现电路 根据单元电路的设计思想，使用mulisim仿真软件将整个电路整合，实现电子技术设计实践所要求的功能。 4.1时钟脉冲产生电路 为了简化电路采用发生器产生时钟脉冲。在此介绍下555定时器，555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路，可产生各种脉冲。电路设计如图4.1: 图4.1 秒脉冲电路图 4.2辅助时序控制电路 在设计控制电路时，必须要正确处理信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知控制电路要完成以下几项功能:一是闭合“启动”开关时，计数器应完成置数功能，显示30秒字样，断开“启动”开关时，计数器开始进行递减计数;二是当“暂停/连续”开关处于“暂停”位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号CP，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当“暂停/连续”开关处于“连续”位置时，计数器继续累计计数;三是当计数器递减至零(即定时时间到)时，控制电路发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。报警电路由发光二极管和蜂鸣器来实现。 ) 启动/清零工作电路 (1 启动/清零工作电路的实现如图4.2所示:由两个与非门组成基本RS触发器，当开关打到置数端(J1开关闭合)，触发器置0，送至74192的Load端，计数器置数;当开关打到工作端(J1开关断开)，触发器置1，送至74192的Load端，计数器开始计数。 图4.2 启动/清零工作电路图 (2) 置数/暂停工作电路: 置数/暂停工作辅助电路的实现如图4.3所示:由两个与非门组成基本RS触发器，当开关打到暂停端，触发器输出0，与产生时钟脉冲电路的输出一起通过与门，使得与门的输出为低电平至74LS192DOWN端，令计数器停止工作;当开关打到工作端，触发器输出为1，与计数电路中高位的74LS192的BO端输出 的高电平和产生时钟脉冲电路的输出一起通过与门，是的与门输出为高电平，送至74192DOWN端，触发计数电路工作。 图4.3 置数/暂停工作电路图 4.3计数器电路 计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计，74LS192是十进制编程同步加/减计数器，它采用8424码二—十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。 表4.1 74LS192功能表 74LS192的工作原理是当CR=0时，若时钟脉冲加到CPu端，且CPd=1LD,1, 则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数加到9时，端发出进CO位下跳脉冲。若时钟脉冲加入到CPu端，且CPd=1，则在计数器在预置数基础上完成减计数功能，当计数减到0时候，端发出借位脉冲，由74LS192构成BO 的三十进制递减计数器由图4.4所示: 图4.4 计数器工作电路图 BO它的技术原理是:只有当地位1端发出借位信号脉冲时候，高位计数器才做 LD2减计数。当高、低位计数器处于全零，且CPd为0时，置数端=0，计数器完成并行置数，在Cpd端的输入脉冲个循环减计作用下，计数器再次进入下一个循环减计数。 4.4 报警电路 图4.5 报警电路图 报警电路仿真部分分析如下: 1.最右边的两个编号为U8A、U9A的四输入或门分别连于计数电路中两个74LS192的输出端，两个四输入或门的输出连于编号为U14A二输入的或门。很容易理解只有当计数到00时，编号为U14A的或门输出为0，而当计数不为零时，U14A的输出一直为1。 2.XFG1的时钟脉冲信号取自于时钟脉冲产生电路，并与U14A或门的输出连于编号为U13A的二输入或门。其目的是只有当计数不为0(即U14A的输出为1)时使U13A的输出为1，而当计数为0时，U13A的输出为0。 U13A二输入或门的输出连于非门的输入，使得当计数不为0时非门的输出为0，而当计数为0时，非门的输出为1，从而满足了设计的要求，即当计数为0前，报警电路中的发光二极管和蜂鸣器(由于仿真软件中没有蜂鸣器，因此用白炽灯代替)不工作，而当计数为0时，与脉冲信号通过或门使得发光二极管和蜂鸣器起到闪烁和间断报警的作用。 5 总电路图 R1X15ΩLED1 5 V XFG1 U8A U4AU13AU12U14AU9AU34072BP_5V74LS04N74LS32D74LS32DDCD_HEX4072BP_5VDCD_HEX U10U1174LS192N74LS192N153153AQAAQAVCC1212BQBBQB106106CQCCQC9797DQDDQD11131113~LOAD~BO~LOAD~BO14121412CLR~COCLR~CO5VXFG255UPUPVCC44DOWNDOWNVCC5VU1AU15AU16A5V74LS32D74LS00N74LS00NVCCJ3R2 10kΩKey = S U2A5V74LS08DU17AVCCR4U20A74LS04N10kΩJ274LS00NJ1A5VKey = A U19AKey = Space 74LS00NR3 10kΩ 图5.1 总电路图 6 仿真与调试 (1)报警器清零仿真图如图6.1所示，本方案通过开关J1A清零。 R1X15ΩLED1 5 V XFG1 U8A U4AU13AU12U14AU9AU34072BP_5V74LS04N74LS32D74LS32DDCD_HEX4072BP_5VDCD_HEX U10U1174LS192N74LS192N153153AQAAQAVCC1212BQBBQB106106CQCCQC9797DQDDQD11131113~LOAD~BO~LOAD~BO14121412CLR~COCLR~CO5VXFG255UPUPVCC44DOWNDOWNVCC5VU1AU15AU16A5V74LS32D74LS00N74LS00NVCCJ3R2 10kΩKey = S U2A5V74LS08DU17AVCCR4U20A74LS04N10kΩJ2J1A74LS00NKey = A 5VU19AKey = SpaceR374LS00N10kΩ 图6.1 起始状态电路图 (2)通过置数端使电路处于最大置数时仿真图如图6.2所示，由开关J2来实现。 图6.2 最大置数时电路图 (3)当计数至00时报警仿真图如图6.3所示。 图6.3 报警状态电路图 7主要仪器与设备 仿真软件 Multisim 11.0 集成电路 74LS192N—2片 TTL逻辑门 74LS32D—3只，74LS04N—2只，4072BP—2只，74LS00N—4只， 74LS08D—1只 电 阻 5Ω—1只，10kΩ—3只 其 它 发光二极管—1只，5V直流电压源—4个，开关—3个，导线若干 函数发生器—2个。 74LS192为十进制计数器，其功能介绍如下: ?DOWN为减计数输入端，UP为增计数输入端，LOAD为清零端，CLR为清 零端。 ?A B C D为输入端， QA QB QC QD为输出端。 ?CO为进为输出端，BO 为借位输出端。 ?74LS192N引脚图如图7.1所示。 DOWN4UP5 ~COCLR1214~BO~LOAD1311 QDD79QCC610QBB21QAA315 U1 74LS192N 图7.1 74LS192N引脚图 8 分析与总结 数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问 锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回题, 顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，在短短的两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次数电课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，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，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做数电课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 这次数电课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在熊老师的辛勤指导下，终于游逆而解。总体来说,这次课程设计我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力.。在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐.。这次数电课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高:1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。另外，我们还更加充分的认识到，数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到。3，与同学相互讨论共同研究也是很重要的。 在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助～ 参考文献 [1] 梁明理 邓人清等. 电子线路. 北京:高等教育出版社，2000年 [2] 金唯香 谢玉梅等编. 电子测试技术. 长沙:湖南大学出版社，2004年 [3] 张庆双等.全新实用电路集萃编辑. 北京:机械工业出版社，2006年 [4] 赵春华 张学军等.Multisim9电子技术基础仿真实验. 北京:机械工业出版社2007年