倒计时报警电路设计报告

沈阳航天大学课程规划(说明)倒计时报警电路的设计班级级别学校编号学生的名字指讲师沈阳航天大学课程表和作业课程名称：数字逻辑课程设计课程设计主题倒计时报警电路的设计课程设计的内容和要求：一、设计说明和技术指标需要设计一个倒计时电路，倒计时时间可以在0到099s之间任意设置，当倒计时时间达到零时会发出报警信号。技术指标如下：(1)设置外部操作开关，实现启动、直接复位、暂停、继续等功能；(2)用数码管显示初始时间和剩余时间；(3)在直接复位时，要求数码管关灯；(4)当倒计时时间达到零时，数码管不能关灯，同时发出5秒的声光报警指示信号；设计第二脉冲发生电路。二、设计要求1.选择设备时应考虑成本。2.根据技术指标，通过分析计算确定电路和元件参数。3.绘制电路原理图(标准化元件、标准化电路图)。三。实验要求1.根据技术指标制定实验方案；设计的电路经过软件验证和仿真。2.处理和分析实验数据。四.推荐参考材料1.阎石主编。数字电子技术基础。M北京：高等教育出版社，20062.赵，主编。电子技术实验与课程设计。M北京：清华大学出版社，20063.杨志忠主编。电子技术课程设计。M北京：机械工业出版社，2008五、按要求编写课程设计报告绩效评估表：序列号评估项目得分1设计方案正确、可行、创新(15分)2设计结果可信(如系统分析、仿真结果)(15分)3态度严肃，遵守纪律(15分)4设计报告和充分参考的标准化(不少于5篇)(25分)5回复(30分)总分最终评估结果(优秀、良好、中等、通过和失败)讲师签名：2016年7月3日目录一.概述11.1理解数字电路系统的定义和组成11.2掌握时钟电路1的功能和基本组成二。方案演示22.1电路组成22.2设计理念22.3设计方案2三。电路设计43.1多谐波振荡器产生第二脉冲信号电路43.3解码和数字显示电路63.4报警电路73.5控制电路8四.性能测试104.1多谐振荡器产生脉冲信号电路104.3整体电路性能测试12(1)设置倒计时功能在12(2)直接复位和灯关闭功能12(3)倒计时功能13(4)暂停和恢复功能13(5)报警功能14五.结论15参考文献15附录一总电路图16附录二组件列表17一.概述1.1理解数字电路系统的定义和组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路、电源等。输入电路的主要功能是将受控信号转换成数字信号，包括各种输入接口电路。例如，在数字频率计中，输入电路对微弱信号进行放大和整形，以获得数字电路可以处理的数字信号。在处理之前，模拟信号需要通过模数转换电路转换成数字信号。设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质和接口条件，以便设计合适的输入接口电路。随着科学技术的飞速发展和社会的日新月异，数字电子信息技术已经越来越广泛地应用于各行各业，尤其是集成芯片，推动了现代电子产品向小体积、多功能方向发展。这不仅节省了原材料，降低了产品成本，而且还减少了大量的劳动力，所以有必要学好这门课程。1.2掌握时钟电路的功能和基本组成时钟电路是数字电路系统的灵魂。它属于一种控制电路。整个系统在它的控制下按照一定的规则工作。时钟电路包括主时钟振荡电路和分频后形成各种时钟脉冲的电路。例如，数字频率计中的555多谐振荡器电路和基准时间形成电路都属于时钟电路。在设计时钟电路时，应首先根据系统要求确定主时钟的频率，并结合其他控制信号产生系统所需的各种时钟脉冲。通过数字电子技术课程设计，学生可以系统全面地掌握基本设计方法、设计步骤、熟悉和控制电路参数的计算、电路元件的选择和应用，学习数字电路原理图设计、调试、测试、故障查找和排除的方法和技巧，并在此基础上逐步调试和提高电路性能。根据设计任务的要求，学会积极查阅和理解相关技术文件，能够对方案进行论证和比较，并具体实施。使学生对课程设计相关知识有更深的理解，培养学生分析和解决实际问题的能力。二。方案论证2.1电路组成任何0-99秒倒计时定时器的整体参考方案框图如图2-1所示。它由五个模块组成，即第二脉冲发生器、计数器、解码显示电路、报警电路和辅助定时控制电路(以下简称控制电路)。计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成0-99秒的任何倒计时，而控制电路完成启动、复位、暂停、继续计时、显示和关闭解码显示电路的灯、计时报警等功能。脉冲发生器计数器解码显示控制电路告警电路图2-10-99秒任意倒计时系统设计框图第二个脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，所以电路可以采用由555定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器。2.2设计理念倒计时电路主要由振荡器和计数器组成。该电路的设计思想如下：1.设计第二个脉冲发生器。这里使用555定时器来产生这个定时脉冲。2.设计一个0-99秒的任意倒计时电路。第二脉冲发生器控制其计数。每1秒，计数器递减1。3.设计解码显示电路。显示器可以显示计数器的实时计数值和初始设定值。4.设计报警电路，当计数器减为零时，发出5S报警信号(即计时开始时，显示器上显示00)。5.设计一个外部操作开关来控制倒计时定时器的启动、复位、暂停和继续计时。2.3设计方案分析和设计任务、倒计时器和控制电路是系统的主要组成部分。计数器可以随意倒计时0-99秒，而控制电路具有直接控制启动、复位、暂停、继续计数、解码显示电路的显示和关灯的功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各种信号之间的时序关系。操作复位开关时，计数器应复位，数字显示应关闭。当启动开关闭合时，控制电路应阻断时钟信号CP，同时计数器应完成计数功能，并对显示电路上显示的设定数字的字进行解码。当暂停和恢复开关设置在暂停位置时，计数器停止计数并处于保持状态；当暂停和恢复开关设置为连续时，计数器继续递减计数。第三，电路设计3.1多谐振荡器产生第二脉冲信号的电路选择555定时器构成多谐振荡器。其引脚功能如下：1个接地GND、2个触发器、3个输出、4个复位、5个控制电压、6个阈值(threshold)、7个放电和8个电源电压Vcc。引脚图如图3-1所示。图3-1 LM555引脚图振荡周期T=tw1 tw2=0.7(R1 2R2)癈，振荡频率f=1/t=1/(0.7 (r1 2r2)癈) 1.43/(r1 r2)癈)LM555秒脉冲发生器。这个实验需要的时间是1秒，相对稳定的电阻表1 555定时器菜单投入输出THR技术报告说明书RSTUOT晶体管t状态XX00陶同2/3VCC1/3VCC10陶同2/3VCC1/3VCC11定点2/3VCC1/3VCC1不变不变图3-2脉冲信号产生电路图3.2计数器在本实验中，计数器是用中规模集成电路74LS192设计的，它是一个十进制同步加减计数器。采用8421BCD码二进制十进制编码，其功能表如表2所示。表2 74LS192菜单投入输出CLR负荷起来向下DCBAQ3Q2雌三醇环戊醚Q01000000dcbadcba011共计011倒读数该方案采用十进制双时钟升降可逆计数器74LS192芯片实现倒计时功能。其逻辑符号如图3-3所示。在图中，LOAD是数字设置端，CLR是清零端，UP是递增端，DOWN是递减端，CO是异步进位输出端，BO是异步借用输出端，A、B、C和D是计数器输入端，QA、QB、QC和QD是数据输出端。图3-3 74LS192逻辑符号图使用两个串联的74LS192芯片可以在0到99秒的任何时间倒计时。第一芯片的脉冲输入由第二芯片的借用输出控制。第二个芯片的脉冲输入由555个定时器组成的多谐振荡器直接产生。由于实验在0-99s内实现任何倒计时，所以两个74LS192N芯片的UP应连接到高电位以实现还原功能。等级设置不需要清零功能，因此CLR清零端子应连接到低电位。两个芯片的输入由四位开关控制，四位开关的输入端分别连接到高电平，输出端分别连接到74LS192N芯片的a、b、c和d。为计数器设置的数字可以通过一个四位开关来实现。当四位开关输入计数器的数字时(计数器以二进制模式输入)，开关S3切换到复位位置，LOAD切换到低电位，计时器复位，设置的计数器显示在显示器上，然后它切换到开始位置，LOAD切换到高电位，计数器开始计数，直到数字管上出现“00”完成计数。即，设定时间的倒计时完成。3.3解码和数字显示电路如图3-4所示，该装置的输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g，共七条线路，有三条控制线LT、RBI、BI/RBO。乐端是测试端。在B1端子连接到高电平的情况下，当LT=0时，无论输入端子a、b、c和d的值是多少，ag的输出都是高电平，因此7段显示器显示“8”形。该功能用于测试设备。RBI端子是消零输入端子。在LT=1和BI=1的条件下，当输入A、B、C和D=0000时，输出A至G都处于低电平，这可以关闭公共阴极发光二极管显示器。然而，当输入A、B、C和D都不为零时，输出仍能正常解码，但显示正常。BI是消隐输入。输入端具有最高级别的控制。当端子为低电平时，无论其它输入值如何，输出端子A至G都为低电平，这可以关闭公共阴极显示器。此外，该端子还具有第二功能命令信号输出端子，表示为RBO。当位A、B、C、D=0000且RBI=0时，RBO此时输出低电平。如果输入A、B、C和D不等于零，RBO输出高电平。如果RBO和RBI一起使用，在显示多位数时很容易实现零输出控制。图3-4 74LS48N逻辑符号图74LS48可直接驱动普通阴极发光二极管数码管，无需外部限流电阻。解码和数字显示电路直观、清晰地反映了数字时钟和计时状态，被人们的视觉器官所接受。如图3-5所示，显示装置选用发光二极管七段数码管。由解码显示电路的输出驱动，显示清晰直观的数字符号。在该设计中，选择使用由发光二极管(发光二极管)组成的字形来显示数字的半导体数字管，并且将七个条形发光二极管排列成七段组合字形来形成半导体数字管。有两种类型的半导体数码管：公共阳极和公共阴极。公共阳极数码管的七个发光二极管的阳极连接在一起，而七个阴极是独立的。公共阴极数码管与公共阳极数码管相对，七个发光二极管的阴极连接在一起，阳极相互独立。当普通阳极数码管的阴极连接到低电平时，相应的二极管发光，某些部分的二极管可以根据字符的形状发光，所以普通阳极数码管需要输出低电平效果的解码器来驱动。普通阴极数码管需要输出一个高电平有效的解码器来驱动。图3-5普通阴极发光二极管数码管3.4报警电路本课要求当计数器达到零时，应发出声光报警指示信号。在实验中，用发光二极管代替声光报警器。当计数器达到零时，74LS192N芯片的BO端将同时输入低电位。如果它没有达到零，高电平芯片将一直输出高电位，并且低电平芯片将在高和低点之间输出点跳跃。此时，两个74LS192N芯片的BO端子将向与非门输出信号。当输入信号同时处于低电位时，与非门的输出端将输出高电位，然后该信号将被输入到由555个定时器组成的单稳态触发器的输入端，即三端。由于由555定时器组成的三态触发TRI端子之前一直输出低电平，所以输出端子处于高电平。因为只有当计数器达到零时才需要触发警报，所以输入信号连接到非门，因此不会触发警报。当计数器达到零时，输出高电位信号触发由555定时器组成的单稳态触发器输出低电位。因为信号通过非门，所以它变成高电位信号。该信号与由555定时器组成的单稳态触发器的输入信号进行异或运算，实现5s延时报警。图3-6报警电路连接图报警电路的连接如图3-6所示。输入信号是通过与非门从两个74LS192N芯片的BO端子输出的信号。3.5控制电路在标题中，需要设置外部操作开关来实现启动、直接复位、暂停和继续等功能。经过仔细分析和数据审查，这些功能是通过控制输