计数报警器实习报告

1、 课 程 设 计 说 明 书 计数报警器课程名称： 数字电子技术 设计题目： 计数报警器 院 系： 电子信息与电气工程系 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2012 年 5 月 24 日 课 程 设 计 任 务 书设计题目计数报警器学生姓名梁姣姣所在院系电子信息与电气工程学院专业、年级、班2010级自动化2班设计要求：1.设计制作一个计数报警电路； 2.计数最大值为99，用七段数码管显示； 3.计数溢出时发出声光报警信号，报警时间长度为10秒，报警光信号用红色led表示； 4.计数脉冲用按钮产生。学生应完成的工作： 设计计数报警器的工作原理，并利用multisim9软件进行电路仿真

2、。利用dxp 软件绘制电路原理图，并设计制作电路的pcb板。根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。参考文献阅读：1童诗白.模拟电子技术基础m.北京：高等教育出版社，2005. 2臧春华.电子线路设计与应用m.北京:高等教育出版社,2005.3邱关源 罗先觉.电路（第五版）m.北京：高等教育出版社，2006.4阎 石.数字电子技术（第五版）m.北京：高等教育出版社，2005.5张阳天 韩异凡protel2004 dxp电路设计m.北京：高等教育出版社，2005.6谷树种 刘文洲 姜航 编著 altium designer 教程 电子工业出版社.工作计划： 5月1

3、4日：上午，进行课程说明和软件培训 ；下午，在电气系602进行multisim9电路仿真。5月15日与16日：在实验中心602进行电路设计与仿真。5月17日：用altium designer 设计原理图。5月18日与21日：用altium designer设计pcb板。5月22日与23日：发放器件，抢答器制板，老师进行单独指导。5月24日：进行电路板的调试。5月25日：实验报告、实验设计的验收。任务下达日期： 2012 年 5 月 14 日 任务完成日期： 2012 年 5 月 25 日 指导教师（签名）： 学生（签名）： 计数报警器摘 要：利用数字电子技术基础知识设计一个计数报警器，该计数报

4、警器的设计采用的元件主要有译码器74ls47两片、十进制计数器74ls192两片、555组成的单稳态触发器以及74ls00一片。74ls192n实现电路的计数功能，在数码管显示方面则有74ls192n 及74ls47n来实现数码管的计数显示。计数达到最大值时使用分频器发出声音同时红色led灯发出光报警信号，报警时间长度用555计时器来实现为10秒，该计数报警器计数最大值是99，当计数溢出时放出声光报警,报警时间为10秒，计数脉冲由按钮和555组成的单稳态触发器产生。关键词：555定时器； 计数器； 触发器； 译码器； 数码管； 电路仿真软件multisim9、pcb设培训dxp。 目录： 一、

5、设计背景31.1了解数字电路系统的定义及组成31.2掌握时钟电路的作用及基本构成41.3掌握multisim软件和dxp软件4二、设计方案42.1任务分析42.2方案论证5三、方案实施53.1各部分电路分析53.2原理图设计73.3电路仿真93.4 pcb制作93.5 安装与调试10四、结果与结论10五、收获与致谢11六、参考文献阅读11七、附件列表12一、设计背景1.1了解数字电路系统的定义及组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得

6、到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。 随着科学技术的迅猛发展和社会的日新月异，数字电子信息技术这门科学在各行各业越来越得到广泛的应用，特别是集成芯片的应运，促使现代电子产品向小体积多功能发展。这不仅节省了原材料，降低了产品成本，还减少了很多劳动力，所以很有必要学习好这门课程。1.2掌握时钟电路的作用及基本构成时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如

7、多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合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，使学生较系统地、全面地掌握数字电路系统的基本设计方法，设计步骤，熟悉和掌电路参数的计算，电路元器件的选择与应用，学习数字电路原理图设计、pcb板设计和实物电路系统的制作、安装、调试、测试、故障查找和排除的方法和技巧，并在此基础上，逐步调试改进、完善电路的性能。学会积极地按照设计任务的要求，查阅并理解相关技术文献，能进行方案的论证比较，方案的具体实施。使学生较深入地了解与课程设

8、计有关的知识，培养学生分析和解决实际的问题。1.3掌握multisim9软件和dxp软件 multisim9软件是由加拿大iit公司推出的大型设计工具软件。它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪器表，可以满足对一般的数字逻辑电路、模拟电路、模拟电路以及数字-模拟混合电路进行分析和设计的需要。dxp软件是一个高效的pcb制版软件，能够掌握multisim9软件的使用和dxp软件有助于学习数字电路。二、设计方案2.1任务分析本设计为实现计数报警功能，首先可以用脉冲开关实现计数脉冲的产生；其次可以用74ls1

9、92n计数器和 74ls247n译码器实现计数和数字的显示，最后用蜂鸣器和红色led灯实现声光报警，为了让红led灯持续亮10秒，可以使用555定时器实现；总的来说电路有两部分组成，一部分是计数译码部分，另一部分是声光报警部分。2.2方案论证计数电路用74ls192n实现，用开关的闭合与打开产生计数脉冲，将脉冲信号送到74ls192芯片的up端，由于74ls192是十进制可逆计数器，所以当计数器计到9时，当下一个脉冲信号到来时它就要产生一个进位信号，这个进位信号可以接在下一个74ls192芯片的up端，这样就可以实现00到99之间的计数，当十位上的数字计到9时，当下一个脉冲信号到来时它也要产生

10、一个进位信号，这个信号可以用来控制声光报警系统的工作；在计数器的计数过程中，我们是需要显示出当前的数字的，所以这就需要用译码电路实现，我们将74ls192芯片的对应接口接到74ls47芯片上，这时74ls47芯片便可以将接收到的信号译码，将译码后的信号送到数码管，数码管就可以显示当前计数器所计的数字；声光报警功能用蜂鸣器和led灯实现，持续10秒的亮灯时间用555计时器实现。总之这个方案在理论上是完全可行的。三、方案实施3.1各部分电路分析3.1.1、计数器：所用的器材是74ls192n，74ls192是双时钟方式的十进制可逆计数器。下面介绍74ls192的引脚图和74ls192的功能表。 c

11、pu为加计数时钟输入端，cpd为减计数时钟输入端。 ld为预置输入控制端，异步预置。 cr为复位输入端，高电平有效，异步清除。 co为进位输出：1001状态后负脉冲输出， bo为借位输出：0000状态后负脉冲输出。图1 74ls192引脚图可以根据74ls192的引脚图来实现硬件连接，图2中p0、p1、p2、p3分别为d0、d1、d2、d3，可以通过ld=0，给这四个引脚接高电平或低电平来实现置数，q0、q1、q2、q3为74ls192的输出端，可以直接接七段数码显示译码器。pl为ld引脚，接0时置数，用做加计数或减计数时，必须接1。mr为cr引脚，当接一时，实现清零。tcu为co，是进位输出

12、端。tcd为bo，是借位输出端。crldcpucpdd3d2d1d0q3q2q1q01000000dcbadcbao11加计数011减计数 图23.1.2、显示器：所用的显示器也就是所说的数码管，是共阳极数码管。3.1.3、音响电路：发光二极管用红色的led、音响电路用speaker来实现。3.1.4、控制电路:也就是控制speaker响10秒和led报警10秒的电路。这需要555定时器中的单稳态触发器。由10=1.1rc来选择合适的r和c即可。555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，如图所示，有二个比较器a1和a2，有一个rs触发器，r和s高电平有效。三极管vt1对清零起跟随作用，

13、起缓冲作用。三极管vt2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kw电阻组成的分压器，由此可以获得 和 两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端gnd，2脚是低触发端tl，3脚是输出端out，4脚是清除端rd，5脚是电压控制端cv，6脚是高触发端th，7脚是放电端dis，8脚是电源端vcc。555定时器的输出端电流可以达到200ma，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如扬声器、发光二极管等。 3.2原理图设计 关于计数99秒的设计:因为我们用到的计数器是74ls192、所以需要用两片74ls192级联来实现。驱动数码管我们用74ls47具体电路图

14、如下: speaker和红色led电路图设计如下图所示： 电源部分电路图设计如下图所示：控制电路的电路图设计：见555定时器的链接。也就是用555定时器的单稳态来实现10秒的电路。有10=1.1rc确定r和c即可。3.3电路仿真在各单元电路设计的基础上，用multisim10软件把各单元电路连接起来，画出符合软件要求的系统整体逻辑电路图。系统整体电路设计完成后，对系统整体进行仿真，验证设计的正确性。 进入仿真状态后，当按动脉冲开关时，数码管可以显示00至99之间的所有数值，当数码管显示99时，led灯发光，并且持续亮10秒，所以电路的设计是正确的。3.4 pcb制作在验证原理图的正确之后，便可

15、以制作pcb了；首先应当确定所使用数字元件都有正确的封装，如果没有封装的可以自己添加，如果封装库里没有，自己可以画出该数字元件的正确封装。然后使用altium designer 进行原理图向pcb的正确导入；导入之后（如图3所示）便可以进行元器件的布局设计，以方便布线为原则；在合理布局之后（如图4所示），对整个pcb制作的规则进行合理的设置：1、电源线和地线要求采用0.8mm或是0.6mm,如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm。2、信号线采用0.5mm。如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm。3、焊盘的内径用0.9mm或0.85mm。外径根据需要进行修改，一般为x方向1.

16、6 mm，y方向2.0mm，或是x方向2.0 mm，y方向1.6mm。 导入之后对pcb进行布线，在进行布线时，我们使用手动布线，而不使用自动布线，手动布线时在保证跳线尽量少的情况下布局要美观大方，布线时我们要熟练掌握该软件得快捷键，这样可以使我们加快设计进程，方便我们布线，像快捷键tap、shift+w、space等在使用时非常方便。3.5 安装与调试pcb布线完成之后，可以制作电路板，制作电路板我们采用腐蚀工艺制作，用装有直径为0.8mm的转孔机对电路板的过孔进行打孔操作，然后用纱布对电路板镀铜的一面进行打磨，这样可以使电路板显得整洁美观，然后在镀铜的一面上涂上松香，这样可以防止铜被氧化，

17、同时可以使焊接更加容易而且焊点美观。接下来，就是对元器件的焊接了；一般情况下在焊接时我们按照元器件由小到大进行焊接，电路板焊接，焊接过程中注意是否为虚焊,注意锡不能过多造成电路短路，焊接完成之后，按照pcb布线图上的布局，将芯片插入到对应的插槽中，一定要注意不要将芯片插反，否则在接通电源后芯片将烧毁，检查一下线路是否有短路问题正确标出电源接口的正负极，然后就可以接通电源进行调试。接通电源后，先观察数码管是否可以复位（即数码管显示00），如果可以接下来就可以按动开关，产生脉冲信号，观察数码管是否可以正常计数，如果不正常就需要检查线路是否有接错的地方，或者检查原理图是否正确。四、结果与结论在整个设

18、计过程中总共分为四大部。第一步是元件的了解，特别是引脚及芯片功能的认知及原理图的制作，第二步是pcb的布线，第三步是电路板的制作与元器件的焊接，第四步是整个电路板的调试与之后的总结工作。本次设计的电路工作状态良好基本可以实现报警技术功能，所有芯片都能正常工作。本次设计的电路板结构紧凑。但是由于设计的经验少一致存在一定数量的跳线，显示的两位数虽然可以读出，但是美感不足。本设计一个最重要的缺点就是我们没有对脉冲开关进行防抖的设计，致使有些时候会发生数码管显示上的不连续，也就是数字的跳变，有了这一次的设计经验之后，我们会在以后的设计中注意这一点；总之，我感觉这次设计还是比较成功的。五、收获与致谢这次

19、时间为两个星期的课程设计试验大大培养了我的动手能力和同学间的相互合作精神。从一开始我看到自己选定的题目，就在思考怎样才能设计出一个正确的原理图，这个很重要，也是所有工作的基础，如果要完成原理图设计工作，这就要求我们有足够的理论知识储备，这个功夫就在平时了；原理图的设计是理论与实践的交叉点，原理图设计好之后，我们可以利用仿真软件进行仿真，这样便可以验证我们设计的正确性；接下来就需要将原理图导入到pcb中，进行一项比较复杂的工作，就是布线了。在我一个新手看来布线是这次设计中比较复杂的，因为布线好像没有规律可寻，全部靠自己的经验，所以我为了能够使自己布线布得美观大方，我总共重做了三次，每一次都有进步，每一次都可以减少跳线的数量，最重要的是在布线的过程中我学会了和同学交流同时积累了经验并且熟练地掌握了软件的基本使用方法和一些快捷键的用途。当电路板做好之后，就是焊接元器件了，这是我还可以，在自己设计的板子上焊接元器件有一种不一样的感觉，我特别享受这份感觉。最终在我们小组的共同努力下板子最终做好了，接通电源后可以很正常的工作。这次课程设计