16路数显示报警器的设计毕业设计论文word格式

1、2008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题名称路数显示报警器的设计姓 名刘卫平学 号0812202*14院、系、部物理与电信工程系专 业电子信息工程指导教师熊洁2010年 07月 01日 一、设计任务及要求：设计任务：设计一个具有16路数显示以及拥有报警功能的电路。要 求： 1.设计并安装一个16路数显示报警器，当16路中某一路断开时（可用高低电平表示断开或接通），用十进制数显示该路编号，并发出声音信号。2. 16路数分别由16个开关按钮与电阻组成，按钮表示断开与接通，显示报警路数编码用数字显示器of显示。3. 报警器存在优先级，当多路数报警时，将对低优先级的报警信号

2、存储，处理完高优先级报警后，再依次进行低优先级信号处理。4. 报警时间持续10秒钟，或人为解除报警，同时红色预警灯亮。5. 最后通电调试。指导教师签名： 2010年 月 日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 2010 年 月 日 三、成绩 验收盖章 2010年 月 日 路数显示报警器的设计1、设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解并熟悉仿真软件multisim11.0的应用。（4）了解路数显示报警器的组成及工作原理。（5）熟悉路数显示报警器的设计与制作。2、设计思路（1）设计16路数输入电路。（2）设计优先级存储及处理电路。（3）设计报警及显示

3、路数电路。3、方案设计比较与思路论证方案1：如下图 3.1所示,其中总开关起控制总电源的作用，十六个控制开关分别为十六个按钮，经过编码器编码，将信号编码成相应的二进制代码，从而在数码显示器上显示十进制路数数字。同时由控制开关连接555定时振荡电路，再与报警器相连，实现声音报警。 电源各控制开关编码器数码显示器555定时电路报警器 图 3.1 方案1设计框图方案2：如下图 3.2所示，当接通电源后，其中总开关起控制总电源的作用，十六路数控制开关分别为十六个开关按钮，经过编码器编码将信号编写成二进制代码，从而在显示器上显示相关路数数字，并且编码器上的gs接口连接555定时振荡电路，再与报警器相连，

4、实现声音报警。电源各控制开关编码器数码显示器报警器555定时电路 图 3.2 方案2设计框图 方案分析与比较：上述两个方案都具有十六路数显示和声音报警功能，但是方案1 由控制开关连接555定时电路，再与报警器相连，实现声音报警，这对报警器实现声音报警不是很理想，即报警器不能安装在开关按钮边上，所以不是很科学与事实不是很符合。在方案 2 里面，在编码器上的gs接口上连接555定时电路，再与报警器相连，实现声音报警，这种方案简单且可行，容易实现十六路数显示报警器功能。当然还有其他方案可以实行，综合器件种类与数目，功耗等因素，应采用方案 2，其设计框图如上图3.2设计图所示。4、设计过程及内容4.1

5、 方案设计流程： 路数控制开关编码器数码显示器555定时电路报警器电源 图4.1 路数显示报警器设计流程图4.2 系统电路设计原理框图如下：数码显示器优先编码器开关0开关1 开关2开关3开关4开关5开关6开关7开关8开关9开关10开关11开关12开关13开关14开关15电源报警器555定时电路非门显示灯 图4.2 路数显示报警器工作原理设计框图系统总的设计框图如上图 4.2所示，图中很清楚的展现了通过各个开关闭合与断开来产生高、低电平，从而首先使开关信号输入到优先编码器，再通过数码显示器将数字显示出来，同时，从编码器出来的信号通过一个非门将信号输入到555定时器振荡电路，而使之输出高电平，从而

6、使蜂鸣器发声。5、元器件的选择及参数，各芯片介绍及作用 1. 编码器：本实验电路采用2片4532bt-10v优先编码器组成16线4线编码器，将对十六路数输入信号进行编码，编码后输出的四条信号通过数码显示器用十进制显示相关路数数字，同时具有优先级别，当多路报警时，高优先级先报警，处理完之后，再对低优先级进行处理。同时，在gs接口输出信号可作为声音报警器电路的输入信号，既连接555定时振荡电路，使其定时报警及报警时间持续。1.1 优先编码器4532bt-10v芯片引脚图： 1）16接电源，8脚接地； 2）4、3、2、1、13、12、11、10脚分别对应输入端； 3）6、7、9分别对应输出端、； 4

7、) 5、15、14分别对应相应的入口与出口。 16 15 14 13 12 11 10 94532bt10v1 2 3 4 5 6 7 8 图 5.1 编码器4532bt-10v芯片引脚图芯片原图如下图所示：图 5.2 编码器4532bt-10v芯片原图1.2 优先编码器4532bt_10v芯片功能表如下表所示：表（一 ） 优先编码器4532bt_10v芯片功能表输入输出 l x x x x x x x xh l l l l l l l lh h x x x x x x xh l h x x x x x xh l l h x x x x xh l l l h x x x xh l l l l

8、h x x xh l l l l l h x xh l l l l l l h xh l l l l l l l hl l l l ll l l l hh h h h lh h l h lh l h h lh l l h ll h h h ll h l h ll l h h ll l l h l2. 数字显示器：数字显示器是一种常用的集成显示译码器，在数字系统中，它能将数字、文字、符号直观地显示出来，一方面供人们直接读取数字及处理结果，另一方面可用它来监视数字系统工作情况。因此，数字显示器电路是许多数字设备系统不可缺少的部分。数字显示译码器是驱动显示器件（如荧光数码管、液晶数码管等等）的核心部

9、件，它可以将输入代码转换成相应数字，并在数码管上显示出来。该数码管由七段构成数字字形，既有其相对应的七段数字显示译码器数字。例如，当该电路的输出为高电平有效时，既输出为1时，对应字段点亮；输出为o时对应字段熄灭。当其各数段相应地为1时，该译码器能够驱动七段显示器显示o15总共16个数字的字形。输入、和接收4位二进制数码，输出、和分别驱动七段显示器的a、b、c、d、e、f和g段。七段显示译码器的原理图如下图 5.3所示，图5.4给出了七段显示器的显示笔画与o15共16个数字的对应关系。图 5.3 七段显示器原理图 图 5.4 七段显示器笔画与数字对应关系图本实验电路采用能自动译码的数码显示器dc

10、d_hex，能够直接将输入的二进制代码表示成of共16个数字，其芯片图与引脚图如下图 5.5所示： 图 5.5 显示器芯片原图与引脚图二进制代码由高位到低位分别与、用导线相连，其功能表如下表（二）所示：表（二） 数码显示译码器 dcd_hex功能表输入显示数字结果 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1显示0显示1显示2显示3显示4显示5显示6显示7显示8显示9显示a显示b显示c显

11、示d显示e显示f3. 555定时器：3.1 555定时器芯片引脚图如下图 5.6所示： 图 5.6 555定时器lm555cm芯片引脚图 1) 8脚连接电源，1脚是接地端； 2）2与6脚是信号的输入端； 3）5脚是控制端，经常对地接一个0.01uf的滤波电容； 4）7脚是放电端，也是控制波形的周期； 5）3脚是输出端，输出的波形的矩形波。 6）4脚是复位输入端。3.2 555定时器的功能表如下表（三）所示：表（三） 定时器的功能表输入输出阈值输入（）触发输入()复位() 输出()放电管 tx小于2/3大于2/3小于2/3x小于/3大于/3大于/30111010不变导通截止导通不变 设thr、t

12、rig端的输入电压为和,则555定时器的工作情况如下所述：、放电三极管t为外接电路提供放电通路，在使用定时器时，该三极管的集电极（7脚）一般都要外接上拉电阻。、为直接复位输入端，当它为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出端即为低电平。、当大于2/3，大于/3时，比较器输出低电平，比较器输出高电平，简单的基本锁存器q端被置为o，q=o, =1，放电三极管t导通，输出端为低电平。、当小于2/3，小于/3时，比较器输出高电平，比较器输出低电平，简单的基本锁存器q端被置为1，q=1,q=0，放电三极管t截止，输出端v0为高电平。、当小于2/3，大于/3时,简单sr锁存器r=1，s=1，锁存器状态不

13、变，电路保持原状态不变。在本实验电路中，所用555定时器为 lm555cm，主要用于由555定时器构成的可重复触发单稳电路与其他电子器件电路一起组成的实验所需的报警电路，主要起持续、延迟报警功能与作用。 4. 反相器：此芯片的功能是使连接两端状态相反，本实验电路使用的是74hc04n型号的非门反相器，芯片图如下图所示： 图5.7 反相器74hc04n芯片原图6、各单元电路的设计及功能 6.1 十六路数输入电路：图 6.1 十六路数输入电路图该电路由电源、电阻、开关组成的输入路数电路，同时此电路代表十六路数的输入，当十六个开关哪一路开关断开时，输入信号由低电平（0）立刻变为高电平（1），接着此信

14、号输入优先编码器，使得编码器编码，在电路中起路数输入及控制开关的作用。6.2 优先级存储及处理电路： 图 6.2 优先级存储及处理电路图该电路是两片4532bt-10v芯片组成的16线4线优先编码器，当哪路电路输入为高电平（1）时，电路进行编码，然而经过四个或门输出四个相应的二进制代码，作为数码显示器的输入，在实验中起编码作用，并且具有优先编码的作用，当多路报警时，首先将低优先级的报警信号存储，处理完高优先级报警后，再依次处理之，既具有优先编码处理及控制作用。6.3 路数显示电路及报警电路： 图 6.3 路数显示电路图该电路由数码显示器与彩色灯组成，当信号输入电路之后，此电路在总电路中具有显示

15、路数代码的作用及红色预警等功能 。 图 6.4 报警器电路图该电路由电源、非门、电容、电阻、555定时器、蜂鸣器等电子元器件组成，当电路路数断开时，优先编码器的gs端输出为高电平（1），则报警器 3脚持续10s输出高电平，使得蜂鸣器发出响声报警，并且持续报警十秒，且高低电平相互交错出现。当输入电路没有断开电路时，优先编码器的gs端输出为低电平（0），报警器3脚一直输出低电平，蜂鸣器不发声。7、总电路原理图及工作原理7.1 总设计电路原理图： 图 7.1 总电路设计原理图7.2 电路工作原理：如上图7.1总电路设计原理图所示，该电路是由2片8线3线优先编码器4532bt-10v、数字显示器dcd

16、-hex、2个555定时器lm555cm及其他基本电器元件等构成的16路数显示报警器。首先，与电源连接的电阻构成保护电路，分别与相应的开关连接。在控制开关处，有到总共16个开关，对应输入到。平时到均为闭合状态，到均为低电平“o”状态。当其中某一个开关断开时，则对应输入端为高电平“1”状态，然后，优先编码器将其编为二进制代码输出送至数码显示器输入端，由数码显示器显示出报警的路数且红色报警灯亮起，如当第15路数断开时，编码器输出端为“1111”，与此同时eo端变为低电平“o”，数码显示器显示“f”表示第15路出现断路情况，同时红色报警灯亮起，此时4532bt-10v的输出端14脚由原来的低电平变为

17、高电平，信号通过非门74hc04输入报警电路，则此时报警电路左边的555单稳态触发器的3端将产生一正向脉冲，在此正向脉宽持续期，报警电路右边的555振荡器多谐振荡，致使报警器发出声音。 当电路为预警状态时，优先编码器将输出为“0000”二进制码，同时输出端eo为高电平“1”，而当开关断开时，编码器输出“0001”二进制码，显示器显示路数为“o”，表示第“o”路数电路断开。在声音报警方面，当有路数电路断开时，优先编码器输出端gs为高电平“1”，因此通过非门74hc04n将信号输入到由lm555cm构成的报警器电路，使得电路实施报警发出声音并持续10秒钟。图示没有音响电路，在实际电路中可在lm55

18、5cm的输出端接一个音响电路，使报警器发出动听的音乐。当电路有多路数处于断开状态时，编码器先对优先级编码，实施显示与报警，处理完优先级后，再对低优先级依次进行处理。如当15、9、1路数同时断开时，优先编码器先接收15路数的信号，进行编码，接着数码显示器显示“e”及红色报警灯闪烁，报警器发出报警声；当处理好15路数，优先编码器接着接收9路数的信号进行编码，输出二进制代码使数码显示器显示”8“及红色报警灯闪烁，报警器持续发声。最后优先编码器接收1路数的信号进行编码，使得数码显示器显示十进制数“o”及红色报警灯闪烁，报警器发出报警声。整个电路数码显示器显示从of总共16路数数字，即这16路数的名称分

19、别为of。输入端的优先级依次分别为，整个电路设计以功耗低，元件种类少，数目少为原则。并且注意，硬件资源的节约，否则器件内资源会枯竭。8、系统调试与仿真结果1.各分支电路仿真：（1）组装调试十六路数输入电路，优先级存储及处理电路。（2）可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。 稳态的持续时间 (即为延时时间)决定于外接元件r、c值的大小。 =1.1rc 令c=10uf，根据设计要求=10s,算出大约r=910km。 图 8.1 报警器输出端电平仿真图 当电路中有路数断路时，则此时报警电路左边的555单稳态触发器的3端将产生一正向脉冲，在此正向脉宽持续期，报警电路右边的555振荡器多谐振荡，致使报

20、警器发出声音。如上图8.1所示。而当电路中没有路数断路时，那么报警电路左边的555单稳态触发器3端将产生一个负向脉冲，此时，报警电路右边的555振荡器将一直输出低电平，报警器不发声。（3）调试各电路，注意各部分电路之间的时序配合关系，然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。 2. 总电路仿真： 2.1 没有路数断路报警情况时的仿真图如下图8.2所示： 图8.2 没有路数断路报警时的仿真图 2.2 第9路数断开报警情况时的仿真图如下图8.3所示： 图 8.3 第九路数电路断路报警仿真图2.3多路数断路优先级报警情况时的仿真图如下图8.4所示： 图8.4 多路数断路优先级报警仿真图9、主要仪器

21、元件与设备：电子元器件型号器件个数开关key=a_j16个数码显示器dcd_hex1个反相器（非门）74hc04n_4v1个555定时器lm5555cm2个报警器buzzer1个电阻10k16个电阻910mk和611各1个电阻20k和2.4k各1个电容0.22uf1个电容10uf和0.01uf各2个红色灯管和各1个逻辑门（或门）74as32n4个优先编码器4532bt_10v2个电源2个电源1个另外还有数字电路实验箱及multisim11.0仿真软件10、附加扩展应用功能：1.该电路可以应用到电动车及一些电器设备上，作为电动车及设备的报警器，当电动车与电器设备的电路短路或者其他原因引起电流突然

22、增大时，某电路断开，输入信号通过本课程设计的电路实施报警。2.该课程设计电路可以应用到温控控制系统，当温度突然升高时，热敏电阻阻值迅速减小，电流迅速增大，电路断开，输入信号通过本课程设计的电路实施报警等等方面。11、设计总结体会与建议 11.1 设计总结与体会 随着时间的推移，忙碌了近两周的课程设计已渐渐落下帷幕。在这段时间里，看着同学们与自己忙碌的身影和奔波的脚步，使我在这个过程中真正体会到了什么是苦，什么是累；什么是喜，什么是忧；什么是着急，什么是自信。最后，看到属于自己的这份课程设计，心中感慨万千。也体会到了成功之后的那份喜悦和安慰，它们在我心中烙下了一段意义深重而美好的回忆。 课程设计

23、，对我们来说还是进大学以来第一次，在老师给出一部分课题的那一刻，我们不知道怎么去做，不知道怎样将学到的理论知识应用到实际，但我默默地在心中下定了决心，一定要努力做好第一份属于自己的课程设计。在我选定课题后的前几天时间里，为了快速理解课题，并且为了更完美的做好设计流程以及参数元器件选择，我开始收集关于16路数显示报警器课题的资料，在思路清晰，准备充分以后，就开始了课题的设计与仿真。为了更好的进行课题设计，我开始做各种尝试，虽然失败过很多次，但工夫不负有心人，“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴！”几天之后，我总算基本完成了课题设计。在这次路数显示报警器课题设计与制作之后，我感受颇深。它让我了解了设计电路的程序过程，让我更深刻地了解了关于路数显示报警器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真软件，仿真成功之后