8路数显警报器

1、精选优质文档-倾情为你奉上中北大学信息与通信工程学院电子线路及系统课程设计说明书2015/2016 学年第 二 学期题 目： 8路数显报警器 学生姓名： 蒋婷婷 学 号： 刘晓英 学 号： 李凌煜 学 号： 专 业： 通信工程 指导教师： 李沅、鲁旭涛 2016年6月29日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：1）综合运用所学的理论知识，掌握一般微机和电子线路分析和设计的基本方法和步骤；2）培养一定的独立分析问题、解决问题的能力；3）实践利用protel99se软件绘制电子线路原理图及仿真；4）学会说明书的规范整理和书写。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1）查阅相

2、关资料，了解多路数显报警器；2）8路数显报警器原理；3）根据设计要求和技术指标给出合理的设计方案；4）画出系统的总体原理框图；5）选择元器件，并根据总体框图完成各单元电路的设计；6）计算电路图中的各参数；7）用Protel99SE等软件画出总体电路原理图和PCB版图；8）给出仿真结果；9）撰写课程设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求1）分析设计任务，查阅相关资料；2）确定系统方案，设计各模块电路，计算参数，分析其特性，使其满足题目要求；3）用相关软件进行仿真；4）按格式要求撰写课程设计说明书。4设计成果形式及要求：1) 用计算机仿真软件制图或仿真；2) 课程说明书用计算机打印，并装订；3）

3、电子文档一份。5主要参考文献：1 毕满清主编电子技术实验与课程设计.第3版.北京：机械工业出版社，20052 阎石.数字电子技术基础（V）北京：高等教育出版社，2006.53 谢自美主编. 电子线路综合设计. 第1版.武汉：华中科技大学出版社，20066工作计划及进度：2016年6月23日 分析设计任务书，查阅相关资料及设计手册；2016年6月26日 确定系统方案，组成模块框图，设计各模块电路；2016年6月28日 分析电路各参数及其特性并绘制电子线路原理图及仿真并撰写课程设计说明书；2016年6月29日 按格式要求完成课程设计说明书；2015年6月30日 成绩考核系主任审查意见： 签字： 年

4、 月 日摘 要随着现代科技的发展，数字电子技术是一门非常重要的专业技术，人们对数码显示方面的要求也越来越高。在此次8路数显报警器的设计中，就综合了相关知识进行设计使其满足设计所要求的功能。特别是运用各类芯片的集成来使其减少各种各类的干扰。根据数字电子技术及模拟电子技术的相关知识，我们通过自己的努力，设计了八路数显报警器，在此次的设计过程中我们学到了如何去使用不同的芯片去实现我们所需要的功能，例如有74LS147译码器、74LS48编码器、输入与非门、555定时器等。这样的八路数显报警器系统可以应用到生活当中，为我们的生活带来很多的方便，通过这样的课程设计，使我们将所学的知识运用到实践当中，使得

5、我们的知识更加扎实。在将来的社会当中，这样具有科学技术的设计将随处可见。第一章 设计任务与要求1、设计任务 设计一个8路数显报警器。2、设计要求及技术指标设计一个8路数显报警器，当8路中某一路断开时，显示该路编码，并发出音响；显示报警编码用一位LED数码管显示；报警存在优先级，在两个或两个以上报警条件符合时，只显示高优先级的编码。3、设计内容（1）、根据设计要求和技术指标给出合理的设计方案；（2）、画出系统的总体原理框图；（3）、选择元器件，并根据总体框图完成各单元电路的设计；（4）、计算电路图中的各参数；（5）、用Protel99SE等软件画出总体电路原理图和PCB版图；（6）、给出仿真结果

6、；（7）、撰写课程设计说明书。4、要求人数及分工三人，每个同学的分工：总体设计方案，大家一起讨论决定具体分工：开关控制电路 1个 优先编码 1个 译码显示报警1个 仿真大家一起完成第二章 总体方案设计 1、方案设计：如下图1所示，其中总开关起控制总电源的作用，八个控制开关分别为八个按钮，经过编码翻译，由译码器译出编码器的编码，从而在显示器显示数字，而译码器再连接555振荡电路，再与报警器相连，实现声音报警。74LS30输入与非门74LS48译码器74LS147编码器555定时器7段数码显控制开关74LS40非门报警器图12、系统总设计框图 2.1、设计框图 系统总设计框图如图2所示，由开关的控

7、制产生低电平输入到编码器74LS74再输入到译码器74LS48就点亮LED七段数显。开关的控制同时引起4068输出到555定时器的2引脚，3引脚输出高电平使警报器发出声音。与非门非门开关4报 警 器开关8开关7开关6开关5开关3开关22开关11数码显示器5 5 5 定 时 器编 码 器非 门译 码 器电源图2 2.2 设计框图的工作流程接通电源后，分别按下开关，就有低电平输出到编码器和与非门，编码器就输入到译码器，再输入到数码显示管，与非门则输入到555定时器引起警报。第三章 各芯片介绍3.1 555芯片介绍 3.1.1 555芯片引脚如图3-1所示图3-1 555芯片引脚图1): 1脚是接地

8、端 2): 2脚和6脚是信号的输入端 3): 3脚是555定时器的输出端输出的波形是矩形波 5): 5脚是控制端常对地接一个0.01uF的滤波电容 6): 7脚是放电端也是控制波形的周期 7): 8脚是Vcc端。 3.1.2 555定时器的功能表3-1 定时器5G555的功能表输 入输 出U11U12RDU0V状态XX00导通>2VCC/3>VCC/310导通<2VCC/3>VCC/311截止<2VCC/3>VCC/31不变不变设TH和TR端的输入电压分别为u11和u12，5G555定时器的工作情况下： 当U11> UR1、U12> UR2时,比

9、较器C1和C2的输出uc1=0、uc2=1,基本RS触发器被置0,Q=0、Q=1,输出Uo=0,同时V导通。 当U11<UR1、U12< UR2时,两个比较器输出uc1=1、uc2=0,基本RS触发器被置1,Q=1、Q=0,输出Uo=1,同时V导通。 当U11<UR1、U12>UR2时,uc1=1、uc2=1,基本RS触发器置保持原状态不变。综上所述,5G555定时器的功能如表3-1所示。 3.2 74LS48芯片的介绍 3.2.1 74LS48芯片引脚图 74LS48被称为集成显示译码器,用来驱动各种显示器件,从而将用二进制代码表示的数字、文字、符号翻译成人们习惯的形

10、式直观地显示出来的电路,称为显示译码器,其引脚图如图3-2所示。七段显示译码器74LS48功能表如表3-2所示。 1): 3、4、5是信号的控制端 2): A、B、C、D分别是译码器的输入端它于74LS40的AQ、BQ、CQ、DQ端连接 3):a、b、c、d、e、f、g是译码器的输出端它于锁存器相连图3-2 74LS48芯片3.2.2 74LS48功能表 七段显示译码器74LS48功能表如表3-2所示。 LT/测试灯输入端。LT/=0(低电平有效)且BI/=1时,Ya-Yg输出均为1,显示器七段应全亮,否则说明显示器件有故障。正常译码显示时,LT应处于高电平,即LT=1。 BI/RBO/双重功

11、能端。此端可作为输入信号端又可以作为输出信号端。作为输入端时是熄灭信号输入端BI/,利用BI/端可按照需要控制数码管显示或不显示。当BI/=0时(低电平有效)无论A3A2A1A0状态如何,Ya-Yg均为0,数码管不显示。当该端作为输出端时是灭零输出端RBO/.当RBI/=0,且A3A2A1A0=0000时,RBO/=0。 RBI/灭零输入端。该端的作用是将数码管显示的数字O熄灭。当RBI/=0(低电平有效)、LT/=1且A3A2A1A0=0000时,Ya-Yg均输出0,数码管不显示。3.3 74LS147芯片介绍 3.3.1 74LS147芯片引脚图 该实验中我们采用74LS147优先编码器。

12、 1）8、16脚接电源 2)11、12、13、1、2、3、4、5、10脚分别对应输入I1I9 3)9、7、6、14分别对应输出YY3图3-3 74LS147的引脚排列3.3.2 74LS147芯片功能表3.4 LED显示器 3.4.1 LED 显示器引脚图 通常所说的LED显示器如图3-4所示,由7个发光二极管组成,因此也称之为七段LED显示器。图3-4 LED显示器图此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管(在图中以dp表示)，用于显示小数点。通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。 1): a、b、c、d、e、f、g、dp是数码管的输入端 2): 9脚是接高电平

13、因为是共阴数码管。 3.4.2 LED功能表 七段发光二极管，再加上一个数点位，共计八段。因此提供给LED显示器的字形代码正好一个字节。各代码位的对应关系如表3-4-1 表3-4-1 代码对应关系图3-4-2第四章 各单元电路的设计4.1优先编码-译码-显示电路 4.1.1优先编码-译码-显示电路的结构框图图4.14.1.2 优先编码-译码-显示电路的工作原理 总开关的改变把产生低电平，输入到编码电路，经过编码74LS147的编码后输入到译码电路，再经过译码74LS48的译码后，输入到LED数字显示器，从而显示数字。4.1.3 优先编码-译码-显示电路图用8个双刀单砸开关输入到74LS147编

14、码，再经过非门74LS04，输入到74LS48译码，再输入到LED显示，如图4.1所示图4-1 优先编码-译码-显示电路图4.2 555定时电路 4.2.1 定时电路的工作原理 由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。触发电路由C1、R1构成，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端F输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经C1加到2端。并使2端电位瞬时低于1/3VCC,低电平比较器动作,单稳态电路即开始一个暂态过程,电容C开始充电,VC按指数规律增长。当VC充电到2/3VCC时,高电平比较器动作,比较器A1 翻转,输出V0从高电平返回低电平,放电开关管T

15、重新导通,电容C上的电荷很快经放电开关管放电,暂态结束,恢复稳态,为下个触发脉冲的来到作好准备。 暂稳态的持续时间tw(即为延时时间)决定于外接元件R、C值的大小。tw=1.1RC 通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。此外尚须用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。 4.2.2 定时电路的参数计算 暂稳态的持续时间tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小。tw=1.1RC令C=100uF，根据设计要求tw=60s，算出R=

16、550K 4.2.1定时电路图 4.2.2工作波形图第五章 电路仿真经过各单元电路的设计以后，原理图基本上己经完整了，现在对电路图进行仿真调试，本仿真是在multisim软件上仿真，分别是没有断路，有一路断路，多路断路的情况。 图5.1.1 没有断路的情况图5.1.2 1路断路的情况 图5.1.3 5路断路的情况 图5.1.4 5路和7路都断路且优先编码8路图5.1.4 protel原理图图5.1.5 protel PCB 图5.1.6 元件报表元器件清单元器件型号 个数 编码器74LS1471 译码器74LS481 8输入与非门74LS301 74LS04非门74LS045 555定时器LM

17、555CM1 7段数码显示管/1 蜂鸣器BUZZER(2.2V,0.05A)1 6000K电阻/1 0.01 uf 电容/1 100 uf 电容/1 双刀单闸开关SPDT9 灯泡 PROBE_BLUE1第六章 实验总结在这次课程设计完毕之后，我体会颇多。从根本上使我真正认识到了做好一份课程设计并不是一件容易的事情。它不仅需要熟悉并掌握教材内容还要有很好的创新思维和动手能力。在这次设计的过程中，让我们学会了以前没有好好掌握的一些软件，在摸索该如何设计原理图使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我们的设计思维,增加了实际操作能力.在让我们体会到了设计的艰辛的同时,更让我们体会到成功的喜悦和快乐. 这次数电课程设计,虽然短暂但是让我们得到多方面的提高：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，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思