课程设计：八路巡回检测电路

1、天津机电职业技术学校课程：电子技术基础论文：八路巡回检测电路完成时间：2009年12月25日班级：自动化一班成员：王菲(200812021)曹洪友(200812001)目录第一部分 TOC o 1-5 h z 一、555定时器的介绍4555定时器内电路组4555集成定时器的拐角介绍6二、集成技术器74LS161 7拐角介绍8功能表9三、码显示器74LS48 10芯片介绍10七段数码管介绍12四、光电传感器介绍15工作原理16第二部分一、第一板块：占空比可调的多谢振荡器18二、第二板块：报警装置 18三、第三板块：八通道端19四、第四版块：显示译码器74LS48与共阳极数码管的链接五、第五板块：

2、计数器与数据选择器构成的循环长度为8的序列发生器20第三部分电路总图22第四部分：总结24刖s本课程设计是针对八路巡回计策电路的设计。设计中用到了 555定时 器，计数器，页码显示器、光电传感器。这要工作过程是：利用555 定时器，构成多谐振荡器，发出T=2S, D二上的方波，作为信号源。计2数器接受信号后，转换成数字信号，提供还给显示页码器，输出十进 制数。计数器输出的数字信号作为数据选择器的地址码，数据选择器 根据地址码进行选择输出，当输出信号为1时，报警器不响，说明地 址码对应的通道正常工作；当输出信号为0时，报警器响，说明地址 码对应的通道不正常工作。第一部分电子器件介绍555集成定时

3、器电路555定时器是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常 只需外接几个阻容元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多 谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。555定时电路有TTL和CMOS集成定时电路，他们的逻辑功能与 外引线排列都完全相同。一、555定时器内电路组成它的内部由两个高精度的电压比较器、一个基本RS触发器、一个晶 体管和几个电阻组成。R、R/ R均为5松的精密电阻，它们构 成基准电压分压电阻，分别为两个电压比较强提供基准电压，低电平 触发器的基本RS触发器的Q端分为两路：一路接到晶体管V的基极, 另一路经反相器（或称驱动器）缓冲输出。增加驱动器的目的是使 555电路

4、最大输出电流达200mA,以便直接驱动继电器、小电机、指 示灯、扬声器等负载。电阻比较器电阻分压器由三个相同的电阻串联构成。它为两个比较器C和提 供基准电平。如引脚5悬空，则比较器的基准电平为:Us，比较器C, 的基准电平为 如果在引脚5外接电压，则可以改变两个比较 器G和G的基准电平。当引脚5不外接电压时，通常接0.01/F的 电容，在接地，以抑制干扰，起稳定电阻上的分压比的作用。比较器比较器G和G是两个结构完全相同的高精度电压比较器。G的引脚6称为高触发输入端（也称阀值输入端）TH, 的引脚2称为低触 发输入端肃。当U6%U况）时，G输出高电平，否则，G输出低电 平；当上!庭时，G输出低电

5、平，否则输出高电平。比较器G和 C?的输出直接控制基本RS触发器的状态。基本RS触发器基本RS触发器由两个或非门组成，它的状态由两个比较器的输出控 制。根据基本RS触发器的工作原理，就可以决定触发器输出断的状 态。汗端（引脚4）是专门设置的可由外电路置“0”的复位端。当斤=0 时，Q=0。平时及=1,即斤端接+庭端。放电开关管和输出缓冲级放电开关管是N沟道增强型MOS管,其栅极受基本RS触发器5 端状态的控制。若Q=l, 5=0,放电管导通；若Q =1,0=0,放电管截 止。两级反相器构成输出缓冲级。采用反向器是为了提高电流的驱动 能力，同时隔离负载对定时器的影响。如图1所示。二、555集成定

6、时器的拐角介绍（图2所示）1端GND接地端；2端肃为低电平触发端，也称为出发输入端，由此输入脉冲。当 2端得输入电压高于| Jcc时，的输出为1；当输入电压低于 Ucc时，九的输出为，使基本Rs触发器置1,即q。、e=o,. 这时定时器输出（70=io3端为输出端，输出电流可达到200mA,因此可直接驱动继电器、 发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电压约低于电源电压13Vo 4端斤是复位端，当斤二0时，基本RS触发器直接置0,使Q=0、g=lo： 5端CO为电压控制端，如果CO端另加控制电压，即可改变A A 的参考电压。工作中不使用C0端时，一般都通过一个0.01状的 电容接地，以旁路高频干

7、扰。： 6端TH为高频触发端，又叫做阀值输入端，由此输入触发脉冲。 当输入电压为:时，A的输出为1；当输入电压高于Ucc时， A的输出为。，使基本触发器置o,即Q=o、e=io这时定时器输 出 Uo二。 7端D为放电端，当基本RS触发器的5二1时，放电晶体管v导通, 外接电容元件通过V放电。555定时器在使用中大多数与电容器 的充放电有关，为了使充放电能够反复进行，电路特别设计了一 个放电端D。8端U为电源端，可以在4. 5V-一16V范围内使用，若为CMOS 电路，则庭二3V18V。18273645图2555定时器引出端功能表符号功能符号功能TH高触发端OUT输出TR低触发端R复位D放电端C

8、O控制电压555定时器功能表THTRROUTV00导通%U DDu DD10导通lJ DD1原状态原状态11关断集成计数器74LS161计数器是用来累计时钟脉冲（CP脉冲）个数的时序逻辑部件。在 电路中，能够记忆输入的脉冲个数，内部的基本计数单元是由触发器 组成的。它是数字系统中用途最广泛的基本部件之一，几乎在各种数 字系统中都有计数器。它不仅可以计数，还可以对CP脉冲分频，以 及构成时间分配器或时序发生器，对数字系统进行定时、程序控制操 作。此外，还能用它执行数字运算。一、管脚功能介绍Vqc TC Q0 Q O2 O3 GET PER同同同府国|同774LS161R CP Pg P| ?2

9、P3 CEP GUD图3输入输出CPCrLDCTDoDAA0 Q Q 2X0XXXXXXX0000T10XXdodd.d.do di di d.X110XXXXX保持X11X0XXXX保持T1111XXXX计数表从表1可知，74LS161具有如下功能：1）异步清零。当清零控制端己=0时，立即清零，与CP无关。2）同步预置。当预置端场=0,而己=1时，在置数输入端dDDD, 预置某个数据，同时在CP脉冲上升沿作用下，将dDD4端的数 据装入计数器。3）保持。当己=15=1时，只要控制端和。厂.中有一个为电平, 就使每级触发器处于保持状态。4）计数。当LD = Cr=cTp=cTt=时，电路为四位

10、二进制加法计数 器。在CP脉冲作用下，电路按自然二进制递加，即由OOOOtOOOIt T1111。当计到1111时，进位输出端C。送出进位信号（高电平有效）， 即0000 CT f5）功能扩展。74LS161有异步清零端己，利用反馈归零法，可组成 任意进制计数器。另外，74LS161有预置控制端Z5和预置输入端利用反馈预置法也可组成任意进制计数器。多片74LS161可以用控制端Cy；和C/V进行级联扩展。译码显示器74LS4一、74LS48芯片介绍74LS48是BCD码4线7段译码/驱动器，该器件具有OC输出， 内部有2KQ的上拉电阻，用来驱动共阴极LED数码显示器。该器件 输入信号为8421

11、BCD码，有四个输入端A&AA），输出端K、H、 H、匕、匕、匕、匕共七段。有三个附加控制端反、两。 官端为灯测试端，低电平有效。在消隐输入端面接高电平条件下， 当LT=O,旬/ RBO=I时,无论输入端A&AA）为何值，K匕输 出全为高电平，显示“8”字型，说明七段显示器是好的。此功能用 于测试LED显示器，函端为灭零输入端，低电平有效。若函=0, 在LT=L 57=0条件下，当输入端&4AAo=。时，输出匕匕. 全为低电平，可使共阴LED显示器熄灭。不显示任何数字。当讶=1、 旬=1、丽=1时，如输入A A .A。为8421BCD码时，输出K匕 的高电平与输入代码对应，相应显示09。消隐输

12、入端可具有最高级别的控制权，当切=0时，不管其他输入端和&AA。为何值， 输出端匕,匕,均为低电平，共阴显示器熄灭。另外，该端好有第二 个功能灭零信号输出端，记为丽。当输入a&AA,=。时，且两=0时，此时做输出低电平。若将商和而配合使用，很容 易实现多位数码显示时的灭零控制。例如对整数部分，将最高为的 两接地，这样当做高位为零时“灭零”，同时初输出低电平，使 下一位的函为低电平，故也具有“灭零”功能；而对于小数部分， 应将最低为的福接地，高位的两悬空或接高电平，低位的顽接 至高位的福。74LS48可直接驱动共阴极LED数码管，而不需要外 接限流电阻。Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774LS4

13、8dd、显 光 接为 管 的二、半导体数码管（LED数码管）利用磷碑化铉做的PN结，当外加正向电压导通时，可将电能装 换成光能，因此，单个PN结可以封装成发光二极管，多个PN结可 以封装成半导体数码管。发光二极管的工作电压为1.53V,工作电 流为910mA,调节工作电流的大小可以改变发光亮度。半导体数码管有七字段，如图5所示，每字段为一个发光二极管。控制不同字段发光，可显 不同的字符。例如，当a、b、c e、时，显示0。b、c是时, 示半导体数码管中七个发 二极管有共阴极和共阳极两种 法。如图（6、7）所示，在图 所示的数码管中有两个空脚， 公共端。在共阴极接法的数码 中，公共端为七个发光二

14、极管阴极，使用时应将阴极公共端通过限流电阻R （约为300。）接地, 当ag端为高电平时，各字段发光。同理，共阳极接法中，七个发 光二极管的阳极为公共端，公共端应通过限流电阻R （约为300。） 接电源，ag端为低电平时各字段发光+ 5v 0bC d e 一g图7共阳极数据选择器74LS15174LS151数据选择器介绍：74LS151为具有选通输入，互补输出的8选1数据选择器。该选 择器有三位地址码A。、A、A/八个数据输入端o。、D、眼眼 。4、。5、。6、DM个选通输入端*，低电平有效及互补输出端 Y和T。当曲二0时，数据选择器可根据地址码的要求从D。D,中选取 一个需要的数据输出。如&

15、 A A）=000时，输出Y=D。，讨二乙，如 & A A。=001时，输出Y二D/讨二万 其余类推；当*二1时，输 出Y=0,讨二1,数据选择器不工作。（如图8所示）74LS1 罢光电液位传感器74LS1 罢光电液位传感器的构成：包括浮子、磁铁、支架、线 性输出的霍尔元件传感器(4)、放大电 路，霍尔元件传感器(4)设置在支架(3) 的上部，磁铁(2)设置在霍尔元件传感 器(4)的下方，磁铁(2)与浮子(1)连 接；霍尔元件传感器(4)的输出端通过 放大电路与显示仪表的输入端连接。霍尔元件传感器为线性输出的霍尔元 件传感器，因此，该液位传感器输出变化的线性度好，测量精度和分辨率高。光电液位传

16、感器的特点：1.液面检测准确、高重复性、快速响应。 液位的输出只与光电探头是否接触液面（体）有关，与介质的其它特性 （温度、压力、密度、电参数）无关，故液面检测准确、重复精度高; 响应速度快,液面控制非常精确。2可制成多点液位传感器。由于光电探头体积相对小巧，可以在一个测量体上安装多个光电 探头制成多点液位传感器、变送器。3高可靠性、长寿命、免维护。由于对传感器内部的所有元器件进行了树脂浇封处理，传感器内 部没有任何机械活动部件，因此传感器可靠性高、寿命长、免维护。4免调试、免校验，直接安装即可应用。由于液位信号输出只与液体是否接触光电探头有关，与其它因素 无关，因此不需调校，可直接安装使用。

17、5适应环境能力强。真空、压力环境、易燃易爆场合，以及特殊的液体环境如：湍流、 气泡、振动,蒸汽，GDY-系列液位传感器均可适应。6适应特种容器安装。光电探头体积超小，可分开安装在狭小空间中适合特殊罐体或容 器中使用。测量方式:关键点、上下限位点、多点准分布式液位测量及监控;光电液位传感器的原理:光电液位传感器内含光电触发电路输出一个开关信号，指示有/无液 位。工作模式为传感器内部光反射原理，一个发光二极管(LED)和光接 受三极管被包含在传感器前端的半球顶内。当没有液体时，光线反射 到接收管通过球顶，当没有液体时，光线在球顶内部发生部分折射出 球体内，引起接收管输出变化，这种液面测量方法，能即

18、时反映液面 变化。光电液位传感器ZSP-439的介绍产品名称：光电液位传感器产品型号：ZSP-439压力型产品特点：ZSP-439压力型光电液位传感器，是点液位光电传感器中的耐压款式;独特的结构设计,使其可以适应工作压力高达15. 3Mpao可直接输开关 量输出，与变送仪表组合应用；亦可直接选配具有常开、常闭触点继 电器，驱动负载工作，制成直控液位开关;使用上极其灵活方便。材质： 外壳为不锈钢，光电探头为树脂封装；工作温度上限为100C。灵敏 度高，耐腐蚀,可适合各类洁净低粘度液体液位的测控；广泛应用于食 品饮料、水处理、酒及酒精制造行业以及各种润滑油、医疗透析设备 的液位检测;机械加工设备有

19、无润滑油和切削液检测;重型机械、发电 机组、铁路设备的油箱液位检测以及对管道内液体是否充满进行检 测。性能参数： cncom. net壳体材质：不锈钢；光电探头：树脂；安装规格：M16*l或按客户要求；插入深度A: 6mm或按客户要求；工作压力：0 to 15. 3Mpa;工作温度：-20C100C;供电电压：12VDC或按客户要求；电流消耗：40 mA;输出：开关量：高电平12VDC,低电平0VDC;或继电器输出；重复精度：0. 5mm ;电缆长度：1.2米；电缆芯数：开关量：3芯，电源（0、V+ ），输出（U）；继电器：5芯，电源（0、V+ ）,输出（C、NO、NC ）;安装尺寸：订货说明

20、：（型号）一（安装规格）一（插入深度）一（供电电压）例 如： 型号为：ZSP-439；安装尺寸为M16*l；插入深度为6mm；输入电压 为12VDC 。第二部分单元电路介绍第一板块：占空比可调的多谢振荡器工作原理：多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，o 在自身因素 .C的作用下，电路就在两个暂态之间来回转换。接通电源后，电容两端电压尸0,故TH端与肃端均为低电 平，RS触发器置(Q=l, g=0),输出。为高电平，放电管V截止。当电源刚接通时，电源经R、R对电容C充电，使其电压区按指数 规律上升到时，则RS触发器置0(Q=0, g=l),输出。为低电平, 放电管V导通，我们把，从上升到UDD这段时间内电路的状 态称为第一暂稳态，其维持时间4的氏短与电容的充电时间有关。充 电时间常数了充二(R + R)Co由于放电管V导通，电容C通过电阻R/口放电管放电，电路进 入第二暂稳态。放电时间常数dC。随着C的放电，.下降到:Uw时，RS触发器置1 (QF, 2=0),输出。为高电平，放电管V 截止，电容c放电结束，u庭再次对电容c充电，电路有翻转到第一 暂稳态。如此反复，则输出可得矩形波形。调节电位器Rw，即可 改变R和R得值，并 使占空比得到调节，当 RF时,D二：(此时, 电路输出方波。D=R+RR+2RTD=R+RR+2RT二（R+2R）CL2当三端输出高电平时，扬声器 发