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8路数显报警器
中北大学
《电子线路》课程设计说明书
2012/2013学年第二学期
题目:
8路数显报警器
第一章设计任务与要求
设计课题
8路数显报警器
设计要求
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
(1)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;
(2)显示报警编码用一位LED数码管显示;
(3)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;
(7)撰写课程设计说明书。
要求人数及分工
2个,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2章总体方案设计
方案:
如下图2.1.2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。
而编码器再连接555振荡电路,再与报警器相连,实现声音报警。
图2.1
2.2系统的总设计框图
2.2.1设计框图的介绍
系统的总的设计框图如图2.2所示。
图中很清楚的说明通过开关的控制产生低电平输入到编码器74LS474再输入到译码器74LS48就点亮LED七段数显。
而开关的控制也引起4068输出再输入到555的2脚,3脚输出高电平就使得蜂鸣器发出声音!
图2.2
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,编码器就出入到译码器,再输入到数码显示器;与非门则输入到555引起报警。
第3章各芯片介绍
3.1555芯片介绍
3.1.1555芯片引脚
如图3-1所示
图3-1555芯片
1):
1脚是接地端;
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。
3.1.2555定时器的功能
表3-1定时器5G555的功能表
输入
输出
u11
u12
Uo
V状态
×
×
0
0
导通
>2VCC/3
>VCC/3
1
0
导通
<2VCC/3
>VCC/3
1
1
截止
<2VCC/3
>VCC/3
1
不变
不变
设TH和
端的输入电压分别为u11和u12,5G555定时器的工作情况如下:
当u11>UR1、u12>UR2时,比较器C1和C2的输出uc1=0、uc2=1,基本RS触发器被置0,Q=0、
=1,输出Uo=0,同时V导通。
当u11 =0,输出Uo=1,同时V导通。 当u11 综上所述,5G555定时器的功能如表3-1所示。 3.274LS48芯片的介绍 3.2.174LS48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74LS90的 、 、 、 端相连接; 3): a、b、c、d、e、f、g是译码器的输出端,它于锁存器相连; 图3-274LS48芯片 3.2.274LS48功能表 七段显示译码器74LS48功能表如表3-2所示。 ——测试灯输入端。 =0(低电平有效)且 =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, 应处于高电平,即 =1。 ——双重功能端。 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 ,利用 端可按照需要控制数码管显示或不显示。 当 =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 ,当 =0,且A3A2A1A0=0000时, =0。 ——灭零输入端。 该端的作用是将数码管显示的数字O熄灭。 当 =0(低电平有效)、 且A3A2A1A0=0000时,Ya-Yg均输出0,数码管不显示。 表3-2七段显示译码器74LS48功能表 十进制数 A3 A2 A1 A0 Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 说明 0 × × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 测试灯 × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 熄灭 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 灭0 0 1 × 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 显示0 1 1 × 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 显示1 2 1 × 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 显示2 3 1 × 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 显示3 4 1 × 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 显示4 5 1 × 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 显示5 6 1 × 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 显示6 7 1 × 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 显示7 8 1 × 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 显示8 9 1 × 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 显示9 3.374LS147芯片介绍 3.3.174LS147芯片引脚图 该实验中我们采用74LS147优先编码器。 1)8、16脚接电源; 2)11、12、13、1、2、3、4、5、10脚分别对应输入I1~I9; 3)9、7、6、14分别对应输出Y0`Y3 图3-374LS147的引脚排列 3.3.274LS147芯片功能表 表3-3 输入 输出 I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 /Y3 /Y2 /Y1 /Y0 0 X X X X X X X X X 0 1 1 0 1 0 X X X X X X X X 0 1 1 1 1 1 0 X X X X X X X 1 0 0 0 1 1 1 0 X X X X X X 1 0 0 1 1 1 1 1 0 X X X X X 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 X X X X 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 X X X 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 X X 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 X 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 3.4LED显示器 3.4.1LED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3-4-1LED显示器 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): 3,8脚是接高电平,因为是共阴数码管。 3.4.2LED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3-5: 表3-4代码对应关系 代码位 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q 显示段 A B C d e f g dp 图3-4-2 第4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 显示电路 译码电路 编码电路 总开关 图4.1 4.1.2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 我们用8个双刀单砸开关输入到74LS147编码,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 4.2555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 ,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 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。 第5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5.1.21路断路的情况 图5.1.35路断路的情况 图5.1.45路和7路都断路且优先编码8路 图5.1.4protel原理图 图5.1.5protelPCB 图5.1.6元件报表 元器件清单 元器件 型号 个数 编码器 74LS147 1 译码器 74LS48 1 8输入与非门 74LS30 1 74LS04非门 74LS04 5 555定时器 LM555CM 1 7段数码显示管 / 1 蜂鸣器 BUZZER(2.2V,0.05A) 1 6000K电阻 / 1 0.01uf电容 / 1 100uf电容 / 1 双刀单闸开关 SPDT 9 灯泡 PROBE_BLUE 1 六,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,让我学会了以前没有好好掌握的一些软件。 在这次的课程设计中,虽然有很多的困难,但是经过我们几个组员的认证的讨论最后都解决了。 让我也认识到了团结的力量,和团队的力量,希望在以后参加工作后,大家能够真正的融入到团队这个大家庭去,团队的力量是不可估量的。 ........忽略此处.......
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- 路数 报警器
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