数字电路课程设计可预置的定时显示报警电路.docx
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数字电路课程设计可预置的定时显示报警电路.docx
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数字电路课程设计可预置的定时显示报警电路
课程设计任务书
学生姓名:
专业班级:
指导教师:
工作单位:
题目:
可预置的定时显示报警电路
初始条件:
具备电子电路的基础知识和设计能力;具备查阅资料的基本方法;熟悉常用的电子器件;熟悉电子设计常用软件的使用;
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、设计定时显示报警电路;
2、预置时间最大30S;
3、数码管显示时间;
4、掌握数字电路的设计及调试方法;
5、撰写符合学校要求的课程设计说明书。
时间安排:
十九周一周,其中2天原理设计,3天电路调试
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
1.电路原理设计····················································
1.1设计要求·····················································
1.2原理框图·····················································
2.芯片介绍························································
2.174LS192······················································
2.274LS00·······················································
2.374LS48·······················································
2.4555定时器····················································
3.单元电路设计····················································
3.1递减计数器··················································
3.2置数控制电路················································
3.3时钟信号控制电路············································
3.4译码显示电路················································
3.5报警电路····················································
3.6秒脉冲发生电路··············································
4.电路图设计······················································
4.1电路原理图··················································
4.2电路原理介绍················································
5.电路仿真························································
5.1绘制电路图··················································
5.2元件设置····················································
5.3仿真结果····················································
6.制作电路························································
6.1生成材料清单················································
6.2焊接电路····················································
7.课程设计心得体会················································
参考文献··························································
1.电路原理设计
1.1设计要求
30秒定时报警电路的具体功能与要求有:
能进行30秒计时,具有时间显示功能,有外部操作开关,可以控制计数器的启动与置数,计数器按递减方式进行,当计数器递减到零时,显示器显示00,计数器停止计时并发出警报。
1.2原理框图
30秒定时期的总体参考方案框图如图,它包括时钟脉冲发生电路、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等部分组成。
时钟脉冲发生电路产生秒脉冲,计数器完成30秒计时,控制电路控制计时器的启动与置数,译码显示电路显示时间,报警电路完成报警功能。
图1.130秒定时器总体参考方案框图
2.芯片介绍
本次课程设计的定时报警电路经分析设计,具体电路可由十进制递减计数器、置数控制电路、时钟信号控制电路、译码显示电路和报警电路组成。
本次课设选用十进制加减计数器74LS192来完成设计,另外所需的芯片有二输入与非门74HC00,74LS48译码器,555定时器。
下面介绍所用的芯片。
2.174LS192
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器,其引脚图和功能表如下:
图2.174LS192引脚图
表2.174LS192功能表
2.274HC00
74HC00是四2输入与门非,其引脚图和功能表如下:
图2.274HC00引脚图
表2.274HC00功能表
2.374LS48
74LS48是七段数码管译码器驱动器。
其引脚图与功能表如下:
图2.374LS48引脚图
表2.374LS48功能表
2.4555定时器
555定时器是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路,其应用极为广泛。
其引脚图和功能表如下:
图2.4555定时器引脚图
表2.4555定时器功能表
输入
输出
阀值输入(VI1)
触发输入(VI2)
复位(RD)
输出(Vo)
放电管T
x
x
0
0
导通
1
1
截止
1
0
导通
1
不变
不变
3.单元电路设计
本次课程设计的定时报警电路可由十进制递减计数器、置数控制电路、时钟信号控制电路、译码显示电路、报警电路、秒脉冲发生电路等几部分组成。
3.1递减计数器
电路的主要部分是十进制递减计数器,由74LS192构成。
下图为8421BCD码三十进制递减计数器原理图。
图3.18421BCD码三十进制递减计数器原理图
它的计数原理是LD、CPU置1,CR置0时,若时钟脉冲加到CPD端,则计数器在预置数的基础上完成减计数。
预置数为N=(00110000)8421BCD=(30)10。
当低位BO1发出借位脉冲时,高位计数器才作减计数。
当计数器全为零时,BO2将低电平送入两个计数器的LD端,重新置数为30,计数器又开始下一循环的计数。
3.2置数控制电路
置数控制电路的作用是控制计数器的置数和启动。
可以将一个高低电平逻辑开关接到两块74LS192的LD端,当开关置0时,计数器置数,显示三十秒,当开关置1时,计数器从三十秒开始递减计数。
3.3时钟信号控制电路
时钟信号控制电路的接法如图:
图3.2时钟信号控制电路
它作用是让计数器从30秒计数到0时,不再又从30秒开始计数,而是暂停到0,以便报警电路开始工作。
其原理是将BO2和时钟信号CP接入与非门,在接入一次与非门,相当于BO2与CP接入了一个或门,再接到控制个位的74LS192的CPD端,当未计数到零时,BO2为高电平,时钟脉冲可以进入CPD,计数器继续计数,当计数到0时,BO2输出低电平,时钟脉冲通过与门后变为低电平,计数器停止计数,同时报警电路开始工作。
3.4译码显示电路
本电路显示时间采用数码管来显示。
由于74LS192的输出是高电平有效,用74LS48来译码,采用7段共阴极数码管来显示时间。
图3.3译码显示电路
3.5报警电路
本电路采用发光二极管来报警,当计数器计时到零后,BO2输出低电平,因此可以将BO2通过一个反相器与LED相连,此反相器可由BO2接入与非门两输入端构成。
当BO2为低电平时LED就会发光,起到报警作用。
图3.4报警电路
3.6秒脉冲发生电路
秒脉冲发生电路使用555组成的多谐振荡器来构成,电路如图:
图3.5秒脉冲发生电路
4.设计电路图
将以上各单元电路连接起来,就构成了30秒定时电路。
4.1电路原理图
图4.1电路原理图
4.2电路原理介绍
当置数开关置低电平时,计数器置数为30秒。
当置数开关置高电平时,计数器开始计数。
此时BO2的输出为高电平,时钟脉冲可以送入CPD,计数器作减计数。
当计数器计数到0时,BO2输出低电平,时钟脉冲经两个与非门变为低电平,计数器停止计数,同时BO2的低电平经反相后边为高电平,驱动LED发光,达到报警作用。
5.电路仿真
5.1绘制电路图
电路图设计完毕后,为保证该电路确实能正常工作,在焊接电路前应先对其进行仿真。
本次课设使用的仿真软件为EWB,版本为5.12。
首先在EWB中绘制电路图。
首先放置元件,74LS192在工具栏的Digital的Counter中。
各种电源在Source按钮中可以找到,直流电源是Battery,接地是Ground,时钟脉冲信号源是Clock。
电阻和开关在Basic按钮中,LED在Diodes按钮中,逻辑门在LogicGates按钮中,数码管在Indicators中。
将它们拖动到电路图上即可放置元件。
然后连线,用鼠标在线头处拖动,拖到另外一个线头即可完成连线,在线上拖动鼠标可以移动连线的位置,按照电路原理图来连线。
图5.1EWB5软件界面
5.2元件设置
连线完成后要设置元件属性,双击元件即可弹出元件属性窗口,可以设置元件的各种属性。
将直流电源设置为5V,时钟脉冲源频率设置为1Hz,幅度设置为5V。
得到仿真电路图。
图5.2仿真电路图
5.3仿真结果
所有元件设置好后就可以开始仿真了,点击右上角的Activatesimulation按钮即可开始仿真,直接观察数码管的数字即可,可以看到当置数开关置低电平时,数码管显示为30秒。
图5.3仿真结果置数
置数开关置高电平时,电路开始减计数,当计数到0时,计数停止,保持在00的位置。
如图所示:
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- 关 键 词:
- 数字电路 课程设计 预置 定时 显示 报警 电路