数电课设设计可预置定时报警电路的设计.docx
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数电课设设计可预置定时报警电路的设计
沈阳航空航天大学
课程设计
可预置定时报警电路的设计
班级/学号
学生姓名
指导教师
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
院(系)计算机学院专业计算机科学与技术
班级学号姓名
课程设计题目可预置定时报警电路的设计
课程设计时间:
2012年7月9日至2012年7月22日
课程设计的内容及要求:
一、设计说明
设计一个可预置定时显示报警的系统。
二、技术指标
1、可预置时间,设置的时间范围为0-99秒。
2、具有时间显示功能。
3、定时时间到了,显示器显示为00,同时进行报警。
4、开关可控制计时器启动、清零、暂停、继续计时的功能。
三、设计要求
1.在选择器件时,应考虑成本。
2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
四、实验要求
1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路。
2.进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1.沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术[M].北京:
人民邮电出版社,1993年
2.童诗白、华成英主编者.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2006年
3.戴伏生主编.基础电子电路设计与实践[M].北京:
国防工业出版社,2002年
4.谭博学主编.集成电路原理与应用[M].北京:
电子工业出版社,2003年
六、按照要求撰写课程设计报告
指导教师年月日
负责教师年月日
学生签字年月日
成绩评定表
评语、建议或需要说明的问题:
指导教师签字:
日期:
成绩
一、概述
设计一个可以预置时间的定时报警电路。
1、可预置时间,设置的时间范围为0-99秒。
2、具有时间显示功能。
3、定时时间到了,显示器显示为00,同时进行报警。
4、开关可控制计时器启动、清零、暂停、继续计时的功能。
用户首先应该设定时间,然后开始计时,当定时的时间到了,电路将会自动报警
来提示用户时间到了。
二、方案设计
设计一个可以预置时间的定时报警电路,设置的时间范围为0-99秒。
采用555定时器产生脉冲,用74LS192芯片计数,用74LS373芯片锁存时间(即定时),定时时间到了,显示器显示为00,同时D触发器驱动二极管发光来进行报警。
通过开关可控制计时器启动、清零、暂停、继续计时、报警的功能。
电路原理框图如图1所示。
图1电路的原理框图
三、电路设计
1.555多谐振荡电路
采用LM555CM、电阻和电容将它们接成多谐振荡器接法,取R1=R2=48Ω,C=10μF, 则代入T=(R1+R2+R2)Cln2式得T=1ms,所以555多谐振荡电路的作用是产生周期为1ms的连续脉冲信号。
多谐振荡电路电路图如图2所示。
图2多谐振荡电路电路图
2.控制电路
该部分主要由按键组成,利用按键控制各集成电路的控制引脚或信号通路达到控制目的。
通过改变电路引脚的高低电平来实现各项功能。
控制电路电路图如图3所示。
清零键RESET1:
连接到计数电路的清零端,即接通高电平时,使其实现清零,数码管上显示为00。
不进行复位操作时清零键RESET1常接无效的低电平。
置数键SET1:
连接到计数电路的置数端,即接通低电平,使其实现置数,数值由定时存储电路决定。
同时也连接到报警电路的复位端,实现置数的同时解除报警。
不进行置数操作时,置数键SET1常接高电平。
暂停键:
通过切断时钟信号源,实现暂停。
当定时时间到了,来自报警电路的低电平信号与时钟信号输入与非门74HC00D,无论时钟信号的电平如何,与非门输出都为高电平,这个高电平信号与报警电路的低电平输入与非门后再输入非门,输出低电平,达到断时钟信号源实现暂停的目的。
图3控制电路电路图
3.预置定时电路
定时是由用户决定的,预置定时电路由计数器和锁存器两部分组成,计数器使用74LS192,锁存器使用74LS737,可满足用户操作。
计数器:
74LS192为可预置的十进制同步加、减计数器。
74LS192引脚如图4所示。
图474LS192引脚图
74LS192的清除端是异步的,当清除端(CLR)为高电平时,不管时钟端状态如何,计数器置0。
预置端是异步的,当预置端(LOAD)为低电平时,进行预置数操作,不管时钟状态如何,输出端(QA—QD)可预置成与数据输入端(A—D)相一致的状态。
计数是同步的,在UP端、DOWN上升沿作用下QA—QD同时变化。
当UP端上升沿时,计数器加一计数;当DOWN端上升沿时,计数器减一计数。
当计数上溢出时,进位输出端(CO)输出一个低电平脉冲,宽度与UP端的低电平宽度一致。
当计数下溢出时,借位输出端(BO)输出一个低电平脉冲,宽度与DOWN端的低电平宽度一致。
计数状态图如图5所示。
图5计数状态转换图
锁存器:
74LS373为三态输出的八D锁存器,74LS373引脚图如图6所示。
图674LS373引脚图
当三态允许控制端OC端为低电平时,1D—8D为正常逻辑状态,可以用来锁存。
当OC端为高电平时,1D—8D呈高阻态,不能够锁存。
当锁存允许端ENG端为高电平时,1Q-8Q的数据随1D-8D而变。
用户可以通过控制J1和J2来设定时间,J1设置的数为个位,J2设置的数为十位,并且J1和J2设置的数不能超过0-9这个范围,否者单独一个数码管无法显示九以上的数。
预置定时电路电路图如图7所示。
图7预置定时电路电路图
4.译码显示电路
译码显示电路选用74LS48进行译码,选用共阴型LED数码管进行显示。
计数器74LS192的QA~QD引脚分别接译码器74LS48的A~D引脚,并且74LS48译码器的OA~OD的引脚分别接数码管的A~G引脚。
译码显示电路如图8所示。
图8译码显示电路电路图
5.报警电路
用D触发器来实现。
初始状态,U8A的数据输入1D端处于高电平。
当计数时间到,不论是来自进位输出端还是借位输出端的低电平脉冲,经过与非门后,将产生上升沿驱动D触发器,则数据输出端1Q端输出高电平,驱动LED1灯发光;同时由反相输出端输出的信号经过E_CLK去阻塞时钟信号,实现显示时间暂停。
只有置数开关接低电平,LED1才能熄灭。
报警电路如图9所示。
图9报警电路电路图
四、性能的测试
1.555多谐振荡电路的性能测试
表1多谐振荡电路测试数据表
R值(Ω)
C值(μF)
频率(kHz)
周期(ms)
48
10
1
1
由图中vc(Pin2)的波形求得电容C的充电时间
和放电时间
各为
(公式1)
(公式2)
故周期
取R1=R2=48Ω,C=10μF, 则代入上式得T=1ms。
多谐振荡电路仿真测试结果如图10所示。
图10多谐振荡电路仿真测试图
2.预置定时电路的性能测试
通过J1和J2将时间设置为43,数码管上应显示为43。
仿真测试结果如图11所示。
图11预置定时电路仿真测试图
3.报警电路的性能测试
设定好时间后,通过控制电路中的置数开关由低电平接到高电平后,开始减法计数,当时间减到00时,发光二极管LED1会变亮进行报警提示。
仿真测试结果如图12所示。
图12报警电路仿真测试图
五、结论
设计的可预置数报警电路能够实现任务书要求的所有功能,并且报警时间准确,达到了设计任务的要求,电路简单,具有操作简单,容易使用等特点。
六、性价比
硬件设计成本低,所需器件的价格也比较低廉,而且能够实现应有的性能,满足任务书的所有要求,所以本设计的电路具有较高的性价比。
七、课设体会及合理化建议
首先,通过此次数字电子技术基础课程设计,让我知道原来我们身边许多东西离我们并不遥远,有很多东西是我们是靠我们不断努力设计出来的,当我完成了这个课设任务的时候很高兴,因为这个可以说明我这学期的数电课程没有白学,还是有很多收获的。
其次,此次课程设计,感慨颇多。
的确,自从拿到题目到完成整个课设,从理论到实践,在做课设的这些的日子里,可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正达到学有所用,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟我在有些地方进入了误区,在设计过程中遇到了各种各样的问题,例如如何置数和时间到达00时没有停止,幸好在指导老师的指导帮助下我完成了进一步的修改工作,使得电路能够能更好更快的置数。
同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对一些前面学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说不同芯片引脚的作用等。
通过这次课程设计之后,我把前面所学过的知识又重新温故、学习了一些。
使我对电路的设计以及芯片的使用等知识有更深一步的了解,总体来讲这次课程设计我学会了许多以前遗忘的东西,使我对数字电子技术基础这门学科有了更进一步的了解。
总之,这次课程设计给了我很大帮助,让我学到了一些新的东西,也体会到了如何独立完任务,给今后的课程学习带来了更大的动力。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:
高等教育出版社,2006年
[2]陈振官.新颖高效声光报警器[M].北京:
国防工业出版社,2005年
[3]郝鸿安、徐红媛.555集成电路实用大全.上海:
上海科学普及出版社,1996年
[4]黄继昌.实用单元电路及其应用.北京:
人民邮电出版社,2000年
[5]沙占友、李学芝.中外数字万用表电路原理与维修技术[M].北京:
人民邮电出版社,1993年
[6]童诗白、华成英.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2006年
[7]谭博学.集成电路原理与应用[M].北京:
电子工业出版社,2003年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1
555定时器
LM555CM
1
2
U3
与非门
74HC00D
2
3
U4
计数器
74LS192N
2
4
U6
锁存器
74LS373N
1
5
U2
译码器
74LS48N
2
6
U8
D触发器
7474N
1
7
U11
数码管
SEVEN_SEG_COM_K
2
8
R1~R18
电阻
48、300Ω、10kΩ
18
9
U10
非门
74LS04N
2
10
C1
电容
10、0.01uF
2
11
J1、J2
开关
DSWPK_4
5
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- 数电课设 设计 预置 定时 报警 电路
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