1、数字电子电路课设可预置报警器数字电子技术 课程设计任务书一、设计题目、内容及要求设计题目：可预置报警器设计 设计内容：1、要求预置100秒减到0秒时报警；2、显示预置时间与倒计时过程中的计数变化情况； 3、具有预置数修改功能，可以预置100秒90,80,70.等整数；4、系统可以手动清零复位。设计要求： 1、根据任务要求设计中的各个电路模块； 2、给出multisim仿真结果； 3、设计说明书要包含设计总结；二、设计原始资料multisim仿真软件三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）1、课程设计说明书2、multisim仿真图四、进程安排2012-7-22012-7-4 根据
2、设计要求设计电路，并用multisim进行仿真2012-7-52012-7-5 撰写课程设计说明书，答辩五、主要参考资料1.王鸿明，段玉生.电工与电子技术.高等教育出版社，2009.122.阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社，2009.23.吴俊芹.电子技术实训与课程设计.机械工业出版社，2009.4指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数 缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）说明书（20分）设计成果（40分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评 指导教师签名： 年 月 日1引言随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字
3、电路进行信号处理的优势也更加突出。电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在一些限时或者危险时刻作为一个提醒的一个重要工具。本课程设计的“可预置报警器”，可用于各种电气设备的限时或报警时控制中。电路仿真时利用EDA系统工具的模拟功能对电路环境和电路过程进行仿真。这个工作对应着传统电子设计的电路搭建和性能测试。由于不需要真实环境的介入，因此花费少、效率高。而且结果快捷、准确、形象。Multisim10是美国NI公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟、数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电
4、路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。有了Multisim 软件，就相当于拥有了一个设备齐全的实验室，可以非常方便的从事电路设计、仿真、分析工作。设计仿真电路能够提高独立设计能力，了解并掌握电子电路的一般设计方法。通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用。学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，与人合作的能力，不断创新的能力，在设计中不断发现弱点，并总结提高。学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真
5、的工作作风和严谨的科学态度。2 Multisim说明NI Multisim 10是美国国家仪器公司（NI，National Instruments）最新推出的Multisim最新版本。目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分有增
6、强专业版（Power Professional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。NI Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。NI Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查
7、到，因此也很方便的在工程设计中使用。NI Multisim 10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。NI Multisim 10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。NI Multisim 10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括
8、电工学、模拟电路、数字、电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。NI Multisim 10有丰富的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能解说，Help中这种元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学。另外，NI Multisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PS
9、pice之间的文件接口，也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持VHDL和Verilog HDL语言的电路仿真与设计。利用NI Multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可方便地对电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可
10、以直接在产品中使用。NI Multisim 10易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。3 单元电路设计3.1可预置报警器总体参考框图如下图所示图3-1 可预置报警器总体框图可预置报警器由脉冲发生电路计数电路显示电路和报警电路组成。其中，脉冲发生电路主要由555定时器组成，加入电阻电容构成多谐震荡器。计数电路由三片74LS190电路相接构成的999进制的计数电路。显示电路是由三片DCD_HEX组成，每片DCD_HEX的输入管脚分别与74LS190的四个相应的输出管脚相连。报警电路由555定时器构成的
11、多谐震荡器和灯泡与蜂鸣器组成。3.2 脉冲发生电路555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路，可产生各种脉冲，这次实践最终成品用555定时器产生1Hz的时钟脉冲。电路设计如下：图 3-2 脉冲发生电路3.3计数电路：在设计控制电路时，必须要正确处理信号之间的时序关系。从系统的设计要求可知控制电路要完成以下几项功能：一是闭合“启动”开关时，计数器应完成置数功能，显示100秒字样，计数器开始进行递减计数；二是当计数器递减至零（即定时时间到）时，控制电路发出报警信号，使计数器保持零状态不变，同时报警电路工作。计数器选用中规模集成电路74LS190进行设计，74LS190是十进
12、制编程同步加/减计数器，它采用8424码二十进制编码，并具有直接清零、置数、加减计数功能。计数工作电路如下图所示：图3-3 计时电路74LS190的工作原理是当LD=1，U/D=0时，若时钟脉冲加到CLK端，且CTEN=1则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，若时钟脉冲加入到CLK端，若LD=1，且U/D=1，计数器在预置数基础上完成减计数功能，当计数减到0时候，RCO端发出借位脉冲。它的计数原理是：只有当RCO端发出借位信号脉冲时候，高位计数器才做减计数。LD=1时，计数器计数；当LOAD=0时，计数器处于置数状态。74LS190的功能表如下图所示： 表3-1 单时钟同步十进制加/减计数器
13、74LS190的功能表CLKSLDU/D工作状态11保持0预置数010加法计数011减法计数3.4置数电路置数电路由一片74LS147与若干7404非门逻辑电路及开关组成。因本设计只要求置成整十位的数，所以此设计电路仅对十位片置数，这样可以使电路简化。通过开关控制74LS147输出四位8421BCD码，输入到十位74LS190的输入端，这样，可以置入90,80,70等整十位数；如果要置入100，需将J1打到右端，并按动J2。J2J1图3-4 置数工作电路 计数器选用中规模集成电路74LS190进行设计，74LS190是十进制编程同步加/减计数器，它采用8424码二十进制编码，并具有直接清零、置
14、数、加减计数功能。74LS190的工作原理是当LD=1，CR=0时，若时钟脉冲加到CPu端，且CPd=1则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，若时钟脉冲加入到CPu端，且CPd=1，RCO计数器在预置数基础上完成减计数功能，当计数减到0时候，RCO端发出借位脉冲，74LS190的功能表如下表3-2所示： 表3-2 二-十进制编码器74LS147的功能表输入输出I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y4Y5Y611111111111110011001011101110000111100101111101001111110110111111110001111111110101111111111
15、03.5 显示电路：计数电路的输出，即三片74LS190的四位输出端接DCD-HEX的四位输入端。显示电路如下所示：图3-5 显示电路3.6 报警电路：报警电路由555定时器组成的多谐震荡器与X1及蜂鸣器BUZZER组成，555定时器的使能端及BUZZER的输入端接或非门电路，当译码器显示000时，即三片74LS190的借位输出端全为1时，或非门电路为高电平，555定时器工作，驱动X1闪烁发光；同时，蜂鸣器BUZZER发声。报警电路如下：3-6 报警电路仿真部分示图总结（1）对于CLK脉冲，可以用由555定时器、电阻、电容组成的多谐振荡器发生。通过更改电阻的大小可以改变脉冲频率。同时，555定
16、时器组成的多谐振荡器也可以用于驱动闪光灯。（2）对于蜂鸣器BUZZER需设置与系统匹配的频率及电压，只有在设定的频率和电压下BUZZER才会正常工作。（3）对于译码显示部分，可以用7448直接驱动共阴极的半导体数码管;也可以直接连接四位输入的DCD-HEX。后者可使电路简便。（4）由于74LS190没有清零端，本设计中百位片和个位片的置数输入端需悬空（悬空即为低电平），当电路处于置数状态时，百位与十位只能被置成0，此时配合74LS147对十位片置零，就可以简便地完成清零工作。谢辞本次课设是一次收获很大的课程设计，同时也是一个应用自己所学知识的平台，感觉很好。从通过设计任务的分析到功能的划分再到
17、确定总体的设计方案，再到最后的每个功能部分的具体实现。整个过程都需要我们组的人充分利用所学的知识进行思考借鉴。可以说，本次课程设计室针对前面所学的知识的一次比综合的检测。总得来说，这次课设虽然很累，但非常充实。在此课设中，我深刻感受到正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。因此我们在课设前要做好充分的准备，认真查找详细的资料，为我们的设计成功打下坚实的基础。而且，当一个功能的实现有多个方法时，我们要经过认真的分析，从中找出最合理最有效的方法路径，从而简化电路图，节约成本。要做好本次的课程设计，熟练的掌握课本上的理论知识是前提。这样才能对设计中出现的问题进行一定的
18、分析和解决。当然，能完成本次设计，更离不开老师同学的热心帮助,我才克服了种种困难，最终上交了一份完美的答卷。总的来说，在此次课程设计中，我学到了很多东西，比如更加熟悉了74LS190.74LS194,555定时器等的管脚图及工作原理了，而且通过仿真电路的连接，更加认识了各个管脚的作用，同时，经过在画电路图中的反复删改出错的教训，我更认识到了，在画电路图之前，务必要把芯片的管脚图和各种功能实现方式搞清楚，只有这样，才可以避免出错。在次设计思路的探索中，我深刻感受到了合作交流的力量。正是因为老师同学的帮助，我才能顺利完成此次任务。同时，我发现了我的一些不足之处，如基本知识的不熟悉，需要在以后的学习过程中逐渐改进。参考文献 2.阎石，数字电子技术基础，高等教育出版社，2009.2 4聂典.Multisim 9计算机仿真在电子电路中的应用.电子工业出版社，2007.6附录元器件清单原件名称规格数量555定时器555-UIRTUAL27段数码管DCD-HEX3闪光灯X11二-十进制编码器74LS1471单时钟同步十进制加/减计数器74LS1903双向开关UURRENT1组合开关DSWPK91非门逻辑电路740414与门逻辑电路70481或非门逻辑电路74271电源VCC1单刀双掷开关TD-SWI1总电路图
