呼叫器数电课程设计分析方案.docx

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呼叫器数电课程设计分析方案

本设计是基于数字技术基础，设计8路呼叫器。

采用了74ls148、74ls373、74ls283、74ls00、74ls30、555定时器、BD4511译码器、七段显示器LED、电阻、三极管、电容、开关等器件。

该电路能当某一路有呼叫时，能显示该路的编号，同时给出声光报警信号，报警时间为2s左右，报警状态可以手动切除。

一、设计目的。

设计并制作一个八路呼叫器。

二、设计要求和设计指标。

1.当某一路有呼叫时，能显示该路的编号，该编号由数码管显示，要能够进行锁存；

2.当某路有呼叫时，要给出声光指示信号，指示时间为2s左右，指示状态可以通过按键<而不是开关）手动切除；

3.按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试、撰写设计报告；

发挥部分：

自行设计

三、总体框图设计。

当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到普通编码器中进行编码，编码器信号经过锁存器经锁存后输入到译码器，然后译码器在输出到显示电路，显示这一路的编号。

同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生2s的报警信号，报警状态可以手动通过按键消除。

当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程。

四、系统工作原理：

当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到普通编码器中进行编码，编码器信号经过锁存器经锁存后输入到译码器，然后译码器在输出到显示电路，显示这一路的编号。

同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生2s的报警信号，报警状态可以手动通过按键消除。

当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程

电路主要有编码/锁存/锁存控制电路、译码电路、单稳态电路、手动控制电路/报警电路构成。

编码/锁存/锁存控制电路:

当某一路有呼叫时，编码器将呼叫信号编码送入锁存器，然后锁存器锁存信号并传给译码电路，最后在数码管显示出来。

单稳态电路：

将锁存控制信号转换为宽度为2S的脉冲信号。

手动控制电路/报警电路：

当脉冲信号到来时，通过扬声器报警，并且报警电路可以通过手动方式取消报警。

五、功能模块设计。

1、按键电路设计

这部分电路是数据输入部分，用S1～S8，这8个可弹起的开关控制，当开关按下时，表示这一路电路有信号输入，即该路有呼叫信号。

2、编码电路设计

<1）电路结构及工作原理

这部分电路是对按键输出的信号进行编码，故选用编码器实现编码功能。

编码器就是用二进制代码来表示给定的信息符号，这些符号可以是数字0,1，……，9；字符A,B,……Z。

运算符号“+”、“-”、“=”或其他符号。

在该电路中，编码器的功能是对S1～S8这8个开关的输出信号进行编码，将十进制数编成BCD代码输出。

<2）元器件的选择及参数确定

该电路要求对八个输入信号进行编码，故选用有八个输入端，三个输出端的优先编码器74LS148。

74ls148优先编码器管脚功能介绍:

为16脚的集成芯片，电源是VCC（16>GND（8>,I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。

其功能表如下：

使能端OE（芯片是否启用>的逻辑方程：

OE=I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE

当OE输入IE=1时，禁止编码、输出（反码>：

A2,A1,A0为全1。

当OE输入IE=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：

I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。

输入

输出

EI

I0

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

A2

A1

A0

GS

EO

1

x

x

x

x

x

x

x

x

1

1

1

1

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0

1

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1

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x

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x

x

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1

1

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0

0

x

x

x

0

1

1

1

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1

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0

1

0

0

x

x

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

0

0

x

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

从以上的的功能表中可以得出，74ls148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，…，I0。

当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。

例如：

I5=0且I6=I7=1（I6、I7优先级别高于I5>则此时输出代码010（为（5>10=（101>2的反码>这就是优先编码器的工作原理。

3、锁存电路设计

<1）电路结构及工作原理

锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。

<2）元器件的选择及参数确定

这个电路中是将74LS148输出的3位BCD码值进行锁存并输出。

故选用74LS373。

74LS373是带三态缓冲输出的8D触发器，其引脚图与结构原理图、电路连接图如下：

74LS373引脚图内部结构原理图电路连接图

E

G

功　　能

0

0

直通Qi=Di

0

1

保持

1

X

输出高阻

74LS373的功能表

E

G

D

Q

L

H

H

H

L

H

L

L

L

L

X

Q

74LS373的真值表

表中：

L——低电平；

H——高电平；

X——不定态；

Q0——建立稳态前Q的电平；

G——输入端，与8031ALE连高电平：

畅通无阻低电平：

关门锁存。

图中OE——使能端，接地。

当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；当G为下降沿时，将输入数据锁存。

4、加法电路设计

<1）电路结构及工作原理

74ls148是八线—三线优先编码器，当一号病房中出现问题时，在医护工作室工作人员那里显示的是“0”。

故需要在锁存器后加一个加法器，使得当按下一号病房的按钮时，在医护房里面显示的是“1”；当按下二号病房的按钮时，在医护房里面显示的是“2”，依此类推……

<2）元器件的选择及参数确定

该部分电路需要一个三位二进制的加法器，故选用4位二进制全加器74ls283，其引脚图如下：

其功能表如下：

5、译码显示电路设计

<1）电路结构及工作原理

显示电路时基于当某一病房发出求救信号之后，在工作人员地点能够准确的看到是哪一病房发出的信号。

当按下按钮时，给电路送入一个脉冲，通过此信号最终传达到显示器上，所以必须经过编码、译码和显示的过程。

因为还要将信号保留一定的时间，所以还需要一个锁存器，因此最终构成了显示电路。

显示器LED和译码器4511配套构成，采用七个输入的显示器，共阴极通过小值电阻接地。

<2）电路仿真

显示电路如图所示：

<3）元器件的选择及参数确定

该显示电路的译码器用BD4511，显示器用共阴极的七段显示器LED，其参数如下：

LED的引脚图

BD4511的引脚图

BD4511的真值表

6、2S延时电路设计

<1）电路结构及工作原理

为实现单稳态电路输出2s的脉冲信号，电路采用555定时器。

555构成的单稳态触发器的输出脉冲宽度t等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。

输出脉冲的宽度t为

t=1.1RC

可以得到所需要的单稳态触发器，来实现所需要的2S的触发脉冲，产生2S的脉冲信号来报警。

<2）电路仿真

<3）元器件的选择及参数确定

由t=1.1RC可知，要想输出脉冲宽度为2S，可选外接电容C=18μF,电阻R=100KΩ的555定时器。

其引脚图如下：

7、声光报警电路设计

<1）电路结构及工作原理

声光报警装置和手动切除报警的按键装置。

报警装置主要是通过蜂鸣器来发出所要求的声光信号，并且采用的是阴极驱动装置。

因为555构成的单稳态触发器初始输出为低电平，所以用双输入的与门来控制时，与门的另一端必须接高电平，输出端通过一个小值电阻接到三极管上，用来驱动蜂鸣器发声。

<2）电路仿真

声光报警装置和手动切除报警的按键装置图如下：

六、总电路图设计

把以上每一个单元电路连接起来构成整体八路呼叫器。

当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到普通编码器中进行编码，编码器信号经过锁存器经过锁存后输入到译码器，然后译码器在输入到显示电路中，显示这一路的编号。

同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生2S的报警信号，报警状态可以手动切除。

当下一个呼叫信号输入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程。

总电路设计如下图所示：

七、总结：

遇到的问题和解决办法、体会、意见、建议等。

这次实验对我们来说不算难也不算容易，我们拿到题之后集中想了号一段时间才决定方案，然后画电路图，在网上选购才行，最后经过熬了两个夜晚，我们才把整个模板做出来。

虽然最后不能运行，但是在做这个八路呼叫器时我们用了很多心血才能完成。

在做这个八路呼叫器的过程中，我们几个人集思广益，在很多地方遇到的困难都是我们一起想办法解决。

经过这次实验我学会了团结，了解到团队的力量是巨大的。

八、参考文献

[1]阎石《数字电子技术基础<第五版）》北京：

高等教育出版社，2006.5

[2]毕满清《电子技术实验与课程设计<第三版）》北京：

机械工业出版社，2005.7

[3]谢自美《电子线路设计.实验.测试<第二版）》武汉：

华中科技大学出版社，2000.7

[4]袁桂慈《电工电子技术实践教程》北京：

机械工业出版社，2007.6

[5]熊伟侯传教梁青孟涛《Multisim电路设计及仿真应用》北京：

清华大学出版社，2005.7

附录

器件清单:

编码器74LS148

一个

两输入与非门74LS00

两个

锁存器74LS373

一个

四位二进制全加器74LS283

一个

八输入与非门74LS30

一个

显示电路译码器BD4511

一个

共阴极七段显示器LED

一个

555定时器

一个

NPN型三极管

一个

18μF和0.01μF电容各

一个

10KΩ电阻

8个,

500Ω电阻

7个,

100KΩ、10KΩ、2KΩ电阻各

1个

蜂鸣器

一个

可弹起开关

9个