电子技术课程设计可预置的定时显示报警系统1文档格式.docx
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需要秒脉冲，在这里我首先选择了555组成多谐振荡器来输出脉冲信号产生脉冲，由于555产生的频率过大，所以我选择了4个74LS161连成十进制的计数器来作为分频器，经过四次分频产生了频率为1赫兹的秒脉冲。
分频后我把电路连到计数器上，由于设计的是定时显示，所以需要对其进行计数，我采用了两个74LS192的减法计数器，将输入端接地即低电平，此时现实器显示30，然后接通电源，此时显示器开始倒计时，设置从30秒开始计数，这样可以控制报警系统显示器上的数字,在发挥部分中，题目要求每隔5秒显示一次时间，所以我用了74LS290计数器和74LS77锁存器来实现，我将74LS290连成了五进制的加法计数器，当计数器计数出五的倍数的时候，我用74LS77作为锁存器，将锁存的数据通过74LS48译码器显示到LED的显示器上，基本要求第三部分要求程序计数归零时发出声音报警信号，在这里我选用了两个74LS85作为比较器，两个比较器同时产生高电平信号，通过与非门使之报警，报警系统中我选用了555单稳态触发器和555多谐振荡器，用555单稳态触发器是控制发生器的报警时间的，555定时器构成的多谐振荡器用来是控制发生器报警的频率，当输入信号通过与非门产生低电平时候，电路开始报警。
以上即为我设置的可预置定时显示报警系统的设计思路。
3设计方框图
驱动器
扬声器
锁存器
比较器
计数器
振荡器
4各部分电路设计及参数计算
4.1振荡器
4.1.1工作原理
图4.1555多谐振荡器的逻辑电路及工作波形图
555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用查分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的震荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。
接通电源偶，电容C被充电，当vc上升到2Vcc/3时，使vo为低电平，同时放点三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，vc下降。
当vc下降到Vcc/3时，vo反转为高电平。
当放电结束后，T截止，Vcc将通过R1.R2向电容器C充电，由此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。
4.1.2电路特点
因为T=0.7（R1+2R2）C
所以C=1.43/（R1+2R2）f
取R1=7.2千欧，R2=720千欧，所以产生1万赫兹的脉冲。
4.2分频器
图4.2分频器的逻辑电路图
课程设计的计数器需要以以1Hz作为CP脉冲信号作为计数信号，而振荡器所产生的脉冲信号频率过高，所以我用四个161分别连成1010,变成10进制级数器来进行分频，前一计数器计满它的一整个进制才会从进位端输出一个进位信号，将这个信号接入下一个计数器的CP输入端，那么第二块计数器的计数频率就会下降，原频率为10000HZ,则这个计数器计数的频率就降为1HZ达到分频效果。
4.3计数器
图3.174LS192计数器
当BO端发出借位脉冲时，高位计数器才做减级数，当高低计数器全处于零，且cpd为
为0时，置数端等于0，计数器完成并行置数，在cpd端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。
下面的开关控制电路，保证了电路总电源开启的时候显示器能够正常的倒数计数工作。
4.4锁存器及其控制电路
4.4.1锁存器的控制计数电路
当74LS290计出一个5后，将其信号作为有效信号交给锁存器，使锁存器存储当前1，2计数器输出数值并交给译码器显示。
当74LS290计数为不是5时，即为无效信号，不对锁存器进行操作这样锁存器就不会不存储当前1，2计数器所输出的数值，仍然输出上次所存储的数值给译码器要求显示器显示，从而达到每5秒存储一次数据并且显示的目的。
图4.4174LS290原理图
用74290二五十进置的功能使显示器时期能够能够每隔5秒显示器显示一次，在此过程中我运用它来控制显示器，要求是将它的0101输出当每次到到0101的时候一端送给锁存器，一端接置零端，这样就能叫显示器每隔五秒显示一下时间。
在秒脉冲产生电路中，为了能实现以上功能就需要把74290小改动一下，首先把QA、QC输出端接一个与门输出（0101）一方面给锁存器，一方面接回本身的置零端R01、R02，这样就能实现控制显示器每隔五秒就能显示一次，异步清零端RO1-R02为高电平时，只要置9端S91-S92有一个为低电平，就可以完成清零功能。
当S91-S92均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置9功能。
当RO1-R02中有一个以及RO1-R02中有一个同时为低电平时，在时钟端/CPA,/CPB脉冲下降沿作用下进行计数操作：
1.十进制计数。
应将/CPA与Q0连接，计数脉冲由/CPB输入。
2二、五混合进制计数。
应将/CPB与Q1连接，计数脉冲由/CP1输入。
3二分频、五分频计数。
Q0为二分频输出，Q1~Q3为五分频输出。
引出端符号
功能端
/CPB
二分频时钟输入端（下降沿有效
/CPA
五分频时钟输入端（下降沿有效
Q0~Q3
输出端
RO1-R02
异步复位端
S91-S92
异步置9端
4.42锁存器
图4.42锁存器
在这里我用锁存器来控制显示器，锁存器的作用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。
4．5译码器和显示器
4.51译码器
图4.5174LS48电路图
74LS48共阴极七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器，该继承显示译码器设有多个辅助控制器，以增强器件的功能。
此译码器用于分段式数码显示电路，因为对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出，而此译码器正是有这样的特点，所以被广泛运用到该电路中。
该引脚图中，试灯输入管LT，低电平有效，当LT等于0时，数码管的七段全亮，与输入的译码信号无关。
本输入端用于测试数码管的好坏。
动态灭零输入端RBI，低电平有效。
当LT等于1，RBI0，且译码输入为0时该位输出不显示，
即0字被熄灭。
当译码输入不全为0时，该位正常显示。
本输入端用于消隐无效的0.灭灯输入/动态灭零输出端RBO，这是一个特殊的端扭，有时用作输入，有时用作使出。
当输入使用试，RBO等于0时，七段全灭，与译码输入无关。
当做输出使用时受控于LT和RBI；
当LT=1且RBI等于0时，RBO等于0，其他情况下RBO等于1。
4.52显示器
图4.52显示器管脚图和电路图
4．6比较器
图4.6比较器
当上面的比较器为0011，下面的为0000时，共同为高电平，传入与非门，进入警报器发出警报。
4．7警报器
4.7.1工作原理
图4.71警报器电路图
该报警电路由发声电路，555单稳态电路，555多谐振荡器构成，该图先用一个555定时器构成一个单稳态电路，再用另一个555定时器构成了一个多谐振荡器发出警报
4.7.2参数计算
当高脉冲经过与非门传到555电路时，会使其进入一个高电位的暂未态
tw=1.1Rc=1.1*R1C1=60s
F=1.43/（R1+2R2）C1=6.7HZ
5工作过程分析
该电路有振荡器，分频器，计数器，锁存器，比较器，显示器，报警器组成，该电路的工作程序如下，首先，由555多谐振荡器产生了1兆赫兹的脉冲信号，该脉冲信号经由四个连成十进制的74LS161后将信号变为1赫兹的CP脉冲信号，脉冲信号经过290五进制的计数器，将它的0101输出，当每次到0101的时候一端送给锁存器，一端接置零端，这样就能叫显示器每隔五秒显示一下时间，通过十进制可逆计数器74LS192来实现减法计数。
用异步计数法将十进制的计数器置为六进制的计数器来实现倒计时,在计数器后连接了74LS85选择器，当输出全是11的时候送出一个高电平，通过与非门送出低电平送到报警系统，报警电路是用555单稳态触发器和555多谐振荡器构成的，单稳态电路会在接到计数结束的低脉冲信号后进入暂稳态，输出一段高电平作为使多谐振荡器工作的控制信号，在这个持续的脉冲宽度间，多谐振荡器就可以工作输出脉冲信号来使蜂鸣器发出声音，达到报警的目的。
6元器件清单
序号
元件名称
元件型号
数量
1
集成计数器
74LS161
4
2
七段显示显码器
74LS48
3
74LS77
74LS290
5
74LS192
6
4位数值比较器
74LS85
7
显示器
LED显示器
8
555定时器
NE555
7主要元器件介绍
7．1集成计数器74161
74LS161是4位二进制同步加计数器，引脚图中，CP为时钟信号输入端，上升沿其效。
RD为异步清零端，LD是预置数控制端，A、B、C、D是预置数据输入端，EP和ET是计数器使能（控制）端，RCO（=ET·
QA·
QB·
QC·
QD）是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。
其中所谓异步清零指的是RD为0时不管其他输入端的状态如何，包括时钟信号CP，计数器输出将被直接置零，而同步置数指的是LD端为O后还需要有可用的时钟信号CP才可以进行置数工作。
图7.174161逻辑图和电路图和引脚图
集成计数器74161功能表
清零
预置
使能
时钟
预置数据输入
输出
RD
LD
EP
ET
CP
A
B
C
D
QA
QB
QC
QD
L
X
XX
H
保持
计数
7．274LS48七段显示显码器
当LT=1且RBI等于0时，RBO等于0，其他情况下RBO等于1，本端扭主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。
图7.274LS48管脚图
7．3555定时器和振荡器
我的电路中555定时器被用做多谐振荡器和单稳态电路两种作用
输入
输出
TH
TR
R0
Q
V的状态
X
0
导通
﹥2/3VCC
﹥1/3VCC
1
﹤2/3VCC
﹤1/3VCC
截止
不变
图7.3555定时器的电路图
555定时器改装成的多谐振荡器如右图所示，外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。
电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电以及C通过R2向放电端
放电，使电路产生振荡。
电容C在2/3Vcc和1/3Vcc之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波。
555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。
静态时，触发输入VIH为高电平，VCC通过R对C充电，VCC上升。
当UC≧2/3VCC时，复位控制端TH﹥2/3VCC，而UI高电平使位置控制端TR﹥1/3VCC，定时器复位，Q=0，Q=1，放电管为饱和导通，C经V放电，UC迅速下降。
由于UI高电平使VCC≦2/3VCC，定时器仍保持复位，Q=0，Q=1，放电管始终保持饱和导通，C可以将电放完，UC≈0，电路处于稳态。
当触发输入UI为低电平时，置位控制端TR﹤1/3VCC，而此时UC≈0又使复位控制端TH﹤2/3VCC，则定时器置位，Q=1，Q=0，，放电管截止，电路进入暂稳态，之后，VCC通过R对C充电，UC上升。
当UC≧2/3VCC时，复位控制端TH﹥2/3VCC，而此时UI已完成触发回到高电平使置位控制端TR﹥1/3VCC，定时器又复位，Q=0，Q=1，放电管又导通，电路回到稳态。
C经V再放电，电路恢复结束。
此单稳态的暂稳态时间可按下式计算tw≈1.1RC
小结
当大学的第四个期末复习风暴来临的时候，我们迎来了脑力与体力的双重考验-----为期两周的数电课程设计。
由于此次的课程设计所涉及的的内容我们还没有完全学透，所以刚开始设计的的时候，我对这个课程设计充满了迷茫与无助，由于正值期末复习，也产生了烦躁心理，觉得时间不足，不知道从何下手，不知道怎么才能够完成，这时候我充分感受到了自己的才疏学浅，我重新的复习了一遍所学过的数电教学书，又在网上查阅了许多关于课设的内容，开始了我的题目“可预置的定时显示报警系统”的设计。
面对着需要组装的一大堆元器件，我的大脑像是爆炸了一样，那时的我对做过此次课程设计的学哥学姐们产生了深深的敬意，羡慕他们竟然能够设计出如此难的问题。
经过了三四天的苦苦挣扎，我通过老师的指导和同班同学的帮助以及自己的不断钻研，画出了此次课程设计的草图，我使用了多谐振荡器，分频器，计数器，锁存器，译码器，显示器，数据选择器，扬声器等多个原件，通过几天的不断测试与修改，我终于顺利的完成了本次课程设计的任务，完成课程设计之后，我感到由衷的高兴，我很自豪，我也能够完成这样的课程设计。
通过此次课程设计，使我懂得了很多，我对数字电路产生了更深的理解，也对数字电子的知识提升一个新的高度。
平时的知识对我们来说还远远不够，学海无涯，我们需要学无止境，还需要动手实践，课程设计也使我懂得了人生的许多道理，退缩永远都不可能解决问题，在遇到难题的时候，我们只有勇往直前，才能够披荆斩棘，解决困难。
两周的设计时间过的很快，通过这两周，我学习了很多，懂得了很多，感谢老师对我们的悉心教导，感谢同学对我的无私关注，没有你们的帮助，我想我不能够这样顺利的完成设计。
在今后的学习中，我会更加努力，努力学习，不断完善自己，使自己成为一名合格的工程师。
致谢
能够如此顺利的完成课程设计的任务，我需要感谢的人很多，首先感谢老师给我的指导，如果没有老师的指点，我们还需要走很多的弯路，感谢老师能够如此耐心的指导我们，帮助我们对设计作品做出改装，及时指出我们的设计作品所存在的问题，使我们的设计作品更趋于完美，其次要感谢我的同班同学们，感谢你们能在我最困难的时候帮助我，帮助我克服难关，使我能够圆满的完成任务，最后，我要感谢学院和自控系的领导们，感谢您为我们提供了实践的场地，使我们在学习知识的同时，也提高了动手的能力。
参考文献
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张殿阁张伦等译《电子电路百科全书》北京：
科学出版社1999
[2]电子工程手册编委会和集成电路手册分编委会.中外继承电路简明素查手册TPLCMOS电路.北京：
电子工业出版社，1991
[3]梁燕贵《现代集成电路实用手册》北京：
科学技术文献出版社2002
[4]陈振容,程冰.美化生活电路制作速成.北京：
国防工业化出版社,2002
[5]康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：
高等教育出版社，2005
附录A1逻辑电路图
附录A2实际接线图
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