数电设计之八路数显报警器.docx

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数电设计之八路数显报警器

数字电子技术课程设计说明书

题目：

八路数显报警器

系、部：

电气与信息工程系

学生姓名：

****

指导教师：

******职称*******

专业：

电气自动化

班级：

电气****班

学号：

************

完成时间：

****年**月***日

摘要

根据“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”这两门课中所学过的基础知识，我们可利用74LS147编码器、74LS48译码器译码器、40688输入与非门、74LS04非门、555定时器、7段数码显示管、蜂鸣器等基本元器件，可以设计并安装一个8路数现报警器。

当8路中某一路断开时，显示该路编码，并发出音响，报警存在优先级，在两个或两个以上报警条件符合时，只显示高优先级的编码，报警时间持续1分钟或人为解除报警。

关键词74LS147编码器；74LS48解码器解码器；40688输入与非门；非门74LS04；555定时器；7段显示管；蜂鸣器；报警；高优先级

Abstract

Accordingto"AnalogElectronics"and"DigitalElectronicTechnology"courseinthetwolearnedthebasics,wecanusetheencoder74LS147,74LS48decoderdecoder,40688inputNANDgate,74LS04non-Doors,555timer,7-segmentdisplaytubes,buzzers,andotherbasiccomponents,todesignandinstallan8largeonesarealarm.When8isdisconnectedinacertainway,showingthattheroadcodeandaudiblealarmpriorityexistintwoormorealarmconditionsaremet,onlythedisplayofhigh-prioritycode,thealarmtimefor1minuteorArtificialliftthealarm.

Keywords74LS147encoder;74LS48decoderdecoder;40688InputNANDGate;NANDgate74LS04;555timer;7-segmentdisplaytubes;buzzer;alarm;highpriority

第1章设计任务与要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４

1.1设计课题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４

1.2设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４

第2章总体方案的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４

2.1设计方案比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４

2.1.1方案1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５

2.1.2方案2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５

2.1.3方案总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５

2.2系统的总设计框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６

2.2.1设计框图的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６

2.2.2设计框图的工作流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６

第3章各芯片介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７

3.1555芯片介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７

3.1.1555芯片引脚．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７

3.1.2555定时器的功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７

3.274LS48芯片的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８

3.2.174LS48芯片引脚图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８

3.2.274LS48功能表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９

3.374LS147芯片介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０

3.3.174LS147芯片引脚图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０

3.3.274LS147芯片功能表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０

3.4LED显示器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＇１１

3.4.1LED显示器引脚图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１

3.4.2LED功能表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１

第4章各单元电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２

4.1优先编码-译码-显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２

4.1.1优先编码-译码-显示电路的结构框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２

4.1.2优先编码-译码-显示电路的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２

4.1.3优先编码-译码-显示电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２

4.2555定时电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３

4.2.1定时电路的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３

4.2.2定时电路的参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３

4.2.3定时电路的仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４

第5章电路仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１５

第6章安装与调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.1调试前的检查．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.1.1连线是否正确．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.1.2元器件的安装情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.1.3电源供电，信号源连接是否正确．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.1.4电源端对地是否有短路现象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.2通电观察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８

6.3调试中的注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１９

参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０

致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２１

附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２２

总结与心得．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４

第1章设计任务与要求

1.1设计课题

8路数显报警器

1.2设计要求

1、设计并安装一个8路数现报警器，当8路中某一路断开时，显示该路编码，并发出音响。

2、显示报警编码用一位LED显示器显示。

3、报警存在优先级，在两个或两个以上报警条件符合时，只显示高优先级的编码。

4、报警时间持续1分钟或人为解除报警。

5、通电调试。

第2章总体方案的设计

2.1设计方案比较

由题目可以看出需要设计这样实现数码显示和声音报警，根据“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”这两门课中所学过的知识，可以提出下列方案。

2.1.1方案1：

用８９Ｃ２０５１制作八路断线数显报警器，８９Ｃ２０５１的Ｐ３口驱动ＬＥＤ共阳数码管；Ｐ３．０和Ｐ３．２口接由电阻和二极管构成的与门，部分显示信号经与门送三极管Ｑ的基极，有显示信号输出时，三极管导通，蜂鸣器发报警声。

８９Ｃ２０５１的Ｐ１口除Ｐ１．０和Ｐ１．１片内没有提供上拉电阻以外，其余均有上拉电阻，因此Ｐ１口作输入时，可以外接８只上拉电阻，也可以在Ｐ１．０、Ｐ１．１口各接一只上拉电阻，然后从电源负极引一根公用线，输入口的８根线分别接在公用线上，使８个输入端均为低电位。

接通电源后，ＬＥＤ发光，指示电源已打开。

８９Ｃ２０５１上电复位后，依次检测Ｐ１．０～Ｐ１．７是否为高电位，即判断是否有断线。

一旦检测到某输入口为高电位，就从Ｐ３口输出相应的闪动字符信号，数码管每隔一秒显示一次字符。

例如：

第１路断线，那么Ｐ１．０为高电位，经检测判断，从Ｐ３口输出闪动“１”的信号，数码管每隔一秒显示一次１，蜂鸣器每隔一秒报警一次。

如果出现多路断线的情况，Ｐ３口依次输出相对应的几路的闪动字符信号，由数码管每隔一秒显示一个字符，依次显示，报警声每隔一秒响一次，值班人员很快就能知道哪里有断电发生，并及时去处理。

2.1.2方案2：

如下图2.1.2示：

其中总开关起控制总电源的作用，八个控制开关分别为八个按钮，经过编码翻译，由译码器译出编码器的编码，从而在显示器显示数字。

而编码器再连接555振荡电路，再与报警器相连，实现声音报警。

2.1.3方案总结

上述两个方案都具有八路数显指示和声音报警功能，但方案1需要应用单片机元件，电路比较复杂，且元件比较昂贵，所以不符合选材的原则。

在方案2里在4068输出接口上连接555振荡电