八路数显报警器的设计.docx

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八路数显报警器的设计

课程设计说明书

课落款称：

八路数显报警器的设计

专业名称：

电子信息工程

学生班级：

电信0703班

学生姓名：

李勇

同组成员：

张锐林彬区恩康

学生学号：

指导教师：

胡新晚

《数字电子技术》课程设计任务书

一、设计课题

8路数显报警器

二、设计要求

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

二、显示报警编码用一名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、报警时刻持续1分钟或人为解除报警。

五、通电调试

三、设计资料

1、阎石.数字电子技术基础.北京：

高等教育出版社，1989

2、张乃国.电子测量.北京：

人民邮电出版社，1985

3、彭介华.电子技术课程设计指导.北京：

高等教育出版社，1997

4、华容茂.电工、电子技术实习与课程设计.北京：

电子工业出版社，2000

四、设计功效

1、课程设计说明书（5000字左右）。

2、产品

第一章绪论

八路数显报警器的研究意义

为了适应现代电子技术飞速进展的需要，更好的培育出21世纪的应用型人材，每一个高校都开设的《数字电子技术基础》这门课程。

判定一名21世纪的大学生是不是符合应用型人材的标准，数字电子技术的实际应用能力也在其中起到了举足轻重的地位！

随着社会不断的进展，电子技术也的到了飞速的进展，各中电子产品的质量也的到了质的突飞猛进。

其中的报警器也由以前的简单、功能单一的电路，变成此刻复杂、实现功能多的电子产品。

八路数显报警器的设计与制作，报警器是一些公共场合的必备装置,从原理上讲,它是一种典型的数字电路。

八路数显报警器由主体电路与扩展电路组成。

优先编码电路、锁存器、译码电路将报警的输入信号路数在显示器上输出；以上两部份组成主体电路。

通过按时电路实现计时功能，组成扩展电路在报警编码电路中利用一个优先编码器译出最先报警编号并经LED显示器显示出来，同时还要封锁电路以防其他各路报警，表现出报警的优先级，当报警后发作声响并显示报警编码，一分钟后自动解除报警或可人为解除报警。

通过布线、焊接、调试等工作八路数显报警器成形。

八路数显报警器的研究状况

随着社会的不断进步人们知识层次的不断提高报警器的研究不在局限于以前的那些简单点路上了啊，报警器的研究加倍完善实现的功能更多了，随着单片机的进展八路数显报警器由以前的数字集成模块电路改变成此刻的软硬件结合的电路，在咱们的实际生活中应用起来加倍普遍更为方便，在生产上降低了本钱，

报警器在以后还会有更好的进展。

第2章整体方案的设计

设计方案的比较选择

2.1.1方案一：

纯硬件方案

纯硬件实现是只通过数字集成模块实现电路，不需要编程。

其原理是通过单稳态触发器产生时序信号，当拨到报警开始时，闸门开通，脉冲通过闸门打开编码器工作，直到有报警信号后闸门关闭，封锁其他报警信号，报警电路开始报警。

该方案电路稍复杂，可能精准度不高，误差较大。

但不需要编程，花的时刻可能少些。

2.1.2方案二:

软硬结合方案

硬件和软件结合是通过单稳态触发器产生定不时刻，单片机编程实现。

第一个模块电路是一样的，都是通过单稳态触发器产生时序脉冲，然后将产生的波形脉冲送入单片机内，通过编程操纵报警优先级和报警时刻，然后将其值通过数码管显示出来。

这种方式，电路简单，但需要编程。

2.1.3方案总结

综上所述，本课题决定选用硬件实现。

熟悉数字集成电路的设计原理，了解数字电路。

其实数字电路功能壮大，很多单片性能实现的，通过数字电路也能实现，数字电路的优势确实是不需要编程，相对来讲要简单。

由于受课程所限，因此选择那个方案。

系统的总设计框图

2.2.1系统框图介绍

系统的总设计框图如图2-1所示，它由主体电路和扩展电路两部份组成。

图2-1系统框图

依照系统框图设计相应的电路原理图如附录（Ⅰ）所示，其具体工作原理下章将作详细分析。

2.2.2系统工作流程

电路接通后整个系统处于工作状态等待报警开关按下，显示器处于灭的状态，当有报警按钮被按下后报警器完成以下三项工作：

①优先编码电路当即分辨出报警通路的编号，并有锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示报警编号；②扬声器发作声响表示开始了报警；③由555组成的按时器定时报警时刻，假设报警一分钟将自动解除报警，也能够通过人为的解除报警；这确实是整个电路大体工作流程。

第3章各芯片的介绍

74LS148芯片的介绍

74LS148的引脚图

74LS148是能实现优先编码的逻辑电路芯片，其引脚图如3-1所示：

图3-174LS148编码芯片

1）EI编码使能端，EI=0许诺编码，EI=1禁止编码。

2）GS输出标志位，GS=0编码输出，GS=1不是编码输出。

3）EO用于多个编码器的级联。

4）ABC输出口。

5）0-7输入口。

74LS148的功能

74LS148的功能表如下表3-2所示：

输入

输出

××××××××

111

11111111

111

01111111

111

×0111111

110

××011111

101

××××0111

100

×××××011

011

××××××01

010

××××××01

001

×××××××0

000

表3-274LS148功能表

74LS148是8线输入3线输出的二进制编码器，其作用是将输入

到

别离编成3个二进制

输出，输入为低电平有效，优先级别从

至

递降。

74LS279芯片的介绍

74LS279的引脚图

如图3-3所示：

图3-374LS279锁存器芯片

74LS279的功能

74LS279是一种带清除功能的RS触发器，1R～4R,1S～4S为数据输入端，1Q～4Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，经常使用作8位地址锁存器。

74LS48芯片的介绍

74LS48的引脚图

74LS48被称为集成显示译码器，用来驱动各类显示器件，从而将用二进制代码表示的数字、文字、符号翻译成人们适应的形式直观地显示出来的电路，称为显示译码器，其引脚图如图3-4所示。

1）:

3、4、5是信号的操纵端；

2）:

A、B、C、D别离是译码器的输入端，它于74LS90的

、

端相连接；

3）:

a、b、c、d、e、f、g是译码器的输出端，它于锁存器相连；

74LS48的功能

译码器74LS48功能表如表3-5所示。

——测试灯输入端。

=0（低电平有效）且

=1时，Ya-Yg输出均为1，显示器七段应全亮，不然说明显示器件有故障。

正常译码显示时，

应处于高电平，即

=1。

——双重功能端。

此端可作为输入信号端又能够作为输出信号端。

作为输入端时是熄灭信号输入端

，利用

端可依照需要操纵数码管显示或不显示。

当

=0时（低电平有效），不管A3A2A1A0状态如何，Ya-Yg均为0，数码管不显示。

当该端作为输出端时是灭零输出端

，当

=0，且A3A2A1A0=0000时，

=0。

——灭零输入端。

该端的作用是将数码管显示的数字O熄灭。

当

=0（低电平有效）、

且A3A2A1A0=0000时，Ya-Yg均输出0，数码管不显示。

表3-5七段显示译码器74LS48功能表

十进制数

说明

测试灯

熄灭

灭0

显示0

显示1

显示2

显示3

显示4

显示5

显示6

显示7

显示8

显示9

555芯片的介绍

555芯片的引脚图

图3-6555芯片

1）:

1脚是接地端；

2）:

2脚和6脚是信号的输入端；

3）:

3脚是555按时器的输出端，输出的波形是矩形波；

5）:

5脚是操纵端，常对地接一个的滤波电容；

6）:

7脚是放电端，也是操纵波形的周期；

7）:

8脚是Vcc端。

555按时器芯片的功能

表3-7按时器5G555的功能表

输入

输出

u11

u12

V状态

导通

>2VCC/3

>VCC/3

导通

<2VCC/3

>VCC/3

截止

<2VCC/3

>VCC/3

不变

设TH和

端的输入电压别离为u11和u12，5G555按时器的工作情形如下：

当u11>UR1、u12>UR2时，比较器C1和C2的输出uc1=0、uc2=1，大体RS触发器被置0，Q=0、

=1，输出Uo=0，同时V导通。

当u11

=0，输出Uo=1，同时V导通。

当u11UR2时，uc1=一、uc2=1，大体RS触发器置维持原状态不变。

综上所述，5G555按时器的功能如表3-7所示。

LED显示器的介绍

3.5.1LED显示器的引脚图

通常所说的LED显示器如图3-6所示，由7个发光二极管组成，因此也称之为七段LED显示器。

图3-6LED显示器

图3-8LED显示器

另外，显示器中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。

通过七个发光二极管亮暗的不同组合，能够显示多种数字、字母和其它符号。

1）:

a、b、c、d、e、f、g、dp是数码管的输入端；

2）:

9脚是接高电平，因为是共阳数码管。

3.5.2LED的功能表

七段发光二极管，再加上一个数点位，共计八段。

因此提供给LED显示器的字形代码正好一个字节。

各代码位的对应关系如表3-9：

表3-9代码对应关系

代码位

显示段

用LED显示器显示十六进制的字形代码在表3-10中列出

表3-10十六进制数字形代码表

字型

共阳极代码

共阴极代码

字型

共阳极代码

共阴极代码

C0H

3FH

90H

6FH

F9H

06H

88H

77H

A4H

5BH

83H

7CH

B0H

4FH

C6H

39H

99H

66H

A1H

5EH

92H

6DH

86H

79H

92H

7DH

8EH

71H

F8H

07H

灭

FFH

00H

80H

7FH

第4章各单元电路的设计

时序电路的设计

4.1.1时序电路的工作原理

时序电路是由555按时器组成的多谐振荡器，其电路图如以下图4-1所示，

图4-1555组成的时序电路

电路的工作原理是：

接通电源Vcc后555按时器内三极管T其开关操纵作用，A1为反相较较器，A2为同相较较器，比较器的基准电压由电源电压及内部电阻的分压比来决定。

RS触发器具有复位操纵功能，可操纵T的导通与截止。

当触发脉冲输入后，555的输出3脚变成低电平0打开了74LS148的编码功能，当有报警信号输入后相当于2脚输入一负脉冲，555内部比较器A2翻转，使输出3变成高电平‘1’，使得74LS148被封锁不能进行下一组编码了，由下式能够明白报警时序延不时刻。

==120K×470μF=60s

上述电路应用超级普遍，可用于操纵报警报时电路。

电路输出信号的高低电平与数字逻辑电平兼容。

按键编码电路的设计

4.2.1按键编码电路的工作原理

按键编码电路的功能有两个：

一是能分辨出报警按钮的前后顺寻，并锁存优先报警的编号，供译码显示电路用；二是要使其他的报警按键无效。

选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279能够完成上述功能，其电路组成图4-3所示。

图4-3按键编码电路

工作原理是:

当接通电源后，RS触发器的

端为低电平，输出端1Q-4Q全数为低电平。

于是74LS48的

=0,显示器灭灯;74LS148的选通输入端

=0，74LS148处于工作状态，现在锁存电路不工作，当把开关置到等待报警状态时优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即报警器处于等待工作状态，等待输入端

….

输入信号，当有按键被按下后，74LS148依照功能表编出相应的码，在经74LS279锁存相应的BCD8421码，再经74LS48译码后，显示器上显示相应通路的代码。

4.2.2编码电路模块

用protues软件对编码输出电路进行模拟仿真，如:

当按下5键显现的数码显示如图附录所示,对应的

=1010,则

=0101，等于十进制5因此实验结果与理论一致。

译码显示电路的设计

4.3.1译码电路的工作原理

译码是编码的逆进程，其任务是恢复编码的原意，本电路采纳74LS48家LED显示管组成译码电路。

74LS48同意到传入的二进制码，输出那么是一组高低电平信号。

当电路芯片的使能端接入高电平后才许诺译码，译码器在电路中应用灵活，通过LED的数码管的段码亮来显示相应的报警编号。

4.3.2译码显示电路图

由74LS48加LED数码管组成的显示电路如图4-5所示。

图4-5显示电路

由74LS48将BCD8421码转为二进制代码送至LED显示管显示出相应的十进制数字。

报警电路的设计

4.4.1报警电路的工作原理

由555按时器和三极管组成的报警电路中555作为多谐振荡器，振荡频率

其输出信号经三极管推动扬声器，555按时器的3脚输出操纵信号，当输出为高电平常多谐振荡器工作；反之电路停振。

4.4.2报警电路的电路图

报警电路如以下图4-4所示.

图4-4报警电路

第5章系统电路仿真与PCB图

电路仿真

通过各单元电路的设计以后，原理图大体上己经完整了，此刻对电路图进行仿真调试，本仿真是在protues软件上仿真，本课题咱们将给出编码电路仿真图见附录（Ⅱ），，整机电路两路开关别离报警仿真结果，其仿真图见附录附录所示（Ⅲ）。

别离对8路按键依次进行报警实验，误差几乎是没有。

通过上面能证明咱们的电路是正确的，能正常运行，也能取得咱们的估量结果

八路数显报警器的PCB图

依照板子的大小，和布线规那么，得出的PCB和元件清单图,见附录（Ⅳ）。

第6章安装与调试

安装

第一要焊的部份是过孔，因为是双面板，要上下线导通。

检查好所有的导线没有断路的以后再装元件。

装元件也是有规那么的，依照元件的大小、高低和难易的程度来选择。

在装元件的时候，要注意元件的正负极、还有方向。

比如说三极管的安装，真确的测量出其集电极基极发射极再进行安装。

若是装反的话，将致使元件烧毁，还有极性电容等等。

调试

安装好电路以后，第一要检查的部份是电源供电是不是正常，若是不正常将致使电路不能工作，更严峻的是将芯片烧坏，因此那个环节超级重要，而且不能轻忽。

在调试进程，先分级调试，再级联调试，最后进行整机调试与性能指标测试。

单级电路调试时的技术指标容易达到，但进行级联时由于各级存在阻碍可能对技术指标发生比较大的误差。

产生误差的缘故要紧有：

1）布线不太合理存在干扰。

2）电路网络可能发生短路造成信号不能畅通。

依照安装好的电路咱们进行了慢慢伐试结果与理论分析相差不大，符合任务书所给的要求，取得了咱们预想的结果。

设计心得

本次的数字电子技术的设计让我明白了一个道理：

理论和现实是有差距的，什么情形都要依托理论，通过现实的实践来证明，为咱们尔后的学习做好了铺垫。

在本次课程设计进程中，咱们碰到了书本上面许多没有的知识，同时也接触到一些新的原器件，众多的新鲜知识往往给还完全处于理论分析中的咱们带来了困难。

但是这些困难并非组成咱们前进的障碍。

反之，却产生一种深研结果得之与我的思想。

而且这种勤学的思维鼓励着我把握知识，鼓励着对电子科研技术的钻研，增加了设计乐趣，也产生了成功设计电子作品的原动力。

不仅为所学的专业课程打下了坚实的基础，提高了咱们对分析与解决问题的能力，也在研究与电子爱好追求上做了一个专门好的起步。

在那个设计中，我学到了学习理论时学不到的东西，不但锻炼我的动手能力而且巩固咱们所学的理论知识，如此实践与理论相结合就能够够更快而有效地把握知识，了解到了数字电路技术在电子领域中起到了举足轻重的作用，把握好这门课程是每一个电子专业学生必需的。

或许我做得都不是专门好，我记得以前有个教师和咱们说过，重在参与，只要咱们都动手去做了，就必然会有收成。

的确，咱们在这次课程设计中学到了很多东西，这些是书本中不可学到的只有通过实践来总结出，咱们已经有了一个好的开始，只要咱们继续尽力尽力下去，相信咱们能把握这门课程。

！

我的团队始终相信：

今天很残酷，明天也很残酷，可是后天很美好！

咱们的付出会等到后天的希望的！

参考文献

[1]谢自美.电子线路设计

实验

测试（Ⅲ）.武汉：

华中科技大学出版社，2006：

[2]杨志忠,卫桦林.数字电子技术（Ⅲ）.北京：

高等教育出版社,2003:

[3]谢自美.电子线路设计

实验

测试（Ⅲ）.武汉：

华中科技大学出版社，2006：

[4]熊幸明,王新辉,曹才开.电工电技术训练（Ⅲ）.北京:

电子工业出版社,2001.

[5]陆秀令,韩清涛.模拟电子技术（Ⅲ）.北京:

北京大学出版社2020.

[6]来自网站[来自网站[张乃国.电子测量.北京：

人民邮电出版社，1985：

[9]彭介华.电子技术课程设计指导.北京：

高等教育出版社，1997：

[10]华容茂.电工、电子技术实习与课程设计.北京：

电子工业出版社，2000：

附录Ⅰ

附录Ⅱ

附录Ⅲ

附录Ⅳ

元器件清单

SIP2

R20

R17

R18

10K

R19

10K

R16

10k

R15

10uF

SIP2

74LS48

DIP16

74LS148

DIP16

74LS279

DIP16

100K

R27

CAP

SIP2

CON2

SIP2

LED

NE555

DIP8

NE555

DIP8

NPN1

PNP8550

NPN1

PNP8550

RES2

R11

RES2

R10

shumaguan

LED

speaker

LS0

speaker

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SW-PB

ANJIAN

SWSPST

kaiguan

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