可预置报警器.docx
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可预置报警器
目录
1引言1
2总体思路2
2.1设计思路2
2.2基本原理2
2.3100秒计时器的总体设计方案框图2
2.4100秒计时器的总体电路说明3
3单元电路设计4
3.1秒脉冲发生器设计4
3.1.1用555集成电路组成多谐振荡电路4
3.1.2说明4
3.1.3555定时器的结构图5
3.1.4555定时器的功能5
3.2倒计时器的设计5
3.2.174LS190引脚图6
3.2.2计数器功能表6
3.2.374LS190减法计数器的连接图7
3.2.474LS190减法计数器的连接说明7
3.3译码显示电路7
3.3.1译码显示器与计数器的连接图8
3.3.2译码显示器件8
3.4控制电路8
3.5报警电路设计9
4.总电路图10
5附录（元器件清单）11
6个人总结12
7multisim仿真软件简介13
7.1软件概述13
7.2Multisim10的元件介绍13
致谢15
参考文献16
附录17
仿真图17
1引言
随着信息时代的到来，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100秒的显示报警系统”，可用于各种电气设备的限时或报警时控制中。
本设计主要能完成：
1、用555定时器产生1HZ的脉冲，从而为计数器提供时钟信号；
2、预置数为100秒递减计时其计时间隔为1秒，从而完成100秒倒计时功能，而且每隔一秒显示一次时间（即99秒，98秒，……1秒，0秒时显示）；
3、系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动（预置100秒）和暂停（停止计数，呈保持状态）/连续（打破保持状态，在原有基础上继续计数）功能；
4、计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发出光电报警信号，当计数器不为零时不会发出报警信号。
2总体思路
2.1设计思路
可预置100秒的显示报警系统的主要功能包括:
100秒倒计时而且每隔一秒显示一次时间，重新开启和结束、继续报警，该系统由以下4部分电路模块构成：
脉冲发生器：
555定时器用来产生周期为1秒的脉冲信号；
1.脉冲发生器：
用555定时器构成多谐振荡器产生秒脉冲，驱动计数器工作；
2.100秒倒计时：
此部分电路完成倒计时功能，当按下启动开关后，开始置数显示99，当系统开始工作时，倒计时从99秒开始逐秒递减到0，这一模块主要利用双向计数器74LS190N的减计数功能来实现；
3.外部操作开关：
控制计时器的直接清零、启动（预置100秒）和暂停（停止计数，呈保持状态）、连续（打破保持状态，在原有基础上继续计数）。
4.显示器：
显示示数变化情况。
每隔1秒显示一次时间（即99秒，98秒，……1秒，0秒时显示）。
这一模块主要利用数码显示驱动器来实现
5.报警器：
采用或门，或非门电路，从而促使灯泡和LED管发出光报警。
2.2基本原理
555定时器用来产生周期为1秒的脉冲信号，供计数器进行倒计数，以便将计数器输出的数据在七段数码管显示输出。
控制电路实现计数器的暂停/继续工作，清零复位，置数/工作；报警电路实现100s计数器减至0秒时报警电路发出光电警报。
2.3100秒计时器的总体设计方案框图
图2-1可预置报警器的总体设计方案框图
2.4100秒计时器的总体电路说明
它包括秒脉冲发生器、减法计数器、译码显示电路、报警电路和开关控制电路等五个模块组成。
其中减法计数器和开关控制电路是系统的主要模块。
通过555多谐振荡器输出1秒的脉冲作为计数器的时钟脉冲；计数器可以用74LS190芯片工作；预置时间可用外接开关和或门及或非门组成的电路控制；计数器的数据在七段数码管上显示，当计数器到0秒时发出警报，当计数器信号不为0时不会发出报警信号；报警电路由发光二极管、电阻及灯泡组成。
3单元电路设计
3.1秒脉冲发生器设计
原理：
用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟秒脉冲。
555定时器应用为多谐振荡电路时，为获得周期为1秒的振荡，由公式计算：
T1=（R1+R2）C1ln2;
（1）
T2=R2Cln2
（2）
振荡周期
T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C1=1（3）
若取C=10μF，结合实际选取电阻为R1=47K,R2=47K。
3.1.1用555集成电路组成多谐振荡电路
图3-1555多谐振荡器
3.1.2说明
当电压由零上升，电阻R1、R2、电容C1开始充电，当电压升到2/3VCC时开始充电，充电时间T1=（R1+R2）C1ln2,当电压降到1/3VCC时电阻R2、电容C1组成的电路放电，放电时间T2=R2C1ln2，所以总的周期为T=（R1+2R2）C1ln2。
3.1.3555定时器的结构图
图3-2555定时器
3.1.4555定时器的功能
555定时器具有多种功能，可以用它组成单稳态电路、施密特触发器和多谐振荡器，单稳态电路和施密特触发器可以用于脉冲的整形，而多谐振荡器可以用于脉冲的产生，在这里主要是用了它的脉冲产生的作用，它不需要外界输入，可以自行充放电，使用方便，选材广泛，材料经济，这是选用它的理由。
3.2倒计时器的设计
原理：
计数电路选用两片中规模集成电路74LS190进行设计，74LS190是十进制加法／减法计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端，只有当低位端发出错位脉冲，高位计数器才做减计数。
1片74LS190构成1秒减计数电路（即个位）。
我制作的100秒的需要两片，它的计数原理是：
使计数脉冲信号引脚CP=1，计数脉冲加入个位74LS190引脚CP时，当减计数到零时，并且发出报警，个位74LS190的RCO’端发出错位脉冲，使十位计数器减计数，当高、低位计数器处于全零时，CP（DWN）端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。
3.2.174LS190引脚图
图3-374LS190N
3.2.2计数器功能表
表3-174LS190功能表
管脚
功能
0
1
CETN（使能输入端）
工作
不工作
LOAD（置数、计数端）
置数
计数
U/D（加减控制端）
加法
减法
～RCO
进位输出端
借位输出端
3.2.374LS190减法计数器的连接图
图3-4计数器连接图
3.2.474LS190减法计数器的连接说明
选用两片74LS190计数器，一片是个位，一片是十位。
个位的输入端需要A/D两个信号接高低电平，CP脉冲输入端需要连接555定时器给予时钟信号，RCO’借位输出端连接十位的CP脉冲端，当个位由九减到零时，向十位发出借位，同时十位数字相应的减一；十位需要A/B/C/D四个信号连接高低电平，两个芯片的输出端分别接译码显示器，以便在数码管上显示，两片的使能输入端和置数端接高低两电平来控制，U/D均接高电平使其为减法功能。
为了方便看，可以把十位放左边个位放右边。
3.3译码显示电路
此模块主要是由DCD-HEX-DIG-LED显示器组成，通过计数器加到译码显示器，从而实现七段LED显示器从100秒（90秒80秒……10秒）递减到零的计数显示功能。
3.3.1译码显示器与计数器的连接图
图3-5显示器与计数器的连接图
3.3.2译码显示器件
图3-6显示器
主要是由计数器的输出端接数码管的四个管脚，数码管只有显示数据的功能，需要两个数码管来显示数据并且由开关控制，方便置数与计数。
3.4控制电路
原理：
采用或门，或非门电路以及开关由高低电平控制，连接两个74LS190计数芯片个位只需接A、D端，十位只需接A、B、C、D，而需要六个开关分别接高低电平，因此可以实现任意置数功能，还需要两个开关控制计数器的使能输入端和置数端，组合起来就可以控制计数电路了。
其电路图如下：
图3-7控制电路图
3.5报警电路设计
用多个74ALS32M或门和一个74ALS02M或非门从数字显示管输出连接到灯泡及发光二极管上，只有当计数都为0时输出为高电平产生压降，才能使二极管及灯泡发光。
但信号只要不为零就不会有压降发光二极管就不会导通灯泡也不会亮。
其电路图如下：
图3-8报警电路设计图
4.总电路图
图4-1总电路图
5附录（元器件清单）
表5-1元件清单
元件名称
规格
数量
定时器
555
1
计数器
74LS190N
2
数码管
DCD-HEY-DIG-RED
2
单刀双掷开关
Key=space
8
2输入或门
74ALS32M
6
2输入或非门
74ALS02M
1
发光二极管
LED1
1
灯泡
X1（5V1W）
1
电阻
R5（5Ω）
1
6个人总结
通过这次课设我感觉收获很大，同时也是一个应用自己所学知识的平台，感觉很好。
从设计任务的分析到功能的划分再到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充分利用所学的知识进行思考借鉴。
可以说，这次课程设计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。
总的来说，通过做可预置100秒报警器这个项目我熟悉了74LS190N的管脚图及工作原理，报警器的应用等等，而且通过实际的电路连接，更加认识了各个管脚的作用，同时我也深刻的认识了自己的不足，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，务必要分步设计使每部分都能正常工作，这需要反复的实验与校正，但是如果每部分电路对了，总电路也可能出现各种问题，这需要很大的耐心。
但是我觉得这过程是一种享受，当自己的设计成果成功时，内心的喜悦无法言语，因此我会更加认真努力学习以后的专业课程!
7multisim仿真软件简介
7.1软件概述
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。
7.2Multisim10的元件介绍
Symbol–元件符号（forSchematic）Model–元件模型（forSimulation）Footprint–元件外型（forLayout）ElectronicParameter–电子元件参数UserDefinedInfo.–使用者自定资讯Pinmodel—管脚模型General—元件描述数字万用表（Multimeter）函数信号发生器（FunctionGenerator）瓦特表（Wattmeter）示波器（Oscilloscope）四通道示波器（4channelOscilloscope）波特图仪（BodePlotter）频率计数器（Frequencycounter）字符信号发生器（WordGenerator）逻辑分析仪（LogicAnalyzer）逻辑转换器（Logicconverter）IV曲线分析仪（IVAnalyzer）失真度分析仪（DistortionAnalyzer）频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）网络分析仪（NetworkAnalyzer）Aglient函数信号发生器（AglientFunctionGenerator）Aglient万用表（AglientFunctionGenerator）Aglient示波器（Aglient100MOscilloscope）动态测试笔（Dynamicmeasurementprobe）
其中使用Multisim10的注意事项如下
1.不要长时间使软件处于仿真状态，以免死机2.删除元件、仪器、连线等，一定要在断开仿真开关的情况下进行3.注意数字地与模拟地的差别，使用标准符号4.LED数码管的极性5.分模块调试，最后综合调试
致谢
这次的课程设计可以如此顺利的完成还是需要感谢很多人的，在这里首先感谢本次设计的指导老师马军爽老师，一直耐心的对我们错漏百出的电路图进行细心的修改，每天陪着我们一起对电路做出修正改造，解答我们在设计过程中遇到的各种疑难问题是我们能更好的了解电子设计的方法步骤，让我们可以少走许多弯路，节省了宝贵的时间与精力。
其次要感谢的是和我一起奋斗过的组员们，如果没有他们我也不能如此顺利的完成这次课程设计，许多难解的问题都是在他们的讲解下才明白的，没有他们就没有我手里的这张图纸，这充分显示了我们的团结合作的精神。
还要感谢学校能够让我们在图书馆找到相应的书籍，机房上网查阅的相关资料，减小了我们在设计过程中所浪费的不必要的时间。
参考文献
[1]王鸿明，段玉生.《电工与电子技术》.高等教育出版社，2009.12
[2]阎石.《数字电子技术基础》.高等教育出版社，2009.2
[3]吴俊芹.《电子技术实训与课程设计》.机械工业出版社，2009.4
[4]康华光.电子技术基础（数字部分）.北京：
高等教育出版社，2000
[5]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
[6]刘修文.新编电子控制电路300例.北京：
机械工业化出版社,2000
[7]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
[8]赵负图.数字逻辑集成电路手册.北京.化学工业出版社.2004年11月
附录
仿真图
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