八路呼叫器的设计.docx
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八路呼叫器的设计
本文的八路呼叫器电路由四大部分组成输入回路、锁存器控制电路、七段LED数
码管显示电路和声光报警系统。
八路呼叫器是利用以74LS系列集成芯片组成电路各个部
分实现对八路呼叫的电子控制。
通过采用74LS373锁存器和74LS148编码器构成八路呼
叫器的核心组成部分形成对信号的锁存。
采用74LS48译码器对二进制数进行译码再发
送到七段显示器形成对路组的显示其中加入74LS83四位全加器对输入的二进制数加
一使显示路组符合按键的数码。
采用发光二极管、三极管和喇叭组成声光报警系统其中
三极管用来对信号进行功率放大。
八路呼叫器由按键S1
---S8来进行呼叫它是利用每一
路按键的通断来达到呼叫的目的。
八路呼叫器的电源只有5V使电路实现了低耗和方便。
电路其中有的元件因为本身问题为了防止电流过大对元件造成烧坏要在元件前面加上
限流电阻。
这样对保证电路能够安全的工作。
借助Multisim软件对单元电路以及总体电
路进行了仿真分析设计中运用Multisim软件绘制了单元电路Protel99SE软件绘制了
总体电路图圆满的实现了电路对八路呼叫器的功能。
【关键词】八路呼叫器、输入回路、锁存器的控制电路、七段数码显示电路、声光报
警系统
3第一章八路呼叫器设计任务、要求和方案1.1设计题目八路呼叫器的设计、制作与调试1
.2设计任务与要求1.2.1设计任务呼叫器设置为八路当某一路有呼叫时能显示该电路的编号
同时给出声光报警信号。
报警信号可以手动切除。
1.2.2典型模块与主要元件74LS148*1;74LS373*2;CD4511*1;NE555*1;74LS00*2;74LS48*1;74LS30;
74LS32*1;74LS04*1;74LS83*1;七段LED数码管其他电阻、按键、电容、三
极管等。
1.3设计方案1.3.1设计要点根据课题设计的要求呼叫器为八路所以用七段LED数码管显示。
当有某一路
呼叫时要显示这一路的编码所以要准确判断并把呼叫的信号锁存。
实现这一功能可
用锁存器74LS373等来完成。
当电路形成呼叫信号之后七段LED数码管显示出呼叫
这一路的组别而且LED显示这一路的灯亮。
利用鉴别出的呼叫信号控制一个具有
两种工作频率交替工作的音频振荡器推动扬声器发出两种笛声音响表示报警成功。
1.3.2工作原理锁存器输入信号都是同一电平时锁存器控制电路的输出信号使锁存器打开这
时锁存器输入端的信号送往相应的输出端。
当有一输入端的电平发生跳变时其对应
输出端电平也随着发生变化此变化的输出电平送入锁存器控制电路控制电路立即
产生控制信号封锁锁存器让锁存器进入锁存工作状态。
此时无论哪个输入端电平
发生变化锁存器各个输出端电平保持不变。
发生变化的输出端经过编码器编码后
将相关信息由译码器送入七段LED数码管显示器显示相应的组别。
同时点亮LED
并发出响声。
呼叫器电路组成原理图如图1.3.2所示。
4
图1.3.2电路组成原理框图
呼
叫
开
关
锁
存
器
编
码
器
译
码
器
数
码
显
示
指
示
控
制
指
示
灯
锁
存
控
制
音
频
控
制
音
频
发
生
蜂
鸣
器第二章单元电路设计整个呼叫器电路组成主要包括输入回路、锁存器控制电路、七段LED数码管显示
电路、LED指示灯和蜂鸣器报警提示电路等。
2.1输入回路
输入回路由电源、电阻、锁存器和按键组成。
电源5V锁存器用74LS373。
当八
路锁存器74LS373的LE端为高电平时锁存器输入端D0---D7的电平能直接送到相
应的输出端Q0---Q7当LE端变为低电平时锁存器封锁即锁存器输入端的电平不
能送到相应的输出端各输出端保持封锁前的电平其电路如图4.2.2所示。
图4.2.2锁存控制与译码电路图
74LS373锁存器的说明
74LS373是八D锁存器（3S,锁存允许输入有回环特性）常应用在地址锁存及输
出口的扩展中。
74LS373是低功耗肖特基TTL8D锁存器74LS373内有8个相同的D型（三态同
相）锁存器由两个控制端（11脚G或EN1脚OUT、CONT、OE）控制。
当OE接地
时若G为高电平74LS373接收由PPU输出的地址信号如果G为低电平则将地
址信号锁存。
工作原理74LS373的输出端O0~O7可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE6为低电平时O0~O7
为正常逻辑状态可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时O0~O7呈高阻态即
不驱动总线也不为总线的负载但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时O随数据D而变。
当LE为低电平时O被锁存在
已建立的数据电平。
74LS373引脚（管脚）图:
74LS373引脚图74LS373内部逻辑图
74LS73内部逻辑图
74LS373真值表
G
输出Q
00保持原输入
10输出=输入
X1高阻状态
72.2锁存器控制电路锁存器控制电路由74LS32,74LS373,74LS04,74LS30组成。
当74LS32一个
输入
接电源时74LS373的LE端为高电平各输入端的高电平直接送到相应的输出端此
时八输入端与非门74LS30输出端为低电平经过一个非门74LS04后变成高电平由
或门送到74LS373的LE控制端。
当八个呼叫器开关S1-S8中有一个先按下时其对
应的D端为低电平此电平送到锁存器相应的输出端因而八输入端的与非门74LS30
的8各输入端中有一为低电平导致其输出端为高电平经过74LS04后变为低电平
使LE控制端为低电平74LS373执行锁存功能这时如果有按键按下锁存器的输出
端也不会跟着改变从而实现了自锁其电路如图4.2.2所示。
74LS32的说明
74LS32是四2输入或门常用在各种数字电路以及单片机系统中。
表达式为Y=A+B
引脚排列图管脚功能左下1
--1A2--1B
3--1Y4--2A5--2B6--2Y7--GND
右起右上8--3Y9--3A10--3B11--4Y12--4A
13--4B14--VCC
其中AB为输入端Y为输出端GND为电源负极VCC为电源正极。
74LS32引脚图8
74LS32中的或门
74LS32真值表
ABO
000
011
101
111
74LS30的说明
74LS30是八输入与非门其中芯片除了输入信号全部是高电平输出才是低电平。
其他的信号输入输出的都是高电平。
下面是引脚图
74LS30引脚图
974LS04的功能说明
74LS04是六组反相器。
每一组为一个非门。
引出端符号
1A6A输入端
1Y
6Y输出端
逻辑图
74LS04引脚图功能表2.3七段LED数码显示电路锁存在锁存器输入端的低电平送到优先编码器74LS148进行编码编成的二进
制代码再送到BCD码七段译码驱动器74LS48最后送到共阴极的七段数码管显示
相应的数字。
当八个按键都没有按下时由于锁存器输出端都是低电平因此数码
管不显示。
为了解决按键编号与显示一致的问题在74LS48的前面接有一个4位全
加器74LS83其电路如图4.3.3所示。
图4.3.3数码显示电路
74LS148的说明
74LS1488线-
3线二进制优先编码器
在优先编码器电路中允许同时输入两个以上编码信号。
不过在设计优先编码器时已
经将所有的输入信号按优先顺序排了队。
在同时存在两个或两个以上输入信号时优先编码
器只按优先级高的输入信号编码优先级低的信号则不起作用。
74148是一个八线-
三线
优先级编码器。
如图所示的是八线-三线编码器74148的惯用符号及管脚图引脚图。
74LS148引脚图1174148优先编码器为16脚的集成芯片除电源脚VCC（16）和GND（8）外其余输入、
输出脚的作用和脚号如图中所标。
其中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。
由74148真值表可列输出逻辑方程为
A2=（I4+I5+I6+I7）IE
A1=（I2I4I5+I3I4I5+I6+7）·IE
A0=（I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7）·IE
使能输出端OE的逻辑方程为
OE=I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE
当使能输入IE=1时禁止编码、输出（反码）A2,A1,A0为全1。
（如表5.1.2第一行
所示。
）
当使能输入IE=0时允许编码在I0I7输入中输入I7优先级最高其余依次为
I6,I5,I4,I3,I2,I0I0等级排列。
OE为使能输出端它只在允许编码（IE=0）而本片又没有编码输入时为0。
如表5.1.2
中第二行所示）。
扩展片优先编码输出端GS的逻辑方程为
GS=（I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7）·IE
GS为片优先编码输出端它在允许编码（IE=0）且有编码输入信号时为0（如表5.1.2
中第三至第十行）若允许编码而无编码输入信号时为1（如表5.1.2第二行）在不允许编
码（IE=1）时它也为1（如表5.1.2第一行）。
GS=0表示"电路工作而且有编码输入"
74LS148优先编码器真值表
1274LS148编码器真值表
74LS48说明
7SLS48七段显示数码管他的驱动信号a~g来自于七段显示译码器。
一种能配
合共阴极七段显示数码管。
74LS48符号图和引脚图
a符号图b引脚图
74LS48的真值表
七段发光二极管（LED）数码管
LED数码管是目前最常用的数字显示器图65（a）、（b）为共阴管和共阳管的电路（c）
为两种不同出线形式的引出脚功能图。
一个LED数码管可用来显示一位09十进制数和一个小数点。
小型数码管0.5寸和0.36
寸每段发光二极管的正向压降随显示光通常为红、绿、黄、橙色的颜色不同略有差
别通常约为22.5V每个发光二极管的点亮电流在510mA。
LED数码管要显示BCD码所
表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器该译码器不但要完成译码功能还要有相当
的驱动能力。
输入输出
功能或
十进制数
LTRBI
A3
A2A1A0RBO
BI/
abcdefgRBO
BI/（灭灯）LT（试灯）
RBI（动态灭零）
××
0×
10
××××
××××
0000
1
1
1
1
1
1
1
1
1111110
0110000
1101101
1111001
0110011
1011011
0011111
1110000
1111111
1110011
0001101
0011001
0100011
1001011
0001111
0000000
14
图6-5ab共阴管和共阳管的电路
图6-5c符号和引脚功能
第三章总电路图及其原理说明3.1输入锁存当八路锁存器74LS373的LE端为高电平时锁存器输入端1D---8D的电平能直
接送到相应的输出端1Q---8Q当LE端由高电平变到低电平时锁存器锁存即输入端
电平不能送到输出端各输出端保持锁存前的电平如果74LS373的LE端为高电平
其各输入端的高电平直接送到各相应的输出端从而使八输入端与非门74LS373的
八个输入端均为高电平导致其输出为低电平经非门74LS04后变成高电平再由或
门送到74LS373的LE控制端故LE控制端仍保持高电平当八个按钮开关S1---S8
中有一个先按下时其对应的
D端变为低电平此低电平经锁存器送到相应的Q输
出端这时74LS30的八个输入端中因有一个端变低电平所以它的输出端变为高电平
经非门74LS04和或门74LS32后使LE控制端由高电平变成低电平74LS373执行锁
存功能如果这时还有按钮按下锁存器对应的输出端电平也不会变.3.2编码和译码显示74LS148为输入低电平有效和输出低电平有效即当10端为低电平而其它输入端
为高电平时输出端A,B,C均为高电平,11端为低电平而其它输入端为高电平时B,C
端均为高电平A端为低电平以此类推锁存在锁存器输出端的低电平送到74LS148
由74LS148进行编码编成的二进制代码电平送到BCD码七段译码驱动器74LS48再由
74LS48输出端送出驱动电平驱动共阴极七段数码管显示相应的数字。
但为了七段数
码管的显示数字和按键一致我们在74LS48前加上一个4位全加器74LS83,使从
74LS148过来的二进制数加上1再送到74LS48这样数码管显示的数字就和按键一样
了。
如74LS148的10端为低电平时显示1;1端为低电平时显示5当八个按钮开
关都不按下时由于锁存器的各输出端均为高电平经74LS30后使74LS48的熄灭控
制端得到低电平因此数码管不显示。
3.3报警系统在有信号输入的时候信号经过74LS30过来送到报警系统的三极管经过三极管
处理后再送到喇叭使喇叭产生呼叫。
同时发光二极管也会同时亮显示出哪一路
呼叫。
16第四章仿真和电路调试及其分析4.1仿真结果及分析把设计好的电路放到multisim中仿真。
在仿真电路中按设计要求中要实现的功
能一一测试。
把呼叫电路中每一路的呼叫开关分别合上测试它们的功能有没有实现。
如果没有实现就检查哪一个功能出现问题了然后针对的调试知道实现为止。
刚
开始仿真的时候我发现没有成功七段数码管没有显示数字。
后来一步步检查发现
我自己在连电路线的时候把引脚线接错了。
电路经过改正后我仿真就成功了。
4.2调试电路及其分析按照所仿真出来的电路图焊接好了电路元件。
然后我去实现设计所要要求的
功能。
结果接上电源后我发现电路的功能没有一个是实现的。
没办法我只能重
新的检查电路。
我拿万用表一个个线路的检查先是芯片的引脚看有没有短焊或者虚
焊之后又检查了我所焊接的线路对没对。
一一检查下来我发现我焊接的电路是没
有错误的为什么就是实现不了所要的功能呢。
后来我认真的想了很久才发现原
来我芯片的电源和接地的引脚没有接。
发现问题所在我立即把引脚焊上。
之后我
再去实现功能连上电源依次按S0至S7键每按完进行清除达到数码管显示的
数字一一与按键对应并且报警发光二极管亮起
功能终于实现了。
17第五章八路呼叫器总电路原理图和仿真图
八路呼叫器总原理图
18
八路呼叫器仿真图
结论经过两周的课程设计现在就要结束了。
在这学习当中我对数字电路有了进
一步的了解。
在设计过程中通过翻阅资料上网查询等我对电路的芯片及原理
有了更深层次的认识。
刚开始的时候我有很多不懂的地方不过在老师和同学
的帮助下我克服了难关最终把电路设计了出来。
从中我学到了很多在竞争
日益激烈的社会里光有知识是远远不够的我们要有实践的能力。
在八路呼叫器
的设计当中我通过运用它很好的证明了自己的胆识和自信。
其实八路呼叫器原
理也是几个芯片的合成体没有什么难度所以很好的做出来。
但在实践中我所
遇到的困难是自己的知识运用和心态。
对于当时调试不出来所有的想放弃的心态
我已经克服了它。
总的来说这次的课程设计还是非常成功的我们追求的是理论与实践相结合。
课程设计就很好的为我们表现自己的综合能力提供有力的平台。
在实践中也可以很
容易的发现自己的不足从而自己改正。
这是很好的自我完善过程。
在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助我相信这十几天的不懈努力会
给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证
明自己的能力。
21致谢经过两个星期的数字电子课程设计成功的完成了八路呼叫器电路的设计。
在此首先
感激父母给我提供了上大学的机会其次非常感谢王丽娟老师以及同学在此次课程设计中
给我理论和实际上的大力帮助和指导我怎样去撰写报告而且帮助我分析报告教我怎样
才能做好、完善一份报告其中许多的Word操作技巧许多的实践经验是足可以让我终
生受益在此表示衷心感谢
22附录八路呼叫器电路元器件明细表序号代号名称型号与规格数量备注
1U1锁存器74LS3731
2U2编码器74LS1481
3U38输入与非门74LS301
4U4四或门74LS321
5U5六反相器74LS041
6U6四位全加器74LS831
7U7译码器74LS481
8DS七段数码显示管1
9S1按键TP8011
10S2按键TP8011
11S3按键TP8011
12S4按键TP8011
13S5按键TP8011
14S6按键TP8011
15S7按键TP8011
16S8按键TP8011
17Q1三极管90131
18喇叭1
19LED1发光二极管1
20LED2发光二极管1
21LED3发光二极管1
22LED4发光二极管1
23LED5发光二极管12324LED6发光二极管1
25LED7发光二极管1
26LED8发光二极管1
27R1电阻10K1
28R2电阻10K1
29R3电阻10K1
30R4电阻10K1
31R5电阻10K1
32R6电阻10K1
33R7电阻10K1
34R8电阻10K1
35R9电阻5101
36R10电阻5101
37R11电阻5101
38R12电阻5101
39R13电阻5101
40R14电阻5101
41R15电阻5101
42R16电阻5101
43R17电阻1K1
44R18电阻2001
45R19电阻2001
46R20电阻2001
47R21电阻2001
48R22电阻20012449R23电阻200
50R24电阻200
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