可预置报警器课设任务说明书.docx

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可预置报警器课设任务说明书

目录

1引言1

2总体方案2

2.1设计思路2

2.2设计方框图2

3各部分电路设计及参数计算3

3.1显示器3

3.2计数器4

3.3脉冲发生器5

3.4报警器7

3.5门电路8

3.6控制电路9

4仿真电路测试11

4.1置数测试11

4.2倒计时测试12

4.3报警测试13

5小结14

参考文献15

附录1元件清单16

附录2总电路图17

1引言

在新的世纪，工业向着高集成，高自动化发展，各类电器、电子设备的运用就尤为重要。

作为其中的重要技术之一的电工与电子技术，就是当今我们，尤其是我们工科类学生必须掌握的一项基本技能之一。

作为一名合格的工程技术人员，就必须学好并能很好的将其运用到我们生产实际中。

由此看来，在具备了一定的电工与电子技术理论基础后，运用所学，结合实际，解决一些现实中的生活和工程问题，是我们大学生必须实践的。

从以上出发，结合课程安排，此次课程设计选择了我们较为广泛应用的定时报警器的课程设计题目。

它是今天工业控制领域、通讯设备、信息处理以及日常生活工作中常见的电路之一，而且它包含了电工与电子技术课程中的多数电器元件和数字电路的基本知识。

通过设计此定时报警器，我们学生能够从中更深刻的认识电子技术的发展和普遍应用，对以后的实际工程操作意义重大。

同时，此电路中用到的555定时器和其它重要芯片，对我们以后的工程电路设计提供借鉴。

作为信息工程系专业的学生，从我们自身的发展来讲，模拟电路和数字电路相结合的各种集成电路，是我们自动化控制单元必不可少的内容，其使用的灵活性和强大的逻辑性也为我们开发大型设备提供保障。

我们通过这次课设任务，应用所学的知识，进一步掌握了芯片的使用方法及其功能，了解了其工作原理，把所学的知识加以运用，在能力上得到了经一部提升，还掌握了555芯片的使用方法及构造电路的方法，还学到一些在课本上不能学到的知识，将multisim软件熟练运用，不得不承认这次课设对于我们来说试一次很有用的实习过程。

通过我们在一起讨论研究得出结果使报警器能正常运作。

开发了我们的潜能，提升了我们的动手能力，把555,74LS190，74LS77W，报警器等综合运用，实现了可预置的报警系统的仿真结果。

此次课设使我们进一步了解了实践，把知识用到了实践中，为我们以后毕业设计，工作需要提供了必须的基础。

总而言之，电工与电子技术是不可缺少的工程技术之一，此次实践也是我们学好并更好运用它的必然途径。

2总体方案

2.1设计思路

可预置显示的报警系统，主要包括六个方面即脉冲发生器，计数器，报警器，显示器，控制电路，门电路。

1.为实现以秒为单位的定时，首先需要秒脉冲，脉冲由于受到振荡器件的限制，秒脉冲振的频率较低，很难直接产生，所以采用高频振荡电路，所以选择了555多谐振荡器产生脉冲。

2.秒脉冲产生之后，为实现定时，需要对其进行记数。

这里采用减数的方式。

选择器件是74LS190数目为三个，第一个演示百位数字可置0或1，而是十位数字可以执行预置数功能，三个为各位数字控制端，各个为输出为零时开始报警。

3.为了实现报警器，用74LS77W进行控制，在使能端接高电平时，D端有高电平输出时锁存电路，输出高电平触发光电报警器，开始报警。

4.显示器为四位LED数码管组成。

5.控制电路可以控制计数，置数，清零功能。

6.门电路控制着报警器的输入端和最低位计数芯片的使能端。

2.2设计方框图

图2-1-1总体方框图

3各部分电路设计及参数计算

3.1显示器

图3-1-1数码管管脚图

LED数码管是目前最常用的数字显示器，可用来显示一位0～9十进制数,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2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。

本电路采用三个四位LED数码管DCD_HEX（图3-1-1），其输入端分别接入计数器的输出端来显示数字如图3-1-2。

图3-1-2数码管连接示意图

3.2计数器

计数器为可预置十进制可逆计数芯片74LS190D。

芯片有加减计数功能，本电路采用减法计数。

为了能构成三位数递减将低位的借位输入端接入高位芯片的使能输入端，当借位输出为0时，将向高位借位。

计数器的输出端接显示器数码管，输入端A、B、C、D接控制电路。

LD为置数控制开关，接地时置数。

UD接高电平为减法计数。

其功能表和脉冲输出真值表见表3-1，表3-2。

图3-2-174LS190管脚图

表3-174ls190功能表

置数

使能

加减

时钟

工作模式

LOADˊ

CTENˊ

D/Uˊ

CLK

H

L

L

↑

加计数

H

L

H

↑

减计数

L

×

×

×

置数（同步）

H

H

×

×

保持（不变）

表3-2脉冲时钟输出真值表

使能

最大/最小

时钟

脉冲时钟

CTENˊ

MAX/MIN

CLK

RCOˊ

L

H

0

0

H

×

×

H

×

L

×

H

（0表示低电平脉冲）

仿真电路工作时，三个计数器同步工作，脉冲同步触发。

可从100递减到000使报警器报警，所以低位芯片的RCO接高位的CTEN使芯片递减。

最大最小由其内部提供。

其电路连接如图3-2-2。

图3-2-274LS190连接图

3.3脉冲发生器

由555构成多谐振荡发生器，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。

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

和

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。

表3-3555定时器的功能表

输入

输出

TH

TR

R0

Q

V的状态

X

X

0

0

导通

﹥2/3VCC

﹥1/3VCC

1

0

导通

﹤2/3VCC

﹤1/3VCC

1

1

截止

﹤2/3VCC

﹥1/3VCC

1

不变

不变

我们的电路将产生100Hz的脉冲，使用100nf的电容，所以由其脉冲发生器的周期计算公式（3-3-1）和（3-3-2）计算的出

和

的阻值连接电路。

由555多谐振荡脉冲发生器产生的脉冲输出端接入芯片的同步脉冲输入端，以及74LS77W的脉冲输入端。

该脉冲发生器的连接电路如图3-5。

（3-3-1）

（3-3-2）

图3-3-1555脉冲发生器连接图

3.4报警器

74LS77为四位双稳态锁存器，这种锁存器最适合做运算单元和输入/输出（或指示）单元之间二进制数据的暂时储存只用。

当使能D1是高电平时，数据D2输入上的信息传送至Q输出；只要使能保持高，Q输出便随数据输入而变。

当使能变为低电平时，跳变时数据输入端的信息将保持在Q输出上，直至使能变为高电平。

其管脚图示为图3-4-1，其功能表如表3-4。

表3-474LS77W功能表

输

入

输出

D2

D1

Q

L

H

L

H

H

H

×

L

将脉冲输出端和高电平分别接入EN1和D1端，当D2端接入高电平时使锁存器输出高电平，触发报警器开始报警。

报警电路如图3-4-2。

图3-4-174LS77W管脚图

图3-4-2报警电路连接图

3.5门电路

电路采用三个四角的或非门，用来连接三个芯片的输出端，当输出都为0时或非门输出为高电平。

在三个或非的输出端接入三角与门的输入端，只有或非门的输出都为高电平时与门才会输出高电平。

本电路采用4002B或非门和74LS11与门作为门电路的组成电路如图3-5-1和图3-5-2。

图3-5-1或非门管脚图

图3-5-2与门管脚图

把计数器输出端都接到或非门上，当所有输出均为零时，与门输出为高电平，触发报警器。

用或非门的输出端控制最低位芯片的借位输入端，是电路停止计数。

电路连接图为图3-5-3。

图3-5-3门电路连接图

3.6控制电路

控制电路由六个双掷开关总成可置0置1。

开关为SPDT如图3-11，双端接高电平和地，单端接入高位芯片的最低位，第二位芯片的四个输入端和三位芯片的LOAD端，分别执行百位置0置1，置整数和电路的置数和计数功能。

连接如图3-6-2所示。

图3-6-1双掷开关管脚图

图3-6-2控制电路连接图

4仿真电路测试

4.1置数测试

将计数器连接成功后脉冲发生器给芯片同步脉冲，观察数码管显示，进行置数测试。

J1接高电平时开始置数，最高位芯片的最低位可置0可置1，次位芯片的四位数都可置数，最低位芯片无需置数，所以可以置000至100的整十数，若置数为70，只需将J2，J9，J10都接高电平，其余为低电平则置数如图4-1所示。

图4-1置数仿真结果

4.2倒计时测试

可以从100开始倒计时，也可以从置数开始倒计时，只要将J1接到地端则开始减计数工作。

当个位数字减到0时，低位芯片向高位芯片借位，高位数码管显示数字减一，低位数码管显示数字继续从九开始递减，周而复始，实现了计数器的倒计时功能。

减到零时，由于门电路的控制计数器停止工作，开始保持功能，不再继续减计数。

图4-2倒计时仿真结果

4.3报警测试

将所有开关都接地或计数器递减到000时，电路计数为0，此时与门的输出端为高电平，由于脉冲和高电平作用，这时便触发了报警器，光电报警器开始发光。

也由于与门的输出端对计数器的封锁功能，保持计数为0，报警器一直报警直到计数不在为0。

图4-3报警测试

5小结

时光飞逝，为期一周的课程设计已经结束了。

这课程设计是一次脑力兼体力的实训。

经历了这一周的励练，人瘦了，心碎了，虽然如此，但感觉实训周的每天过的都很充实而紧凑。

虽然说我们已经在课堂上学习了数字电子，可真正动手设计还根本没有尝试过。

初次拿到设计的题目时心里既激动又惆怅。

激动的是我终于可以把自己所学的知识应用到实践中来了，惆怅的是看着题目心里一片茫然。

为了很好的做好这次课程设计，之前我就在图书馆查找相关资料，并且去网上搜索了解更全面的相关信息。

有了这前期的准备后心里逐渐有了底。

设计开始后，在老师的指导以及与同组同学的讨论下，我有了自己的设计思路，然后就是围绕思路绘出设计的方框图，方框图仅仅只是设计思路一个体现。

在与同组人的讨论中，我们都意识到了自己的不足，突然之间明白了书到用时方恨少这句话的含义。

所以在原理图的绘制中，电子这本教材几乎都被我翻烂了，最后在老师的纠正和指导下，我的设计思路基本完善了，也指出的我原理图中的缺点和不足。

接下来就是根据方框图选择芯片并了解各器件的功能，通过查阅资料我逐渐了解并熟悉掌握了所需器件的功能。

经过老师的审核以及指正后，按照原理图最终完成了接线图。

看着那由自己完成的复杂的接线图，心中是感慨万千！

想想自己从懵懂到彻底弄明白整个设计图的过程，望着那错综复杂的接线，终于感受到了知识的力量，也明白了理论与实践的结合是多么不易。

“学，然后知不足”，古人的话语此刻足以说明我的心境。

完成接线图后就答辩，由于自己准备比较充分，答辩时也觉得胸有成竹，但由于疏忽了细节方面的问题，在一个问题上出了错，其余两个问题回答的还不错。

这也让我体会到了无论在什么时候都要保持一颗平常心，都要注意一谨小慎微的事，切不可粗心大意掉以轻心！

经历了这一周近乎涅磐般的洗礼，从电子设计到计算机操作，从理论分析到实际绘图，从懵懂到大悟…

困境不言弃，逆境求生存！

这是我最深的体会。

在一次次的橡皮与纸的摩擦声中，似乎在说“没有吃不了的苦，只有享不了的福”；在一次次的线条与器件的连接以及同组的相互讨论中，仿佛听到了“一根筷子轻轻折就断，十根筷子折也折不断”的声音。

这周的实训似乎让我突然之间又成长了许多、许多…

参考文献

[1]阎石.《数字电子技术基础》[M].第五版.高等教育出版社，2005.05:

220-300

[2]吴俊芹.《电子技术实训与课程设计》[M].机械工业出版社，2009.4:

70-170

[1].王鸿明，段玉生.《电工与电子技术》[M].高等教育出版社，2009.12:

70-130

附录1元件清单

序号

型号

说明

数量

1

74LS190

计数器

3

2

LED显示器

显示器

3

3

555

定时器

1

4

74LS77W

锁存器

1

5

电阻

R

3

6

电容

C

2

7

接地

输入低电平

2

8

高电平

输入高电平

2

9

光电报警器

发光报警

1

10

Key=Space

双置开关

6

11

4002BD

或非

3

12

74LS11D

与门

1

附录2总电路图