可預(yù)置報警的設(shè)計

1、課程設(shè)計說明說唐 山 學(xué) 院 數(shù)字電子技術(shù) 課 程 設(shè) 計 題 目 可預(yù)置報警器設(shè)計 系 (部) 信息工程系 班 級 12電信一班 姓 名 師英英 學(xué) 號 4120215139 指導(dǎo)教師 王志秦 王蕾 2014 年 7 月 7 日至 7 月 11 日 共 1 周2014年 7 月 11 日課程設(shè)計成績評定表出勤情況出勤天數(shù) 缺勤天數(shù)成績評定出勤情況及設(shè)計過程表現(xiàn)（20分）課設(shè)答辯（20分）說明書（20分）設(shè)計成果（40分）總成績（100分）提問（答辯）問題情況綜合評定指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日課程設(shè)計說明說目 錄1引言12總體方案2 2.1 設(shè)計思路2 2.2 設(shè)計方框圖23 各部分模塊設(shè)計及

2、參數(shù)計算3 3.1 時鐘脈沖3 3.2 計時電路3 3.2.1 計數(shù)器的原理3 3.2.2 倒計數(shù)器的設(shè)計4 3.3 顯示電路4 3.4控制電路5 3.5 門電路6 3.6報警器74 仿真電路測試8 4.1 倒計數(shù)測試8 4.2 置數(shù)測試9 4.3 報警測試105 總結(jié)11 參考文獻12 附錄13 1 原理圖13 2 器件清單1414課程設(shè)計說明說1 引言 在新的世紀(jì)工業(yè)向著高集成，高自動化發(fā)展。各類電器、電子設(shè)備的運用就尤為重要。運用數(shù)電知識設(shè)計電子產(chǎn)品成為社會生活不可缺少的一部分，特別是在一些限時或者危險時刻作為一個提醒的重要工具。由于數(shù)字技術(shù)在處理和傳輸信息方面的各種優(yōu)點，數(shù)字技術(shù)與數(shù)字

3、集成電路的使用已經(jīng)成為構(gòu)成現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的自動化越來越高?？深A(yù)置的定時顯示報警電路是一種可以進行預(yù)置定時的報警電路，是今天工業(yè)控制領(lǐng)域、通訊設(shè)備、信息處理以及日常生活工作中常見的電路之一，而且它包含了電工與電子技術(shù)課程中的多數(shù)電器元件和數(shù)字電路的基本知識。通過設(shè)定此定時報警器，我們能夠從中更深刻的認(rèn)識電子技術(shù)的發(fā)展和普遍應(yīng)用，對以后的實際工程操作意義重大?？深A(yù)置報警器最開始可以進行預(yù)置報警時間，然后該電路進行計時，直到時間結(jié)束，進行光或聲報警（本電路中選取的是光報警）。用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達到不同探測目的的報警探測裝。 緊急救助、煙火報警、防剪線報警、

4、煤氣泄漏報警、保險柜防盜報警、貨物倉庫防盜報警、工廠重地、禁區(qū)防盜報警、金融部門防搶防盜報警、機關(guān)單位、機密檔案防盜、商店商場物品倉庫防盜報警、住宅小區(qū)聯(lián)網(wǎng)防盜報警、家庭住宅、汽車停車庫防警.  作為信息工程系專業(yè)的學(xué)生，從自身的發(fā)展來講，模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的各種集成電路，是自動化控制單元必不可少的內(nèi)容，其使用的靈活性和強大的邏輯性也為我們開發(fā)大型設(shè)備提供保障。電路仿真是利用EDA系統(tǒng)工具的模擬功能對電路環(huán)境和電路過程進行仿真。這個工作對應(yīng)著傳統(tǒng)電子設(shè)計的電路搭建和性能測試，由于不需要真實環(huán)境的介入，因此花費少，效率高，而且結(jié)果快捷，準(zhǔn)確，形象。 設(shè)計仿真電路能夠提高獨立設(shè)計能

5、力，了解并掌握電子電路的一般設(shè)計方法，通過查閱手冊和文獻資料，進一步熟悉常用電子軟件的類型和特性，并掌握合理使用的原則，初步掌握普通電子電路的安裝，布線，調(diào)試等基本技能，提高綜合利用所學(xué)的理論知識獨立分析和解決問題的能力，與人合作的能力，不斷創(chuàng)新的能力，在設(shè)計中不斷發(fā)現(xiàn)弱點，并總結(jié)提高，學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。 此次課設(shè)一定會使使我們進一步了解了實踐，把知識用到了實踐中，為我們以后畢業(yè)設(shè)計工作需要提供了必須的基礎(chǔ)。2 總體方案2.1 設(shè)計思路 可預(yù)置顯示的報警系統(tǒng)，主要包括六個方面即脈沖發(fā)生器，計數(shù)器報警器，顯示器，控制電路，門電路。1.為實現(xiàn)以秒為單位的定時，首先需要秒脈沖，在這里我們用了

6、Mutisim上自帶的函數(shù)發(fā)生器。2.秒脈沖產(chǎn)生之后，為實現(xiàn)定時，需要對其進行記數(shù)。這里采用減數(shù)的方式。選擇器件是74LS190數(shù)目為三個，第一個演示百位數(shù)字可置0或1，而十位數(shù)字可以執(zhí)行預(yù)置數(shù)功能，三個為各位數(shù)字控制端，各個位輸出為零時開始報警。 3.顯示器為四位LED 數(shù)碼管組成。 4.控制電路可以控制計數(shù)，置數(shù)，清零功能。 5.門電路控制著報警器的輸入端和最低位計數(shù)芯片的使能端。 6.為了實現(xiàn)報警器，用74LS77W 進行控制。在使能端接高電平時，D 端有高電平輸出時鎖存電路，輸出高電平觸發(fā)光電報警器，開始報警。2.2 設(shè)計方框圖本設(shè)計電路具有顯示報警功能，因而所需要的模塊含有計時模塊、

7、報警模塊、顯示模塊、時鐘脈沖模塊和控制模塊五大模塊共同構(gòu)成。如圖2-2所示顯示電路門電路報警電路計時電路控制電路時鐘脈沖2-2 模塊方框圖3 各部分模塊設(shè)計及參數(shù)計算3.1 時鐘脈沖 因此電路需要產(chǎn)生一個秒脈沖，因此直接用該軟件上的信號發(fā)生器產(chǎn)生1HZ的秒脈沖，如圖3-1所示3-1函數(shù)發(fā)生器3.2 計時電路 3.2.1 計數(shù)器的原理 計數(shù)器為可預(yù)置十進制可逆計數(shù)芯片74LS190N。芯片有加減計數(shù)功能，本電路采用減法計數(shù)。為了能構(gòu)成三位數(shù)遞減將低位的借位輸入端接入高位芯片的使能輸入端，當(dāng)借位輸出為0時，將向高位借位。計數(shù)器的輸出端接顯示器數(shù)碼管.輸入端A、B、C、D 接控制電路。LD 為置數(shù)控

8、制開關(guān)，接地時置數(shù)。U/D接高電平為減法計數(shù)。其管腳圖如圖3-1所示，功能表見表3-1。圖3-1 74LS190N管腳圖 表3-1 74LS190N功能表 置數(shù) 使能 加減 時鐘 工作模式 LOAD ' CTEN' D/U' CLK H L L 加計數(shù) H L H 減計數(shù) L × × × 置數(shù)（同步） H H × × 保持（不變）3.2.2 倒計數(shù)器的設(shè)計 U/D接高電平時，減計數(shù)，當(dāng)?shù)臀欢税l(fā)出借位脈沖，高位計數(shù)器才做減計數(shù)。第3片74LS190N成1秒減計數(shù)電路（即個位），第2片74LS190N構(gòu)成10秒減計數(shù)電路。因

9、此使信號發(fā)生器的引腳端接到第3片74LS190N的CLK端，這個信號可以驅(qū)動個位計數(shù)器工作，個位74LS190N的RCO加到十位74LS190N的CLK端，從而將個位計數(shù)器的借位信號輸送給十位的計數(shù)器，正好74LS190N為十進制計數(shù)器這樣個位每減十個數(shù)，個位74LS190N的RCO端發(fā)出借位脈沖，使十位計數(shù)器減計數(shù)同理，百位上也如此，而當(dāng)個位計數(shù)器循環(huán)計數(shù)為0時借位端重回低電平。當(dāng)高、低位計數(shù)器處于全零時，個位Clk端在輸入時鐘脈沖作用下，計數(shù)器再次進入下次循環(huán)減計數(shù)。最后完成倒計時的功能。如圖3-2-2所示 圖3-2-2減法計數(shù)器功能圖3.3 顯示電路 圖3-3-1數(shù)碼管管腳圖 LED 數(shù)

10、碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，可用來顯示一位0-9十進制數(shù)，小型數(shù)碼管0.5寸和0.36寸。每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為2-2.5V每個發(fā)光二極管的點亮電流在5-10mA。本電路采用三個四位LED 數(shù)碼管DCD_HEX，其輸入端分別接入計數(shù)器的輸出端來顯示數(shù)字。 數(shù)碼管原理是：將三個74LS190N的輸出端分別接到三個數(shù)碼顯示管上，相應(yīng)的連接順序為QAQBQCQD依次從數(shù)碼顯示管的右端開始連接。此數(shù)碼顯示管均高電平l有效，由于其輸入信號取自計時電路輸出的8421BCD碼，因此十位，個位和百位的顯示器都能相應(yīng)的顯示O9相應(yīng)的數(shù)碼。接法如

11、圖3-3-2所示： 圖3-3-2數(shù)碼管鏈接示意圖3.4 控制電路開關(guān)的閉合與斷開分別接代表低電平和高電平，一端接計數(shù)器的輸入或LOAD端，通過輸入端和LOAD端的配合來達到置數(shù)的目的。1.當(dāng)開關(guān)接三個個74LS190N的LOAD端時,LOAD端通過開關(guān)接低電平時實現(xiàn)置數(shù)，接高電平時實現(xiàn)計數(shù)； 2.用5個開關(guān)分別接百位計數(shù)器的A端（此時百位最大就置數(shù)到一即可，所以B,C,D端都接地）及十位計數(shù)器的A,B,C,D端。置數(shù)時，做法如下：先將要置的數(shù)用開關(guān)撥到高電平，然后再將連接LOAD端的開關(guān)斷開，完成置數(shù)。如圖3-4所示 圖3-4開關(guān)控制電路3.5 門電路 電路采用一個三角的或非門，一個

12、非門和一個兩腳的與非門，或非賣肉女用來連接三個芯片的借位輸出端。 圖3-5-1或非門管腳圖 圖3-5-2非門管腳圖 圖3-5-3與非門管腳圖 當(dāng)借位輸出端都為0時或非門輸出為高電平。其輸出與報警器相接時，報警器才會被觸發(fā)，其輸出接非門時變?yōu)楦唠娖剑倥c時鐘脈沖接于與非門上，兩個輸入都為高電平時輸出才是低電平，接至個位計數(shù)器的CLK端時，才能時三個數(shù)碼管都顯示0時，不再循環(huán)減計數(shù)。從而使報警器給出連續(xù)報警信號。其電路連接圖如圖3-5-4所示圖3-5-4門電路3.6 報警器 74LS77W為四位雙穩(wěn)態(tài)鎖存器，這種鎖存器最適合做運算單元和輸入/輸出或指示單元之間二進制數(shù)據(jù)的暫時儲存只用。當(dāng)使能D1是

13、高電平時，數(shù)據(jù)D2輸入上的信息傳送至Q輸出，只要使能保持高電平，Q輸出便隨數(shù)據(jù)輸入而變。當(dāng)使能變?yōu)榈碗娖綍r，跳變時數(shù)據(jù)輸入端的信息將保持在Q輸出上，直至使能變?yōu)楦唠娖健Ｆ涔δ鼙砣绫?-6所示表3-6 74LS77W 功能表 輸 入 輸出 D2 D1 Q L H L H H H × L Q0 將脈沖輸出端和高電平分別接入EN1和D1端,當(dāng)D2端接入高電平時使鎖存器輸出高電平,觸發(fā)報警器開始報警。 圖3-6-1 74LS77W管腳圖報警電路如圖3-6-2所示 圖3-6-2報警電路連接圖4 仿真電路測試4.1 倒計數(shù)測試可以從100 開始倒計時，也可以從置數(shù)開始倒計時，只要將S7閉合時則開

14、始減計數(shù)工作，當(dāng)個位數(shù)字減到0時，低位芯片向高位芯片借位，高位數(shù)碼管顯示數(shù)字減一，低位數(shù)碼管顯示數(shù)字繼續(xù)從九開始遞減，周而復(fù)始，實現(xiàn)了計數(shù)器的倒計時功能。減到零時，由于門電路的控制計數(shù)器停止工作，開始保持功能，不再繼續(xù)減計數(shù)。倒計數(shù)仿真結(jié)果如圖4-1所示 圖4-1 倒計數(shù)仿真結(jié)果4.2 置數(shù)測試 將計數(shù)器連接成功后脈沖發(fā)生器給芯片同步脈沖，觀察數(shù)碼管顯示，進行置數(shù)測試。S7斷開時時開始置數(shù)，最高位芯片的最低位可置0可置1，次位芯片的四位數(shù)都可置數(shù)，最低位芯片無需置數(shù)，所以可以置000 至100 的整十?dāng)?shù)，若置數(shù)為90只需將S5，S1接高電平,其余為低電平則置數(shù)如圖4-2所示: 圖4-2置數(shù)仿真

15、結(jié)果4.3 報警測試當(dāng)借位輸出端都為0時或非門輸出為高電平。其輸出與報警器相接時，報警器會被觸發(fā)，其輸出接非門時變?yōu)楦唠娖?，再與時鐘脈沖接于與非門上，兩個輸入都為高電平時輸出是低電平，接至個位計數(shù)器的CLK端時，才能時三個數(shù)碼管都顯示0時，不再循環(huán)減計數(shù)。從而使報警器給出連續(xù)報警信號。如圖4-3所示 圖4-3報警仿真結(jié)果5 總結(jié) 緊張的課程設(shè)計已接近尾聲，這課程設(shè)計是一次腦力兼體力的實訓(xùn)。雖然如此但感覺實訓(xùn)的每天過的都很充實而緊湊。 雖然說我們已經(jīng)在課堂上學(xué)習(xí)了數(shù)字電子，可真正動手設(shè)計還根本沒有嘗試過。初次拿到設(shè)計的題目時心里既激動又惆悵。激動的是我終于可以把自己所學(xué)的知識應(yīng)用到實踐中來了，惆

16、悵的是看著題目心里一片茫然。為了很好的做好這次課程設(shè)計，之前我就在圖書館查找相關(guān)資料，并且去網(wǎng)上搜索了解更全面的相關(guān)信息。有了這前期的準(zhǔn)備后心里逐漸有了底。設(shè)計開始后，在老師的指導(dǎo)以及與同組同學(xué)的討論下，我有了自己的設(shè)計思路然后就是圍繞思路繪出設(shè)計的方框圖，方框圖僅僅只是設(shè)計思路一個體現(xiàn)。在與同組人的討論中，我們都意識到了自己的不足，突然之間明白了書到用時方恨少這句話的含義。所以在原理圖的繪制中，電子這本教材幾乎都被我翻爛了，最后在同學(xué)和老師的糾正和指導(dǎo)下，我的設(shè)計思路基本完善了，但是也意識的我原理圖中的缺點和不足。接下來就是根據(jù)方框圖選擇芯片并了解各器件的功能，經(jīng)過和同組人的討論以及指正后，

17、按照原理圖最終完成了接線圖?？粗怯勺约和瓿傻膹?fù)雜的接線圖，心中是感慨萬千，想想自己從懵懂到弄明白整個設(shè)計圖的過程，望著那錯綜復(fù)雜的接線，終于感受到了知識的力量，也明白了理論與實踐的結(jié)合是多么不易。“學(xué)，然后知不足”，古人的話語此刻足以說明我的心境。但是結(jié)果還是有點不近人意，今后得更加努力細(xì)心才對。完成接線圖后就答辯，原以為自己已經(jīng)成竹在胸了但卻疏忽了一些細(xì)節(jié)方面的問題，這也讓我體會到了無論在什么時候都要保持一顆平常心，都要注意一謹(jǐn)小慎微的事，切不可粗心大意掉以輕心。經(jīng)歷了這一周近乎涅磐般的洗禮，從電子設(shè)計到計算機操作從理論分析到實際繪圖，從懵懂到大悟，困境不言棄，逆境求生存，這是我最深的體會。在一次次的橡皮與紙的摩擦聲中，似乎在說“沒有吃不了的苦，只有享不了的?！保谝淮未蔚木€條與器件的連接以及同組的相互討論中，仿佛聽到了“ 一根筷子輕輕折就斷，十根筷子折也折不斷”的聲音。這周的實訓(xùn)似乎讓我突然之間又成長了許多、許多最后還想說一下，我覺得這樣的機會特別難的，我相信有過這樣一次經(jīng)歷后，即使是面對以后的畢業(yè)論文也不會再茫然失措了，所以特別感謝學(xué)校能給我們這樣的機會，來提前鍛煉一下自己，同時，老師的矜矜業(yè)業(yè)，不辭勞苦也著實讓我們感激，還有同學(xué)們互幫互助的精神，也實在值得稱謂，希望以后能有更多這樣的機會。參考文獻1閻石，數(shù)