可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警電路

1、1 概述可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警電路是我們?cè)O(shè)計(jì)的一種可以進(jìn)行預(yù)置定時(shí)的報(bào)警電路，其中最開(kāi)始可以進(jìn)行預(yù)置報(bào)警時(shí)間，然后該電路進(jìn)行計(jì)時(shí)，直到時(shí)間結(jié)束，進(jìn)行光或聲報(bào)警（本電路中選取的是光報(bào)警）。可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警電路需要有計(jì)時(shí)電路，在此其中所主要的計(jì)時(shí)芯片則是74LS161，因此以下則對(duì)其做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹：TTL集成計(jì)數(shù)器74LS161 十六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器在前面已經(jīng)作了介紹，74LS161就是一個(gè)集成十六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器,考慮到使用的靈活與方便，74LS161比前面介紹的在功能上有所增強(qiáng),同時(shí)也附加了一些控制電路。74LS161的邏輯電路框圖如圖1.1所示，功能表見(jiàn)表1.1。圖1.1 74LS16

2、1邏輯電路框圖表1.1 74LS161的功能表輸入輸出CRLDTtTpCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0C00*0000010*d3d2d1d0d3d2d1d0110*保持011*0*保持01111*計(jì)數(shù) 當(dāng)計(jì)數(shù)到1111時(shí)C0=1根據(jù)功能表，74LS161的功能說(shuō)明如下: (1)異步清0功能。當(dāng)CR=0時(shí)，不論其它輸入如何,輸出Q3Q2Q1Q0為0000，表中"×"表示任意。(2)同步并行置數(shù)功能。LD稱預(yù)置數(shù)控制輸入，在CR=1的條件下，當(dāng)LD=0時(shí)，在CP脈沖上升邊的作用下，預(yù)置好的數(shù)據(jù)d3d2d1d0被并行地送到輸出端，即此時(shí)的Q3Q2Q1Q0為d3d2

3、d1d0。 (3)保持功能。在CR=1,LD=1的前提下，只要TT·TP=0，則計(jì)數(shù)器不工作，輸出保持原來(lái)的狀態(tài)不變。(4)計(jì)數(shù)功能。正常計(jì)數(shù)時(shí)，必須使CR=1，LD=1，TT·TP=1，此時(shí)在CP的上升邊的作用下，計(jì)數(shù)器對(duì) CP 的個(gè)數(shù)進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到輸出 Q3Q2Q1Q0為 1111 時(shí)，Co=1，Co=1的時(shí)間是從Q3Q2Q1Q0為1111時(shí)起到Q3Q2Q1Q0狀態(tài)變化時(shí)止。2 原理圖設(shè)計(jì)2.1 模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)電路具有顯示報(bào)警功能，因而所需要的模塊含有計(jì)時(shí)模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊、時(shí)鐘脈沖模塊和總控模塊五大模塊共同構(gòu)成。時(shí)鐘脈沖顯示電路計(jì)時(shí)電路報(bào)警電路總控電路圖

4、2.1 模塊圖2.1.1 計(jì)時(shí)模塊該設(shè)計(jì)電路是可預(yù)置的定時(shí)報(bào)警顯示電路，則需要擁有強(qiáng)大和穩(wěn)定的計(jì)時(shí)功能。因此本小組選用74LS161計(jì)時(shí)芯片作為其主要的計(jì)時(shí)芯片。一則是因?yàn)樗鼡碛兄暾挠?jì)時(shí)功能，可以方便快捷地提供各式各樣的計(jì)時(shí)功能。二則這是一款我們?cè)跀?shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所常用的芯片，市場(chǎng)上隨處可見(jiàn)，而并不是我們?cè)诰W(wǎng)上所找到的什么所謂的“傻瓜”芯片，這樣就更加增強(qiáng)了我們電路的拓展性能。74LS161芯片的介紹已在前面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，在此就不再贅述。另外，在此計(jì)時(shí)模塊中，是一個(gè)30秒的計(jì)時(shí)器，需要做到一個(gè)三進(jìn)制和十進(jìn)制的兩塊芯片。我利用的是芯片上的清零端來(lái)實(shí)現(xiàn)清零的功能。詳細(xì)敘述如下：當(dāng)個(gè)位的74L

5、S161芯片U5達(dá)到10的時(shí)候，芯片的四個(gè)輸出管腳QdQcQbQa=1010。即QdQb均為高電平。則將其取出，連入一個(gè)與非門(mén)，送入74LS161芯片的CLR低電平有效清零端，則實(shí)現(xiàn)清零功能。另外將Qd連入十位的74LS161芯片的低電平有效時(shí)鐘端CLK，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖，一個(gè)進(jìn)位，則完成十進(jìn)制。當(dāng)十位的74LS161芯片U6達(dá)到3的時(shí)候，芯片的四個(gè)輸出管腳QdQcQbQa=0011。即QbQa均為高電平。則將其取出，連入一個(gè)與非門(mén)，送入74LS161芯片的CLR低電平有效清零端，則實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制。這樣，我的計(jì)時(shí)模塊就完成了三十秒的計(jì)時(shí)功能。具體電路圖如下：圖2.2 計(jì)時(shí)電路圖2.1.2 報(bào)警模塊

6、在設(shè)計(jì)要求中，本電路需要一個(gè)報(bào)警裝置。則我是使用的是D觸發(fā)器來(lái)控制報(bào)警燈（或是報(bào)警鈴聲）。同樣，這個(gè)不僅僅是我們?cè)跀?shù)字電路課程上所學(xué)習(xí)的一向重要課程，而且觸發(fā)器的內(nèi)容也是我們?cè)跀?shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所常常遇見(jiàn)到的。這里對(duì)觸發(fā)器的使用，不僅僅增強(qiáng)了我對(duì)觸發(fā)器的進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也提高了我對(duì)觸發(fā)器的理解和其應(yīng)用。這里的74LS74D觸發(fā)器，也是我們?cè)跁?shū)本以及實(shí)驗(yàn)中所常用到的芯片之一，這樣的使用通用的芯片，可以增強(qiáng)日后該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在這個(gè)報(bào)警電路中，我所用到的是74LS74D的芯片D觸發(fā)器的一種。我們知道，在D觸發(fā)器中，它的狀態(tài)變化方程是：因此我們只需要控制住D的具體取值即可控制其輸出來(lái)達(dá)到報(bào)警的功

7、能。我們這個(gè)D的來(lái)源是十位芯片的清零控制，經(jīng)過(guò)非門(mén)之后，進(jìn)入芯片D端的輸入。這樣當(dāng)其完成了三十秒的計(jì)時(shí)之后，則其D觸發(fā)器就可輸出一個(gè)高電平，從而觸發(fā)報(bào)警燈（或是報(bào)警鈴聲）的響應(yīng)，完成其報(bào)警功能。具體電路圖如下：圖2.3 報(bào)警電路圖2.1.3 顯示模塊本次設(shè)計(jì)中提到了需要進(jìn)行時(shí)間的讀秒顯示，因而我們就需要用到8段數(shù)碼顯示管。我們通過(guò)譯碼芯片與外界連接，另外一端則是和8段數(shù)碼顯示管相連。這樣，通過(guò)譯碼芯片的作用，則將系統(tǒng)中的時(shí)間利用數(shù)碼顯示管來(lái)顯示出來(lái)。譯碼芯片工作原理在此便不再贅述。具體電路圖如下：圖2.4 顯示電路圖2.1.4 總控模塊通常在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，是需要一個(gè)總開(kāi)關(guān)作為一個(gè)總開(kāi)關(guān)的

8、。本設(shè)計(jì)中也不例外。在此設(shè)計(jì)之中，開(kāi)關(guān)的輸出與高電平接入一個(gè)與非門(mén)接入芯片74LS74D觸發(fā)器的清一端。這樣當(dāng)開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的時(shí)候（在芯片的管腳處是呈現(xiàn)出懸空而是高電平狀態(tài)），這個(gè)時(shí)候，芯片接受的是低電平的信號(hào)，因而此時(shí)的清一端（低電平有效）作用，輸出為高電平，觸發(fā)報(bào)警裝置；而開(kāi)關(guān)是閉合的時(shí)候，則此時(shí)芯片接受的是高電平，清一端不起任何作用，芯片正常工作。具體電路圖如下：圖2.5 總控模塊電路圖2.1.5 時(shí)鐘脈沖模塊該模塊是為全電路提供一個(gè)公共的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，保持一致的工作步伐，因而我們使用555定時(shí)器所構(gòu)成的多諧振電路來(lái)進(jìn)行發(fā)出時(shí)鐘脈沖。555定時(shí)器內(nèi)部比較器靈敏度較高，而且采取差分電路形式，用

9、555定時(shí)器組成的多諧振振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。555定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測(cè)電路中。電容器C放電所需時(shí)間為：當(dāng)放電結(jié)束，T截止，將通過(guò)、向電容器C進(jìn)行充電，所需時(shí)間為其振蕩頻率為具體電路圖如下：圖2.6 時(shí)鐘脈沖電路圖2.2 調(diào)試本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)檗饤壛怂惺裁磭?guó)外公司設(shè)計(jì)的“傻瓜”芯片，使用的元件都是我們?cè)谄綍r(shí)的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所常用到的元件，因此在設(shè)計(jì)初就已經(jīng)為后來(lái)打好了基礎(chǔ)，在調(diào)試的過(guò)程中沒(méi)有遇到什么較大的問(wèn)題。在此就我們小組所遇到的一些小問(wèn)題進(jìn)行一定的探討。在總控模塊中，本來(lái)

10、是總開(kāi)關(guān)直接連接上芯片74LS74D觸發(fā)器的清一端，但是由于其斷開(kāi)時(shí)（理論上是由于干擾電阻的存在所以導(dǎo)致了高電平），但是這樣的狀態(tài)并不是很穩(wěn)定，因此我們就商議決定，在開(kāi)關(guān)的后面加上一個(gè)與非門(mén)，將芯片與開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)，避免這樣的“懸空”問(wèn)題。3 心得體會(huì)本學(xué)期我們開(kāi)設(shè)了電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）課，這門(mén)學(xué)科屬于電子電路范疇，與我們的專業(yè)有著密切的聯(lián)系，且是理論方面的指示。正所謂“紙上談兵終覺(jué)淺，覺(jué)知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識(shí)，僅從理論上去求知，而不去實(shí)踐、探索是不夠的，所以在本學(xué)期暨電路剛學(xué)完之際，緊接著來(lái)一次數(shù)字電子線路課程設(shè)計(jì)是很及時(shí)、很必要的。這樣不僅能加深我們對(duì)電子電路的認(rèn)識(shí)，而且還及時(shí)、真正

11、的做到了學(xué)以致用。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見(jiàn)證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，才真正意識(shí)到我們只有通過(guò)勤奮的努力，才能夠真正體會(huì)到科技帶給人類的幸福。在整個(gè)電路課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷地在遇到問(wèn)題和解決問(wèn)題之中盤(pán)旋。例如在硬件制作，電路板的焊接上慢慢元件連接起來(lái)的時(shí)候，手里握著電焊鐵，直冒青煙，心理還是很緊張的，但是看著自己的元件一個(gè)個(gè)連接了起來(lái)，自己的心里面像吃了蜜一樣的甜。終于就這樣，像愛(ài)迪生發(fā)明電燈泡的時(shí)候一樣，歷經(jīng)千萬(wàn)次的猜想與實(shí)驗(yàn)，終于使得這個(gè)問(wèn)題得到了圓滿的解決。成功的我高興地?zé)o以復(fù)加，只是感覺(jué)到勞動(dòng)最光

12、榮，勞動(dòng)人民最高尚。歷時(shí)這一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)即將在這次的答辯中畫(huà)上圓滿的句號(hào)?；仡^看看，不禁感慨眾多，沒(méi)有想到我們的科學(xué)家，哪怕是我們身邊的老師，原來(lái)也是如此這般的努力才能夠換來(lái)今天的幸福生活；離不開(kāi)你們這些辛勤的工作者，我們的身邊這一切才能夠如此快捷方便；沒(méi)有了這一切，我不敢想象社會(huì)會(huì)如何發(fā)展，難道是倒退到那種封建社會(huì)，還是奴隸時(shí)代？并且通過(guò)了這次模擬電子電路課程設(shè)計(jì)，我才了解到我們所學(xué)的只是原來(lái)是如此地貼近我們，其實(shí)他們就在我們身邊，就在我們身邊或大或小的地方，甚至是我們不能發(fā)現(xiàn)的地方，而并不是我原先所想象的那樣遙不可及，總是好像在那種大房子里面的大機(jī)器才會(huì)用到這些東西，感覺(jué)那些是科學(xué)家做的事情，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是天方夜譚。而如今，我才知道了這一切。我才會(huì)，并有這樣的動(dòng)力將我所學(xué)的知識(shí)來(lái)賦予實(shí)踐。4 參考文獻(xiàn)1康華光主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） 高等教育出版