数电课设之可预置时间的显示报警系统的设计.docVIP

目录 1 设计任务描述 2 1.1 设计题目： 2 1.2 设计要求 2 2 设计思路 2 3 设计方框图 3 4 各部分电路设计及参数计算 4 4.1 秒信号产生电路 4 4.2 分频电路 6 4.3 计数器电路 8 4.4 译码显示电路 9 4.5 预警电路 10 5 工作过程分析 11 6 元器件清单 12 小 结 14 致 谢 15 参考文献 16 附 录 A1 逻辑电路图 17 附 录 A2 印刷电路板图 18 1 设计任务描述 1.1 设计题目： 可预置时间的显示报警系统的设计 1.2 设计要求 1.2.1 设计目的 掌握可任意预置时间的显示报警系统的构成、原理与设计方法； 熟悉集成电路的使用方法。 1.2.2 基本要求 (1)某电台22时30分停止播音（发光二极管代替），第二早6时30分开机准备播音，要求早晨无人时自动启动机组播音（扬声器代替）； (2)晶体振荡电路及分频电路。 1.2.3 发挥部分 (1)星期显示电路； (2)上、下班时刻闹铃。 2 设计思路 可预置时间的显示报警系统是由脉冲发生器、分频电路、计数电路、比较电路、译码电路、显示电路等几部分构成的。脉冲发生器可以产生一个高频信号，高频信号出来之后要进行处理，通过分频器、计数器、译码器，最后可以在数码管上显示出来，旁边可以加若干个控制回路以实现报警和发光二级管的闪烁以及定时等附加功能。 本预警系统的脉冲发生器可以由多谐振荡器构成，其产生的频率由电阻R1、R2和电容C决定；而分频电路的多少和接线由多谐振荡器产生的频率决定，频率越大，使用十进制计数器即分频器的个数也就越多；经过分频器后会产生一个所需频率1KH的脉冲作为计数器的输入端；计数器选用的是74LS160D芯片，总共用七个芯片实现2个六十进制、1个二十四进制和1个七进制的计数器分别构成时间显示系统的秒、分、时及其星期的计数功能。有了所需要进制的计数器之后，信号就传递给译码器，再经过译码器后就可以直接驱动数码管显示数字了，其中数码管分为共阴极和共阳极两大类，而常用的数码管为4脚、7脚、8脚、这是由译码器的输出端决定的。考虑到电路的简化，该系统选用的是译码器和数码管合二为一的4脚数码管。 到此为止，基本的时间显示电路就连接完了，接下来就是报警电路的构成。 本系统的预警电路是由555定时器构成的蜂鸣器电路和多谐振荡器构成的发光二级管电路组成，通过与门和与非门连接在555定时器的清零端。通过接线模拟闹钟、蜂鸣器和发光二级管的预警系统也基本完成。 完整的可预置时间的显示报警系统的全部功能得以实现。 3 设计方框图 4 各部分电路设计及参数计算 4.1 秒信号产生电路 4.1.1 多谐振荡器的原理图 图4.1 555多谐振荡器的逻辑电路 4.1.2 多谐振荡器产生的波形 4.1.2.1 多谐振荡器的输入输出波形 图4.2 555多谐振荡器的输入输出波形 该波形为多谐振荡器的输入Ui（THR、TRI端）和输出Uo波形（OUT端）。 4.1.2.2 多谐振荡器的输出频率 用频率计测得多谐振荡器的输出频率为1KH，其图如下： 图4.3 555多谐振荡器的输出频率 4.1.3 参数计算 多谐振荡器由555定时器和外接元件R1、R2、CΩ,R2=7.2MΩ。令其产生脉冲的频率为1000HZ，多谐振荡周期公式为： 求得C的表达式为： 把R1=72KΩ,R2=7.2MΩ代入得： 最后求得C=98.7PF，与实际用得的电容误差较小，效果较为明显 4.2 分频电路 4.2.1 分频器的原理图 图4.4 555多谐振荡器的逻辑电路 该分频器电路采用3个74LS160D组成，实际采用3个计数器当做分频器，74LS160D的进位端为下一级的输入信号，当多谐振荡器的输出端产生1KZ的信号，经过三次分频后就会产生一个1HZ的秒信号；三个分频器的无效段ENP、ENT、LOAD、CLR+5V高电平。 4.2.2 分频器的波形 4.2.2.1 一次分频波形 图4.5 一次分频的输入输出波形 4.2.2.1 二次分频波形 图4.6 二次分频的输入输出波形 4.2.2.1 三次分频波形 图4.7 三次分频的输入输出波形 4.3 计数器电路 4.3.1 计数器的原理图 图4.8 计数器电路 4.3.2 计数器的波形 4.3.2.1 秒信号Qa端波形 图4.9 秒信号波形 4.3.2.1 分信号Qa端波形 图4.10 分信号波形 4.3.2.1 时信号Qa端波形 图4.11 时信号波形 秒、分、时波形是由示波器两输入端分别接2个60进制、1个24进制的Qa端而测到的。 这部分同样采用了74160这个，要用个74做成个60进制的一个24进制的时计数器一个进制的时计数器。