数电课设设计---可预置定时报警电路的设计

1、沈阳航空航天大学课 程 设 计可预置定时报警电路的设计班级 / 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 沈阳航空航天大学课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 数字逻辑课程设计 院（系） 计算机学院 专业 计算机科学与技术 班级 学号 姓名 课程设计题目 可预置定时报警电路的设计 课程设计时间: 2012 年 7 月 9 日 至 2012 年 7 月 22 日课程设计的内容及要求：一、设计说明 设计一个可预置定时显示报警的系统。二、技术指标1、可预置时间，设置的时间范围为0-99秒。 2、具有时间显示功能。3、定时时间到了，显示器显示为00，同时进行报警。4、开关可控制计时器启动、清零、暂停、

2、继续计时的功能。三、设计要求1. 在选择器件时，应考虑成本。2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。四、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1沙占友、李学芝著 . 中外数字万用表电路原理与维修技术M. 北京：人民邮电出版社，1993年2童诗白、华成英主编者 . 模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，2006年 3戴伏生主编 . 基础电子电路设计与实践M . 北京：国防工业出版社，2002年 4谭博学主编 . 集成电路原理与应用M. 北京：电子工业出版社，2003

3、年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师 年 月 日负责教师 年 月 日学生签字 年 月 日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字： 日期：成 绩一、概述设计一个可以预置时间的定时报警电路。 1、可预置时间，设置的时间范围为0-99秒。 2、具有时间显示功能。 3、定时时间到了，显示器显示为00，同时进行报警。4、 开关可控制计时器启动、清零、暂停、继续计时的功能。用户首先应该设定时间，然后开始计时，当定时的时间到了，电路将会自动报警来提示用户时间到了。二、方案设计设计一个可以预置时间的定时报警电路，设置的时间范围为0-99秒。采用555定时器产生脉冲，用74LS192芯片计数，用7

4、4LS373芯片锁存时间（即定时），定时时间到了，显示器显示为00，同时D触发器驱动二极管发光来进行报警。通过开关可控制计时器启动、清零、暂停、继续计时、报警的功能。电路原理框图如图1所示。 图1 电路的原理框图三、电路设计1. 555多谐振荡电路采用LM555CM、电阻和电容将它们接成多谐振荡器接法，取R1=R2=48 ,C=10F, 则代入T=(R1+R2+R2)Cln2式得T=1ms，所以555多谐振荡电路的作用是产生周期为1ms的连续脉冲信号。多谐振荡电路电路图如图2所示。 图2 多谐振荡电路电路图2.控制电路该部分主要由按键组成，利用按键控制各集成电路的控制引脚或信号通路达

5、到控制目的。通过改变电路引脚的高低电平来实现各项功能。控制电路电路图如图3所示。清零键RESET1：连接到计数电路的清零端，即接通高电平时，使其实现清零，数码管上显示为00。不进行复位操作时清零键RESET1常接无效的低电平。置数键SET1：连接到计数电路的置数端，即接通低电平，使其实现置数，数值由定时存储电路决定。同时也连接到报警电路的复位端，实现置数的同时解除报警。不进行置数操作时，置数键SET1常接高电平。暂停键：通过切断时钟信号源，实现暂停。当定时时间到了，来自报警电路的低电平信号与时钟信号输入与非门74HC00D，无论时钟信号的电平如何，与非门输出都为高电平，这个高电平信号与报警电路

6、的低电平输入与非门后再输入非门，输出低电平，达到断时钟信号源实现暂停的目的。 图3 控制电路电路图 3.预置定时电路 定时是由用户决定的，预置定时电路由计数器和锁存器两部分组成，计数器使用74LS192,锁存器使用74LS737，可满足用户操作。计数器：74LS192为可预置的十进制同步加、减计数器。74LS192引脚如图4所示。 图4 74LS192引脚图74LS192的清除端是异步的，当清除端(CLR)为高电平时,不管时钟端状态如何，计数器置0。预置端是异步的，当预置端（LOAD）为低电平时，进行预置数操作，不管时钟状态如何，输出端（QAQD）可预置成与数据输入端（AD）相一致的状态。计数

7、是同步的，在UP端、DOWN上升沿作用下QAQD同时变化。当UP端上升沿时，计数器加一计数；当DOWN端上升沿时，计数器减一计数。当计数上溢出时，进位输出端(CO)输出一个低电平脉冲，宽度与UP端的低电平宽度一致。当计数下溢出时，借位输出端(BO)输出一个低电平脉冲，宽度与DOWN端的低电平宽度一致。计数状态图如图5所示。 0123456715141312111098图5 计数状态转换图锁存器：74LS373为三态输出的八 D锁存器, 74LS373引脚图如图6所示。 图6 74LS373引脚图当三态允许控制端 OC端为低电平时，1D8D 为正常逻辑状态，可以用来锁存。当 OC端为高电平时，1

8、D8D 呈高阻态，不能够锁存。当锁存允许端 ENG端为高电平时，1Q-8Q的数据随1D-8D而变。用户可以通过控制J1和J2来设定时间，J1设置的数为个位，J2设置的数为十位，并且J1和J2设置的数不能超过0-9这个范围，否者单独一个数码管无法显示九以上的数。预置定时电路电路图如图7所示。 图7 预置定时电路电路图4. 译码显示电路译码显示电路选用74LS48进行译码，选用共阴型LED数码管进行显示。计数器74LS192的QAQD引脚分别接译码器74LS48的AD引脚，并且74LS48译码器的OAOD的引脚分别接数码管的AG引脚。译码显示电路如图8所示。图8 译码显示电路电路图5.报警电路用D

9、触发器来实现。初始状态，U8A的数据输入1D端处于高电平。当计数时间到，不论是来自进位输出端还是借位输出端的低电平脉冲，经过与非门后，将产生上升沿驱动D触发器，则数据输出端1Q端输出高电平，驱动LED1灯发光；同时由反相输出端输出的信号经过E_CLK去阻塞时钟信号，实现显示时间暂停。只有置数开关接低电平，LED1才能熄灭。报警电路如图9所示。 图9 报警电路电路图四、性能的测试1.555多谐振荡电路的性能测试 表1 多谐振荡电路测试数据表R值()C值(F)频率（kHz）周期(ms)481011由图中vc(Pin2)的波形求得电容C的充电时间和放电时间各为 （公式1） （公式2） 故周期取R1=

10、R2=48 ,C=10F, 则代入上式得T=1ms。多谐振荡电路仿真测试结果如图10所示。 图10 多谐振荡电路仿真测试图2.预置定时电路的性能测试通过J1和J2将时间设置为43，数码管上应显示为43。仿真测试结果如图11所示。 图11 预置定时电路仿真测试图3.报警电路的性能测试 设定好时间后，通过控制电路中的置数开关由低电平接到高电平后，开始减法计数，当时间减到00时，发光二极管LED1会变亮进行报警提示。仿真测试结果如图12所示。 图12 报警电路仿真测试图五、结论设计的可预置数报警电路能够实现任务书要求的所有功能，并且报警时间准确，达到了设计任务的要求，电路简单，具有操作简单

11、，容易使用等特点。六、性价比硬件设计成本低，所需器件的价格也比较低廉，而且能够实现应有的性能，满足任务书的所有要求，所以本设计的电路具有较高的性价比。七、课设体会及合理化建议首先，通过此次数字电子技术基础课程设计，让我知道原来我们身边许多东西离我们并不遥远，有很多东西是我们是靠我们不断努力设计出来的，当我完成了这个课设任务的时候很高兴，因为这个可以说明我这学期的数电课程没有白学，还是有很多收获的。其次，此次课程设计，感慨颇多。的确，自从拿到题目到完成整个课设，从理论到实践，在做课设的这些的日子里，可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知

12、识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正达到学有所用，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟我在有些地方进入了误区，在设计过程中遇到了各种各样的问题，例如如何置数和时间到达00时没有停止，幸好在指导老师的指导帮助下我完成了进一步的修改工作，使得电路能够能更好更快的置数。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对一些前面学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不同芯片引脚的作用等。通过这次课程设计之后，我把前面所学过的知识又重

13、新温故、学习了一些。使我对电路的设计以及芯片的使用等知识有更深一步的了解，总体来讲这次课程设计我学会了许多以前遗忘的东西，使我对数字电子技术基础这门学科有了更进一步的了解。总之，这次课程设计给了我很大帮助，让我学到了一些新的东西，也体会到了如何独立完任务，给今后的课程学习带来了更大的动力。 参考文献1阎石. 数字电子技术基础（第五版）M. 北京：高等教育出版社，2006年2陈振官. 新颖高效声光报警器M. 北京：国防工业出版社，2005年3郝鸿安、徐红媛.555集成电路实用大全. 上海：上海科学普及出版社，1996年4黄继昌.实用单元电路及其应用. 北京：人民邮电出版社，2000年5沙占友、李学芝. 中外数字万用表电路原理与维修技术M. 北京：人民邮电出版社，1993年6童诗白、华成英. 模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，2006年7谭博学. 集成电路原理与应用M. 北京：电子工业出版社，2003