16路數(shù)顯示報警器的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）word格式

1、2008級電子信息工程專業(yè)電子技術(shù)課程設(shè)計電子技術(shù)課程設(shè)計報告書課題名稱路數(shù)顯示報警器的設(shè)計姓 名劉衛(wèi)平學(xué) 號0812202*14院、系、部物理與電信工程系專 業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師熊潔2010年 07月 01日 一、設(shè)計任務(wù)及要求：設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個具有16路數(shù)顯示以及擁有報警功能的電路。要 求： 1.設(shè)計并安裝一個16路數(shù)顯示報警器，當(dāng)16路中某一路斷開時（可用高低電平表示斷開或接通），用十進(jìn)制數(shù)顯示該路編號，并發(fā)出聲音信號。2. 16路數(shù)分別由16個開關(guān)按鈕與電阻組成，按鈕表示斷開與接通，顯示報警路數(shù)編碼用數(shù)字顯示器of顯示。3. 報警器存在優(yōu)先級，當(dāng)多路數(shù)報警時，將對低優(yōu)先級的報警信號

2、存儲，處理完高優(yōu)先級報警后，再依次進(jìn)行低優(yōu)先級信號處理。4. 報警時間持續(xù)10秒鐘，或人為解除報警，同時紅色預(yù)警燈亮。5. 最后通電調(diào)試。指導(dǎo)教師簽名： 2010年 月 日 二、指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 2010 年 月 日 三、成績 驗收蓋章 2010年 月 日 路數(shù)顯示報警器的設(shè)計1、設(shè)計目的（1）熟悉集成電路的引腳安排。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解并熟悉仿真軟件multisim11.0的應(yīng)用。（4）了解路數(shù)顯示報警器的組成及工作原理。（5）熟悉路數(shù)顯示報警器的設(shè)計與制作。2、設(shè)計思路（1）設(shè)計16路數(shù)輸入電路。（2）設(shè)計優(yōu)先級存儲及處理電路。（3）設(shè)計報警及顯示

3、路數(shù)電路。3、方案設(shè)計比較與思路論證方案1：如下圖 3.1所示,其中總開關(guān)起控制總電源的作用，十六個控制開關(guān)分別為十六個按鈕，經(jīng)過編碼器編碼，將信號編碼成相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，從而在數(shù)碼顯示器上顯示十進(jìn)制路數(shù)數(shù)字。同時由控制開關(guān)連接555定時振蕩電路，再與報警器相連，實現(xiàn)聲音報警。 電源各控制開關(guān)編碼器數(shù)碼顯示器555定時電路報警器 圖 3.1 方案1設(shè)計框圖方案2：如下圖 3.2所示，當(dāng)接通電源后，其中總開關(guān)起控制總電源的作用，十六路數(shù)控制開關(guān)分別為十六個開關(guān)按鈕，經(jīng)過編碼器編碼將信號編寫成二進(jìn)制代碼，從而在顯示器上顯示相關(guān)路數(shù)數(shù)字，并且編碼器上的gs接口連接555定時振蕩電路，再與報警器相連，

4、實現(xiàn)聲音報警。電源各控制開關(guān)編碼器數(shù)碼顯示器報警器555定時電路 圖 3.2 方案2設(shè)計框圖 方案分析與比較：上述兩個方案都具有十六路數(shù)顯示和聲音報警功能，但是方案1 由控制開關(guān)連接555定時電路，再與報警器相連，實現(xiàn)聲音報警，這對報警器實現(xiàn)聲音報警不是很理想，即報警器不能安裝在開關(guān)按鈕邊上，所以不是很科學(xué)與事實不是很符合。在方案 2 里面，在編碼器上的gs接口上連接555定時電路，再與報警器相連，實現(xiàn)聲音報警，這種方案簡單且可行，容易實現(xiàn)十六路數(shù)顯示報警器功能。當(dāng)然還有其他方案可以實行，綜合器件種類與數(shù)目，功耗等因素，應(yīng)采用方案 2，其設(shè)計框圖如上圖3.2設(shè)計圖所示。4、設(shè)計過程及內(nèi)容4.1

5、 方案設(shè)計流程： 路數(shù)控制開關(guān)編碼器數(shù)碼顯示器555定時電路報警器電源 圖4.1 路數(shù)顯示報警器設(shè)計流程圖4.2 系統(tǒng)電路設(shè)計原理框圖如下：數(shù)碼顯示器優(yōu)先編碼器開關(guān)0開關(guān)1 開關(guān)2開關(guān)3開關(guān)4開關(guān)5開關(guān)6開關(guān)7開關(guān)8開關(guān)9開關(guān)10開關(guān)11開關(guān)12開關(guān)13開關(guān)14開關(guān)15電源報警器555定時電路非門顯示燈 圖4.2 路數(shù)顯示報警器工作原理設(shè)計框圖系統(tǒng)總的設(shè)計框圖如上圖 4.2所示，圖中很清楚的展現(xiàn)了通過各個開關(guān)閉合與斷開來產(chǎn)生高、低電平，從而首先使開關(guān)信號輸入到優(yōu)先編碼器，再通過數(shù)碼顯示器將數(shù)字顯示出來，同時，從編碼器出來的信號通過一個非門將信號輸入到555定時器振蕩電路，而使之輸出高電平，從而

6、使蜂鳴器發(fā)聲。5、元器件的選擇及參數(shù)，各芯片介紹及作用 1. 編碼器：本實驗電路采用2片4532bt-10v優(yōu)先編碼器組成16線4線編碼器，將對十六路數(shù)輸入信號進(jìn)行編碼，編碼后輸出的四條信號通過數(shù)碼顯示器用十進(jìn)制顯示相關(guān)路數(shù)數(shù)字，同時具有優(yōu)先級別，當(dāng)多路報警時，高優(yōu)先級先報警，處理完之后，再對低優(yōu)先級進(jìn)行處理。同時，在gs接口輸出信號可作為聲音報警器電路的輸入信號，既連接555定時振蕩電路，使其定時報警及報警時間持續(xù)。1.1 優(yōu)先編碼器4532bt-10v芯片引腳圖： 1）16接電源，8腳接地； 2）4、3、2、1、13、12、11、10腳分別對應(yīng)輸入端； 3）6、7、9分別對應(yīng)輸出端、； 4

7、) 5、15、14分別對應(yīng)相應(yīng)的入口與出口。 16 15 14 13 12 11 10 94532bt10v1 2 3 4 5 6 7 8 圖 5.1 編碼器4532bt-10v芯片引腳圖芯片原圖如下圖所示：圖 5.2 編碼器4532bt-10v芯片原圖1.2 優(yōu)先編碼器4532bt_10v芯片功能表如下表所示：表（一 ） 優(yōu)先編碼器4532bt_10v芯片功能表輸入輸出 l x x x x x x x xh l l l l l l l lh h x x x x x x xh l h x x x x x xh l l h x x x x xh l l l h x x x xh l l l l

8、h x x xh l l l l l h x xh l l l l l l h xh l l l l l l l hl l l l ll l l l hh h h h lh h l h lh l h h lh l l h ll h h h ll h l h ll l h h ll l l h l2. 數(shù)字顯示器：數(shù)字顯示器是一種常用的集成顯示譯碼器，在數(shù)字系統(tǒng)中，它能將數(shù)字、文字、符號直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取數(shù)字及處理結(jié)果，另一方面可用它來監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)工作情況。因此，數(shù)字顯示器電路是許多數(shù)字設(shè)備系統(tǒng)不可缺少的部分。數(shù)字顯示譯碼器是驅(qū)動顯示器件（如熒光數(shù)碼管、液晶數(shù)碼管等等）的核心部

9、件，它可以將輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字，并在數(shù)碼管上顯示出來。該數(shù)碼管由七段構(gòu)成數(shù)字字形，既有其相對應(yīng)的七段數(shù)字顯示譯碼器數(shù)字。例如，當(dāng)該電路的輸出為高電平有效時，既輸出為1時，對應(yīng)字段點亮；輸出為o時對應(yīng)字段熄滅。當(dāng)其各數(shù)段相應(yīng)地為1時，該譯碼器能夠驅(qū)動七段顯示器顯示o15總共16個數(shù)字的字形。輸入、和接收4位二進(jìn)制數(shù)碼，輸出、和分別驅(qū)動七段顯示器的a、b、c、d、e、f和g段。七段顯示譯碼器的原理圖如下圖 5.3所示，圖5.4給出了七段顯示器的顯示筆畫與o15共16個數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系。圖 5.3 七段顯示器原理圖 圖 5.4 七段顯示器筆畫與數(shù)字對應(yīng)關(guān)系圖本實驗電路采用能自動譯碼的數(shù)碼顯示器dc

10、d_hex，能夠直接將輸入的二進(jìn)制代碼表示成of共16個數(shù)字，其芯片圖與引腳圖如下圖 5.5所示： 圖 5.5 顯示器芯片原圖與引腳圖二進(jìn)制代碼由高位到低位分別與、用導(dǎo)線相連，其功能表如下表（二）所示：表（二） 數(shù)碼顯示譯碼器 dcd_hex功能表輸入顯示數(shù)字結(jié)果 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1顯示0顯示1顯示2顯示3顯示4顯示5顯示6顯示7顯示8顯示9顯示a顯示b顯示c顯

11、示d顯示e顯示f3. 555定時器：3.1 555定時器芯片引腳圖如下圖 5.6所示： 圖 5.6 555定時器lm555cm芯片引腳圖 1) 8腳連接電源，1腳是接地端； 2）2與6腳是信號的輸入端； 3）5腳是控制端，經(jīng)常對地接一個0.01uf的濾波電容； 4）7腳是放電端，也是控制波形的周期； 5）3腳是輸出端，輸出的波形的矩形波。 6）4腳是復(fù)位輸入端。3.2 555定時器的功能表如下表（三）所示：表（三） 定時器的功能表輸入輸出閾值輸入（）觸發(fā)輸入()復(fù)位() 輸出()放電管 tx小于2/3大于2/3小于2/3x小于/3大于/3大于/30111010不變導(dǎo)通截止導(dǎo)通不變 設(shè)thr、t

12、rig端的輸入電壓為和,則555定時器的工作情況如下所述：、放電三極管t為外接電路提供放電通路，在使用定時器時，該三極管的集電極（7腳）一般都要外接上拉電阻。、為直接復(fù)位輸入端，當(dāng)它為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端即為低電平。、當(dāng)大于2/3，大于/3時，比較器輸出低電平，比較器輸出高電平，簡單的基本鎖存器q端被置為o，q=o, =1，放電三極管t導(dǎo)通，輸出端為低電平。、當(dāng)小于2/3，小于/3時，比較器輸出高電平，比較器輸出低電平，簡單的基本鎖存器q端被置為1，q=1,q=0，放電三極管t截止，輸出端v0為高電平。、當(dāng)小于2/3，大于/3時,簡單sr鎖存器r=1，s=1，鎖存器狀態(tài)不

13、變，電路保持原狀態(tài)不變。在本實驗電路中，所用555定時器為 lm555cm，主要用于由555定時器構(gòu)成的可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路與其他電子器件電路一起組成的實驗所需的報警電路，主要起持續(xù)、延遲報警功能與作用。 4. 反相器：此芯片的功能是使連接兩端狀態(tài)相反，本實驗電路使用的是74hc04n型號的非門反相器，芯片圖如下圖所示： 圖5.7 反相器74hc04n芯片原圖6、各單元電路的設(shè)計及功能 6.1 十六路數(shù)輸入電路：圖 6.1 十六路數(shù)輸入電路圖該電路由電源、電阻、開關(guān)組成的輸入路數(shù)電路，同時此電路代表十六路數(shù)的輸入，當(dāng)十六個開關(guān)哪一路開關(guān)斷開時，輸入信號由低電平（0）立刻變?yōu)楦唠娖剑?），接著此信

14、號輸入優(yōu)先編碼器，使得編碼器編碼，在電路中起路數(shù)輸入及控制開關(guān)的作用。6.2 優(yōu)先級存儲及處理電路： 圖 6.2 優(yōu)先級存儲及處理電路圖該電路是兩片4532bt-10v芯片組成的16線4線優(yōu)先編碼器，當(dāng)哪路電路輸入為高電平（1）時，電路進(jìn)行編碼，然而經(jīng)過四個或門輸出四個相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，作為數(shù)碼顯示器的輸入，在實驗中起編碼作用，并且具有優(yōu)先編碼的作用，當(dāng)多路報警時，首先將低優(yōu)先級的報警信號存儲，處理完高優(yōu)先級報警后，再依次處理之，既具有優(yōu)先編碼處理及控制作用。6.3 路數(shù)顯示電路及報警電路： 圖 6.3 路數(shù)顯示電路圖該電路由數(shù)碼顯示器與彩色燈組成，當(dāng)信號輸入電路之后，此電路在總電路中具有顯示

15、路數(shù)代碼的作用及紅色預(yù)警等功能 。 圖 6.4 報警器電路圖該電路由電源、非門、電容、電阻、555定時器、蜂鳴器等電子元器件組成，當(dāng)電路路數(shù)斷開時，優(yōu)先編碼器的gs端輸出為高電平（1），則報警器 3腳持續(xù)10s輸出高電平，使得蜂鳴器發(fā)出響聲報警，并且持續(xù)報警十秒，且高低電平相互交錯出現(xiàn)。當(dāng)輸入電路沒有斷開電路時，優(yōu)先編碼器的gs端輸出為低電平（0），報警器3腳一直輸出低電平，蜂鳴器不發(fā)聲。7、總電路原理圖及工作原理7.1 總設(shè)計電路原理圖： 圖 7.1 總電路設(shè)計原理圖7.2 電路工作原理：如上圖7.1總電路設(shè)計原理圖所示，該電路是由2片8線3線優(yōu)先編碼器4532bt-10v、數(shù)字顯示器dcd

16、-hex、2個555定時器lm555cm及其他基本電器元件等構(gòu)成的16路數(shù)顯示報警器。首先，與電源連接的電阻構(gòu)成保護(hù)電路，分別與相應(yīng)的開關(guān)連接。在控制開關(guān)處，有到總共16個開關(guān)，對應(yīng)輸入到。平時到均為閉合狀態(tài)，到均為低電平“o”狀態(tài)。當(dāng)其中某一個開關(guān)斷開時，則對應(yīng)輸入端為高電平“1”狀態(tài)，然后，優(yōu)先編碼器將其編為二進(jìn)制代碼輸出送至數(shù)碼顯示器輸入端，由數(shù)碼顯示器顯示出報警的路數(shù)且紅色報警燈亮起，如當(dāng)?shù)?5路數(shù)斷開時，編碼器輸出端為“1111”，與此同時eo端變?yōu)榈碗娖健皁”，數(shù)碼顯示器顯示“f”表示第15路出現(xiàn)斷路情況，同時紅色報警燈亮起，此時4532bt-10v的輸出端14腳由原來的低電平變?yōu)?/p>

17、高電平，信號通過非門74hc04輸入報警電路，則此時報警電路左邊的555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的3端將產(chǎn)生一正向脈沖，在此正向脈寬持續(xù)期，報警電路右邊的555振蕩器多諧振蕩，致使報警器發(fā)出聲音。 當(dāng)電路為預(yù)警狀態(tài)時，優(yōu)先編碼器將輸出為“0000”二進(jìn)制碼，同時輸出端eo為高電平“1”，而當(dāng)開關(guān)斷開時，編碼器輸出“0001”二進(jìn)制碼，顯示器顯示路數(shù)為“o”，表示第“o”路數(shù)電路斷開。在聲音報警方面，當(dāng)有路數(shù)電路斷開時，優(yōu)先編碼器輸出端gs為高電平“1”，因此通過非門74hc04n將信號輸入到由lm555cm構(gòu)成的報警器電路，使得電路實施報警發(fā)出聲音并持續(xù)10秒鐘。圖示沒有音響電路，在實際電路中可在lm55

18、5cm的輸出端接一個音響電路，使報警器發(fā)出動聽的音樂。當(dāng)電路有多路數(shù)處于斷開狀態(tài)時，編碼器先對優(yōu)先級編碼，實施顯示與報警，處理完優(yōu)先級后，再對低優(yōu)先級依次進(jìn)行處理。如當(dāng)15、9、1路數(shù)同時斷開時，優(yōu)先編碼器先接收15路數(shù)的信號，進(jìn)行編碼，接著數(shù)碼顯示器顯示“e”及紅色報警燈閃爍，報警器發(fā)出報警聲；當(dāng)處理好15路數(shù)，優(yōu)先編碼器接著接收9路數(shù)的信號進(jìn)行編碼，輸出二進(jìn)制代碼使數(shù)碼顯示器顯示”8“及紅色報警燈閃爍，報警器持續(xù)發(fā)聲。最后優(yōu)先編碼器接收1路數(shù)的信號進(jìn)行編碼，使得數(shù)碼顯示器顯示十進(jìn)制數(shù)“o”及紅色報警燈閃爍，報警器發(fā)出報警聲。整個電路數(shù)碼顯示器顯示從of總共16路數(shù)數(shù)字，即這16路數(shù)的名稱分

19、別為of。輸入端的優(yōu)先級依次分別為，整個電路設(shè)計以功耗低，元件種類少，數(shù)目少為原則。并且注意，硬件資源的節(jié)約，否則器件內(nèi)資源會枯竭。8、系統(tǒng)調(diào)試與仿真結(jié)果1.各分支電路仿真：（1）組裝調(diào)試十六路數(shù)輸入電路，優(yōu)先級存儲及處理電路。（2）可預(yù)置時間的定時電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。 穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間 (即為延時時間)決定于外接元件r、c值的大小。 =1.1rc 令c=10uf，根據(jù)設(shè)計要求=10s,算出大約r=910km。 圖 8.1 報警器輸出端電平仿真圖 當(dāng)電路中有路數(shù)斷路時，則此時報警電路左邊的555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的3端將產(chǎn)生一正向脈沖，在此正向脈寬持續(xù)期，報警電路右邊的555振蕩器多諧振蕩，致使報

20、警器發(fā)出聲音。如上圖8.1所示。而當(dāng)電路中沒有路數(shù)斷路時，那么報警電路左邊的555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3端將產(chǎn)生一個負(fù)向脈沖，此時，報警電路右邊的555振蕩器將一直輸出低電平，報警器不發(fā)聲。（3）調(diào)試各電路，注意各部分電路之間的時序配合關(guān)系，然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計要求。 2. 總電路仿真： 2.1 沒有路數(shù)斷路報警情況時的仿真圖如下圖8.2所示： 圖8.2 沒有路數(shù)斷路報警時的仿真圖 2.2 第9路數(shù)斷開報警情況時的仿真圖如下圖8.3所示： 圖 8.3 第九路數(shù)電路斷路報警仿真圖2.3多路數(shù)斷路優(yōu)先級報警情況時的仿真圖如下圖8.4所示： 圖8.4 多路數(shù)斷路優(yōu)先級報警仿真圖9、主要儀器

21、元件與設(shè)備：電子元器件型號器件個數(shù)開關(guān)key=a_j16個數(shù)碼顯示器dcd_hex1個反相器（非門）74hc04n_4v1個555定時器lm5555cm2個報警器buzzer1個電阻10k16個電阻910mk和611各1個電阻20k和2.4k各1個電容0.22uf1個電容10uf和0.01uf各2個紅色燈管和各1個邏輯門（或門）74as32n4個優(yōu)先編碼器4532bt_10v2個電源2個電源1個另外還有數(shù)字電路實驗箱及multisim11.0仿真軟件10、附加擴(kuò)展應(yīng)用功能：1.該電路可以應(yīng)用到電動車及一些電器設(shè)備上，作為電動車及設(shè)備的報警器，當(dāng)電動車與電器設(shè)備的電路短路或者其他原因引起電流突然

22、增大時，某電路斷開，輸入信號通過本課程設(shè)計的電路實施報警。2.該課程設(shè)計電路可以應(yīng)用到溫控控制系統(tǒng)，當(dāng)溫度突然升高時，熱敏電阻阻值迅速減小，電流迅速增大，電路斷開，輸入信號通過本課程設(shè)計的電路實施報警等等方面。11、設(shè)計總結(jié)體會與建議 11.1 設(shè)計總結(jié)與體會 隨著時間的推移，忙碌了近兩周的課程設(shè)計已漸漸落下帷幕。在這段時間里，看著同學(xué)們與自己忙碌的身影和奔波的腳步，使我在這個過程中真正體會到了什么是苦，什么是累；什么是喜，什么是憂；什么是著急，什么是自信。最后，看到屬于自己的這份課程設(shè)計，心中感慨萬千。也體會到了成功之后的那份喜悅和安慰，它們在我心中烙下了一段意義深重而美好的回憶。 課程設(shè)計

23、，對我們來說還是進(jìn)大學(xué)以來第一次，在老師給出一部分課題的那一刻，我們不知道怎么去做，不知道怎樣將學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實際，但我默默地在心中下定了決心，一定要努力做好第一份屬于自己的課程設(shè)計。在我選定課題后的前幾天時間里，為了快速理解課題，并且為了更完美的做好設(shè)計流程以及參數(shù)元器件選擇，我開始收集關(guān)于16路數(shù)顯示報警器課題的資料，在思路清晰，準(zhǔn)備充分以后，就開始了課題的設(shè)計與仿真。為了更好的進(jìn)行課題設(shè)計，我開始做各種嘗試，雖然失敗過很多次，但工夫不負(fù)有心人，“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴！”幾天之后，我總算基本完成了課題設(shè)計。在這次路數(shù)顯示報警器課題設(shè)計與制作之后，我感受頗深。它讓我了解了設(shè)計電路的程序過程，讓我更深刻地了解了關(guān)于路數(shù)顯示報警器的基本原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要先用仿真軟件，仿真成功之后