可預(yù)置報(bào)警的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)唐 山 學(xué) 院 數(shù)字電子技術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 可預(yù)置報(bào)警器設(shè)計(jì) 系 (部) 信息工程系 班 級(jí) 12電信一班 姓 名 師英英 學(xué) 號(hào) 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(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表出勤情況出勤天數(shù) 缺勤天數(shù)成績(jī)?cè)u(píng)定出勤情況及設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)（20分）課設(shè)答辯（20分）說(shuō)明書(shū)（20分）設(shè)計(jì)成果（40分）總成績(jī)（100分）提問(wèn)（答辯）問(wèn)題情況綜合評(píng)定指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日課程設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)目 錄1引言12總體方案2 2.1 設(shè)計(jì)思路2 2.2 設(shè)計(jì)方框圖23 各部分模塊設(shè)計(jì)及

2、參數(shù)計(jì)算3 3.1 時(shí)鐘脈沖3 3.2 計(jì)時(shí)電路3 3.2.1 計(jì)數(shù)器的原理3 3.2.2 倒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)4 3.3 顯示電路4 3.4控制電路5 3.5 門(mén)電路6 3.6報(bào)警器74 仿真電路測(cè)試8 4.1 倒計(jì)數(shù)測(cè)試8 4.2 置數(shù)測(cè)試9 4.3 報(bào)警測(cè)試105 總結(jié)11 參考文獻(xiàn)12 附錄13 1 原理圖13 2 器件清單1414課程設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)1 引言 在新的世紀(jì)工業(yè)向著高集成，高自動(dòng)化發(fā)展。各類(lèi)電器、電子設(shè)備的運(yùn)用就尤為重要。運(yùn)用數(shù)電知識(shí)設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品成為社會(huì)生活不可缺少的一部分，特別是在一些限時(shí)或者危險(xiǎn)時(shí)刻作為一個(gè)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(diǎn)，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(jì)的自動(dòng)化越來(lái)越高。可預(yù)置的定時(shí)顯示報(bào)警電路是一種可以進(jìn)行預(yù)置定時(shí)的報(bào)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(jiàn)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(shí)。通過(guò)設(shè)定此定時(shí)報(bào)警器，我們能夠從中更深刻的認(rèn)識(shí)電子技術(shù)的發(fā)展和普遍應(yīng)用，對(duì)以后的實(shí)際工程操作意義重大。可預(yù)置報(bào)警器最開(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）。用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類(lèi)、不同用途、達(dá)到不同探測(cè)目的的報(bào)警探測(cè)裝。 緊急救助、煙火報(bào)警、防剪線(xiàn)報(bào)警、

4、煤氣泄漏報(bào)警、保險(xiǎn)柜防盜報(bào)警、貨物倉(cāng)庫(kù)防盜報(bào)警、工廠(chǎng)重地、禁區(qū)防盜報(bào)警、金融部門(mén)防搶防盜報(bào)警、機(jī)關(guān)單位、機(jī)密檔案防盜、商店商場(chǎng)物品倉(cāng)庫(kù)防盜報(bào)警、住宅小區(qū)聯(lián)網(wǎng)防盜報(bào)警、家庭住宅、汽車(chē)停車(chē)庫(kù)防警.  作為信息工程系專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，從自身的發(fā)展來(lái)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(dòng)化控制單元必不可少的內(nèi)容，其使用的靈活性和強(qiáng)大的邏輯性也為我們開(kāi)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(duì)電路環(huán)境和電路過(guò)程進(jìn)行仿真。這個(gè)工作對(duì)應(yīng)著傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)的電路搭建和性能測(cè)試，由于不需要真實(shí)環(huán)境的介入，因此花費(fèi)少，效率高，而且結(jié)果快捷，準(zhǔn)確，形象。 設(shè)計(jì)仿真電路能夠提高獨(dú)立設(shè)計(jì)能

5、力，了解并掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉常用電子軟件的類(lèi)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(xiàn)，調(diào)試等基本技能，提高綜合利用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，與人合作的能力，不斷創(chuàng)新的能力，在設(shè)計(jì)中不斷發(fā)現(xiàn)弱點(diǎn)，并總結(jié)提高，學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。 此次課設(shè)一定會(huì)使使我們進(jìn)一步了解了實(shí)踐，把知識(shí)用到了實(shí)踐中，為我們以后畢業(yè)設(shè)計(jì)工作需要提供了必須的基礎(chǔ)。2 總體方案2.1 設(shè)計(jì)思路 可預(yù)置顯示的報(bào)警系統(tǒng)，主要包括六個(gè)方面即脈沖發(fā)生器，計(jì)數(shù)器報(bào)警器，顯示器，控制電路，門(mén)電路。1.為實(shí)現(xiàn)以秒為單位的定時(shí)，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(shí)現(xiàn)定時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)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(gè)，第一個(gè)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(gè)為各位數(shù)字控制端，各個(gè)位輸出為零時(shí)開(kāi)始報(bào)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(jì)數(shù)，置數(shù)，清零功能。 5.門(mén)電路控制著報(bào)警器的輸入端和最低位計(jì)數(shù)芯片的使能端。 6.為了實(shí)現(xiàn)報(bào)警器，用74LS77W 進(jìn)行控制。在使能端接高電平時(shí)，D 端有高電平輸出時(shí)鎖存電路，輸出高電平觸發(fā)光電報(bào)警器，開(kāi)始報(bào)警。2.2 設(shè)計(jì)方框圖本設(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、

7、報(bào)警模塊、顯示模塊、時(shí)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(mén)電路報(bào)警電路計(jì)時(shí)電路控制電路時(shí)鐘脈沖2-2 模塊方框圖3 各部分模塊設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算3.1 時(shí)鐘脈沖 因此電路需要產(chǎn)生一個(gè)秒脈沖，因此直接用該軟件上的信號(hào)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(jì)時(shí)電路 3.2.1 計(jì)數(shù)器的原理 計(jì)數(shù)器為可預(yù)置十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)芯片74LS190N。芯片有加減計(jì)數(shù)功能，本電路采用減法計(jì)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(shí)，將向高位借位。計(jì)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(kāi)關(guān)，接地時(shí)置數(shù)。U/D接高電平為減法計(jì)數(shù)。其管腳圖如圖3-1所示，功能表見(jiàn)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(shí)鐘 工作模式 LOAD ' CTEN' D/U' CLK H L L 加計(jì)數(shù) H L H 減計(jì)數(shù) L × × × 置數(shù)（同步） H H × × 保持（不變）3.2.2 倒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) U/D接高電平時(shí)，減計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)臀欢税l(fā)出借位脈沖，高位計(jì)數(shù)器才做減計(jì)數(shù)。第3片74LS190N成1秒減計(jì)數(shù)電路（即個(gè)位），第2片74LS190N構(gòu)成10秒減計(jì)數(shù)電路。因

9、此使信號(hào)發(fā)生器的引腳端接到第3片74LS190N的CLK端，這個(gè)信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)個(gè)位計(jì)數(shù)器工作，個(gè)位74LS190N的RCO加到十位74LS190N的CLK端，從而將個(gè)位計(jì)數(shù)器的借位信號(hào)輸送給十位的計(jì)數(shù)器，正好74LS190N為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器這樣個(gè)位每減十個(gè)數(shù)，個(gè)位74LS190N的RCO端發(fā)出借位脈沖，使十位計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)同理，百位上也如此，而當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)為0時(shí)借位端重回低電平。當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全零時(shí)，個(gè)位Clk端在輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器再次進(jìn)入下次循環(huán)減計(jì)數(shù)。最后完成倒計(jì)時(shí)的功能。如圖3-2-2所示 圖3-2-2減法計(jì)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(lái)顯示一位0-9十進(jìn)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(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在5-10mA。本電路采用三個(gè)四位LED 數(shù)碼管DCD_HEX，其輸入端分別接入計(jì)數(shù)器的輸出端來(lái)顯示數(shù)字。 數(shù)碼管原理是：將三個(gè)74LS190N的輸出端分別接到三個(gè)數(shù)碼顯示管上，相應(yīng)的連接順序?yàn)镼AQBQCQD依次從數(shù)碼顯示管的右端開(kāi)始連接。此數(shù)碼顯示管均高電平l有效，由于其輸入信號(hào)取自計(jì)時(shí)電路輸出的8421BCD碼，因此十位，個(gè)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(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)分別接代表低電平和高電平，一端接計(jì)數(shù)器的輸入或LOAD端，通過(guò)輸入端和LOAD端的配合來(lái)達(dá)到置數(shù)的目的。1.當(dāng)開(kāi)關(guān)接三個(gè)個(gè)74LS190N的LOAD端時(shí),LOAD端通過(guò)開(kāi)關(guān)接低電平時(shí)實(shí)現(xiàn)置數(shù)，接高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)； 2.用5個(gè)開(kāi)關(guān)分別接百位計(jì)數(shù)器的A端（此時(shí)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(jì)數(shù)器的A,B,C,D端。置數(shù)時(shí)，做法如下：先將要置的數(shù)用開(kāi)關(guān)撥到高電平，然后再將連接LOAD端的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，完成置數(shù)。如圖3-4所示 圖3-4開(kāi)關(guān)控制電路3.5 門(mén)電路 電路采用一個(gè)三角的或非門(mén)，一個(gè)

12、非門(mén)和一個(gè)兩腳的與非門(mén)，或非賣(mài)肉女用來(lái)連接三個(gè)芯片的借位輸出端。 圖3-5-1或非門(mén)管腳圖 圖3-5-2非門(mén)管腳圖 圖3-5-3與非門(mén)管腳圖 當(dāng)借位輸出端都為0時(shí)或非門(mén)輸出為高電平。其輸出與報(bào)警器相接時(shí)，報(bào)警器才會(huì)被觸發(fā)，其輸出接非門(mén)時(shí)變?yōu)楦唠娖剑倥c時(shí)鐘脈沖接于與非門(mén)上，兩個(gè)輸入都為高電平時(shí)輸出才是低電平，接至個(gè)位計(jì)數(shù)器的CLK端時(shí)，才能時(shí)三個(gè)數(shù)碼管都顯示0時(shí)，不再循環(huán)減計(jì)數(shù)。從而使報(bào)警器給出連續(xù)報(bào)警信號(hào)。其電路連接圖如圖3-5-4所示圖3-5-4門(mén)電路3.6 報(bào)警器 74LS77W為四位雙穩(wěn)態(tài)鎖存器，這種鎖存器最適合做運(yùn)算單元和輸入/輸出或指示單元之間二進(jìn)制數(shù)據(jù)的暫時(shí)儲(chǔ)存只用。當(dāng)使能D1是

13、高電平時(shí)，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(shí)，跳變時(shí)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?。其功能表如?-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(shí)使鎖存器輸出高電平,觸發(fā)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。 圖3-6-1 74LS77W管腳圖報(bào)警電路如圖3-6-2所示 圖3-6-2報(bào)警電路連接圖4 仿真電路測(cè)試4.1 倒計(jì)數(shù)測(cè)試可以從100 開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，也可以從置數(shù)開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，只要將S7閉合時(shí)則開(kāi)

14、始減計(jì)數(shù)工作，當(dāng)個(gè)位數(shù)字減到0時(shí)，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(kāi)始遞減，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)功能。減到零時(shí)，由于門(mén)電路的控制計(jì)數(shù)器停止工作，開(kāi)始保持功能，不再繼續(xù)減計(jì)數(shù)。倒計(jì)數(shù)仿真結(jié)果如圖4-1所示 圖4-1 倒計(jì)數(shù)仿真結(jié)果4.2 置數(shù)測(cè)試 將計(jì)數(shù)器連接成功后脈沖發(fā)生器給芯片同步脈沖，觀(guān)察數(shù)碼管顯示，進(jìn)行置數(shù)測(cè)試。S7斷開(kāi)時(shí)時(shí)開(kāi)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(wú)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(bào)警測(cè)試當(dāng)借位輸出端都為0時(shí)或非門(mén)輸出為高電平。其輸出與報(bào)警器相接時(shí)，報(bào)警器會(huì)被觸發(fā)，其輸出接非門(mén)時(shí)變?yōu)楦唠娖?，再與時(shí)鐘脈沖接于與非門(mén)上，兩個(gè)輸入都為高電平時(shí)輸出是低電平，接至個(gè)位計(jì)數(shù)器的CLK端時(shí)，才能時(shí)三個(gè)數(shù)碼管都顯示0時(shí)，不再循環(huán)減計(jì)數(shù)。從而使報(bào)警器給出連續(xù)報(bào)警信號(hào)。如圖4-3所示 圖4-3報(bào)警仿真結(jié)果5 總結(jié) 緊張的課程設(shè)計(jì)已接近尾聲，這課程設(shè)計(jì)是一次腦力兼體力的實(shí)訓(xùn)。雖然如此但感覺(jué)實(shí)訓(xùn)的每天過(guò)的都很充實(shí)而緊湊。 雖然說(shuō)我們已經(jīng)在課堂上學(xué)習(xí)了數(shù)字電子，可真正動(dòng)手設(shè)計(jì)還根本沒(méi)有嘗試過(guò)。初次拿到設(shè)計(jì)的題目時(shí)心里既激動(dòng)又惆悵。激動(dòng)的是我終于可以把自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中來(lái)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(jì)，之前我就在圖書(shū)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(jì)開(kāi)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(jì)思路然后就是圍繞思路繪出設(shè)計(jì)的方框圖，方框圖僅僅只是設(shè)計(jì)思路一個(gè)體現(xiàn)。在與同組人的討論中，我們都意識(shí)到了自己的不足，突然之間明白了書(shū)到用時(shí)方恨少這句話(huà)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(jì)思路基本完善了，但是也意識(shí)的我原理圖中的缺點(diǎn)和不足。接下來(lái)就是根據(jù)方框圖選擇芯片并了解各器件的功能，經(jīng)過(guò)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(xiàn)圖?？粗怯勺约和瓿傻膹?fù)雜的接線(xiàn)圖，心中是感慨萬(wàn)千，想想自己從懵懂到弄明白整個(gè)設(shè)計(jì)圖的過(guò)程，望著那錯(cuò)綜復(fù)雜的接線(xiàn)，終于感受到了知識(shí)的力量，也明白了理論與實(shí)踐的結(jié)合是多么不易?！皩W(xué)，然后知不足”，古人的話(huà)語(yǔ)此刻足以說(shuō)明我的心境。但是結(jié)果還是有點(diǎn)不近人意，今后得更加努力細(xì)心才對(duì)。完成接線(xiàn)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(wèn)題，這也讓我體會(huì)到了無(wú)論在什么時(shí)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(jì)到計(jì)算機(jī)操作從理論分析到實(shí)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(huì)。在一次次的橡皮與紙的摩擦聲中，似乎在說(shuō)“沒(méi)有吃不了的苦，只有享不了的福”，在一次次的線(xiàn)條與器件的連接以及同組的相互討論中，仿佛聽(tīng)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(shí)訓(xùn)似乎讓我突然之間又成長(zhǎng)了許多、許多最后還想說(shuō)一下，我覺(jué)得這樣的機(jī)會(huì)特別難的，我相信有過(guò)這樣一次經(jīng)歷后，即使是面對(duì)以后的畢業(yè)論文也不會(huì)再茫然失措了，所以特別感謝學(xué)校能給我們這樣的機(jī)會(huì)，來(lái)提前鍛煉一下自己，同時(shí)，老師的矜矜業(yè)業(yè)，不辭勞苦也著實(shí)讓我們感激，還有同學(xué)們互幫互助的精神，也實(shí)在值得稱(chēng)謂，希望以后能有更多這樣的機(jī)會(huì)。參考文獻(xiàn)1閻石，數(shù)