課程設(shè)計(jì)：八路巡回檢測(cè)電路

1、天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)校課程：電子技術(shù)基礎(chǔ)論文：八路巡回檢測(cè)電路完成時(shí)間：2009年12月25日班級(jí)：自動(dòng)化一班成員：王菲(200812021)曹洪友(200812001)目錄第一部分 TOC o 1-5 h z 一、555定時(shí)器的介紹4555定時(shí)器內(nèi)電路組4555集成定時(shí)器的拐角介紹6二、集成技術(shù)器74LS161 7拐角介紹8功能表9三、碼顯示器74LS48 10芯片介紹10七段數(shù)碼管介紹12四、光電傳感器介紹15工作原理16第二部分一、第一板塊：占空比可調(diào)的多謝振蕩器18二、第二板塊：報(bào)警裝置 18三、第三板塊：八通道端19四、第四版塊：顯示譯碼器74LS48與共陽(yáng)極數(shù)碼管的鏈接五、第五板塊：

2、計(jì)數(shù)器與數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成的循環(huán)長(zhǎng)度為8的序列發(fā)生器20第三部分電路總圖22第四部分：總結(jié)24刖s本課程設(shè)計(jì)是針對(duì)八路巡回計(jì)策電路的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中用到了 555定時(shí) 器，計(jì)數(shù)器，頁(yè)碼顯示器、光電傳感器。這要工作過(guò)程是：利用555 定時(shí)器，構(gòu)成多諧振蕩器，發(fā)出T=2S, D二上的方波，作為信號(hào)源。計(jì)2數(shù)器接受信號(hào)后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，提供還給顯示頁(yè)碼器，輸出十進(jìn) 制數(shù)。計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)作為數(shù)據(jù)選擇器的地址碼，數(shù)據(jù)選擇器 根據(jù)地址碼進(jìn)行選擇輸出，當(dāng)輸出信號(hào)為1時(shí)，報(bào)警器不響，說(shuō)明地 址碼對(duì)應(yīng)的通道正常工作；當(dāng)輸出信號(hào)為0時(shí)，報(bào)警器響，說(shuō)明地址 碼對(duì)應(yīng)的通道不正常工作。第一部分電子器件介紹555集成定時(shí)

3、器電路555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成定時(shí)器，目前應(yīng)用十分廣泛。通常 只需外接幾個(gè)阻容元件，就可以構(gòu)成各種不同用途的脈沖電路，如多 諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施密特觸發(fā)器等。555定時(shí)電路有TTL和CMOS集成定時(shí)電路，他們的邏輯功能與 外引線(xiàn)排列都完全相同。一、555定時(shí)器內(nèi)電路組成它的內(nèi)部由兩個(gè)高精度的電壓比較器、一個(gè)基本RS觸發(fā)器、一個(gè)晶 體管和幾個(gè)電阻組成。R、R/ R均為5松的精密電阻，它們構(gòu) 成基準(zhǔn)電壓分壓電阻，分別為兩個(gè)電壓比較強(qiáng)提供基準(zhǔn)電壓，低電平 觸發(fā)器的基本RS觸發(fā)器的Q端分為兩路：一路接到晶體管V的基極, 另一路經(jīng)反相器（或稱(chēng)驅(qū)動(dòng)器）緩沖輸出。增加驅(qū)動(dòng)器的目的是使 555電路

4、最大輸出電流達(dá)200mA,以便直接驅(qū)動(dòng)繼電器、小電機(jī)、指 示燈、揚(yáng)聲器等負(fù)載。電阻比較器電阻分壓器由三個(gè)相同的電阻串聯(lián)構(gòu)成。它為兩個(gè)比較器C和提 供基準(zhǔn)電平。如引腳5懸空，則比較器的基準(zhǔn)電平為:Us，比較器C, 的基準(zhǔn)電平為 如果在引腳5外接電壓，則可以改變兩個(gè)比較 器G和G的基準(zhǔn)電平。當(dāng)引腳5不外接電壓時(shí)，通常接0.01/F的 電容，在接地，以抑制干擾，起穩(wěn)定電阻上的分壓比的作用。比較器比較器G和G是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的高精度電壓比較器。G的引腳6稱(chēng)為高觸發(fā)輸入端（也稱(chēng)閥值輸入端）TH, 的引腳2稱(chēng)為低觸 發(fā)輸入端肅。當(dāng)U6%U況）時(shí)，G輸出高電平，否則，G輸出低電 平；當(dāng)上!庭時(shí)，G輸出低電

5、平，否則輸出高電平。比較器G和 C?的輸出直接控制基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)?；綬S觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器由兩個(gè)或非門(mén)組成，它的狀態(tài)由兩個(gè)比較器的輸出控 制。根據(jù)基本RS觸發(fā)器的工作原理，就可以決定觸發(fā)器輸出斷的狀 態(tài)。汗端（引腳4）是專(zhuān)門(mén)設(shè)置的可由外電路置“0”的復(fù)位端。當(dāng)斤=0 時(shí)，Q=0。平時(shí)及=1,即斤端接+庭端。放電開(kāi)關(guān)管和輸出緩沖級(jí)放電開(kāi)關(guān)管是N溝道增強(qiáng)型MOS管,其柵極受基本RS觸發(fā)器5 端狀態(tài)的控制。若Q=l, 5=0,放電管導(dǎo)通；若Q =1,0=0,放電管截 止。兩級(jí)反相器構(gòu)成輸出緩沖級(jí)。采用反向器是為了提高電流的驅(qū)動(dòng) 能力，同時(shí)隔離負(fù)載對(duì)定時(shí)器的影響。如圖1所示。二、555集成定

6、時(shí)器的拐角介紹（圖2所示）1端GND接地端；2端肅為低電平觸發(fā)端，也稱(chēng)為出發(fā)輸入端，由此輸入脈沖。當(dāng) 2端得輸入電壓高于| Jcc時(shí)，的輸出為1；當(dāng)輸入電壓低于 Ucc時(shí)，九的輸出為，使基本Rs觸發(fā)器置1,即q。、e=o,. 這時(shí)定時(shí)器輸出（70=io3端為輸出端，輸出電流可達(dá)到200mA,因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、 發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器、指示燈等。輸出高電壓約低于電源電壓13Vo 4端斤是復(fù)位端，當(dāng)斤二0時(shí)，基本RS觸發(fā)器直接置0,使Q=0、g=lo： 5端CO為電壓控制端，如果CO端另加控制電壓，即可改變A A 的參考電壓。工作中不使用C0端時(shí)，一般都通過(guò)一個(gè)0.01狀的 電容接地，以旁路高頻干

7、擾。： 6端TH為高頻觸發(fā)端，又叫做閥值輸入端，由此輸入觸發(fā)脈沖。 當(dāng)輸入電壓為:時(shí)，A的輸出為1；當(dāng)輸入電壓高于Ucc時(shí)， A的輸出為。，使基本觸發(fā)器置o,即Q=o、e=io這時(shí)定時(shí)器輸 出 Uo二。 7端D為放電端，當(dāng)基本RS觸發(fā)器的5二1時(shí)，放電晶體管v導(dǎo)通, 外接電容元件通過(guò)V放電。555定時(shí)器在使用中大多數(shù)與電容器 的充放電有關(guān)，為了使充放電能夠反復(fù)進(jìn)行，電路特別設(shè)計(jì)了一 個(gè)放電端D。8端U為電源端，可以在4. 5V-一16V范圍內(nèi)使用，若為CMOS 電路，則庭二3V18V。18273645圖2555定時(shí)器引出端功能表符號(hào)功能符號(hào)功能TH高觸發(fā)端OUT輸出TR低觸發(fā)端R復(fù)位D放電端C

8、O控制電壓555定時(shí)器功能表THTRROUTV00導(dǎo)通%U DDu DD10導(dǎo)通lJ DD1原狀態(tài)原狀態(tài)11關(guān)斷集成計(jì)數(shù)器74LS161計(jì)數(shù)器是用來(lái)累計(jì)時(shí)鐘脈沖（CP脈沖）個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。在 電路中，能夠記憶輸入的脈沖個(gè)數(shù)，內(nèi)部的基本計(jì)數(shù)單元是由觸發(fā)器 組成的。它是數(shù)字系統(tǒng)中用途最廣泛的基本部件之一，幾乎在各種數(shù) 字系統(tǒng)中都有計(jì)數(shù)器。它不僅可以計(jì)數(shù)，還可以對(duì)CP脈沖分頻，以 及構(gòu)成時(shí)間分配器或時(shí)序發(fā)生器，對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)、程序控制操 作。此外，還能用它執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算。一、管腳功能介紹Vqc TC Q0 Q O2 O3 GET PER同同同府國(guó)|同774LS161R CP Pg P| ?2

9、P3 CEP GUD圖3輸入輸出CPCrLDCTDoDAA0 Q Q 2X0XXXXXXX0000T10XXdodd.d.do di di d.X110XXXXX保持X11X0XXXX保持T1111XXXX計(jì)數(shù)表從表1可知，74LS161具有如下功能：1）異步清零。當(dāng)清零控制端己=0時(shí)，立即清零，與CP無(wú)關(guān)。2）同步預(yù)置。當(dāng)預(yù)置端場(chǎng)=0,而己=1時(shí)，在置數(shù)輸入端dDDD, 預(yù)置某個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)在CP脈沖上升沿作用下，將dDD4端的數(shù) 據(jù)裝入計(jì)數(shù)器。3）保持。當(dāng)己=15=1時(shí)，只要控制端和。廠(chǎng).中有一個(gè)為電平, 就使每級(jí)觸發(fā)器處于保持狀態(tài)。4）計(jì)數(shù)。當(dāng)LD = Cr=cTp=cTt=時(shí)，電路為四位

10、二進(jìn)制加法計(jì)數(shù) 器。在CP脈沖作用下，電路按自然二進(jìn)制遞加，即由OOOOtOOOIt T1111。當(dāng)計(jì)到1111時(shí)，進(jìn)位輸出端C。送出進(jìn)位信號(hào)（高電平有效）， 即0000 CT f5）功能擴(kuò)展。74LS161有異步清零端己，利用反饋歸零法，可組成 任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。另外，74LS161有預(yù)置控制端Z5和預(yù)置輸入端利用反饋預(yù)置法也可組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。多片74LS161可以用控制端Cy；和C/V進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展。譯碼顯示器74LS4一、74LS48芯片介紹74LS48是BCD碼4線(xiàn)7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，該器件具有OC輸出， 內(nèi)部有2KQ的上拉電阻，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼顯示器。該器件 輸入信號(hào)為8421

11、BCD碼，有四個(gè)輸入端A&AA），輸出端K、H、 H、匕、匕、匕、匕共七段。有三個(gè)附加控制端反、兩。 官端為燈測(cè)試端，低電平有效。在消隱輸入端面接高電平條件下， 當(dāng)LT=O,旬/ RBO=I時(shí),無(wú)論輸入端A&AA）為何值，K匕輸 出全為高電平，顯示“8”字型，說(shuō)明七段顯示器是好的。此功能用 于測(cè)試LED顯示器，函端為滅零輸入端，低電平有效。若函=0, 在LT=L 57=0條件下，當(dāng)輸入端&4AAo=。時(shí)，輸出匕匕. 全為低電平，可使共陰LED顯示器熄滅。不顯示任何數(shù)字。當(dāng)訝=1、 旬=1、麗=1時(shí)，如輸入A A .A。為8421BCD碼時(shí)，輸出K匕 的高電平與輸入代碼對(duì)應(yīng)，相應(yīng)顯示09。消隱輸

12、入端可具有最高級(jí)別的控制權(quán)，當(dāng)切=0時(shí)，不管其他輸入端和&AA。為何值， 輸出端匕,匕,均為低電平，共陰顯示器熄滅。另外，該端好有第二 個(gè)功能滅零信號(hào)輸出端，記為麗。當(dāng)輸入a&AA,=。時(shí)，且兩=0時(shí)，此時(shí)做輸出低電平。若將商和而配合使用，很容 易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示時(shí)的滅零控制。例如對(duì)整數(shù)部分，將最高為的 兩接地，這樣當(dāng)做高位為零時(shí)“滅零”，同時(shí)初輸出低電平，使 下一位的函為低電平，故也具有“滅零”功能；而對(duì)于小數(shù)部分， 應(yīng)將最低為的福接地，高位的兩懸空或接高電平，低位的頑接 至高位的福。74LS48可直接驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管，而不需要外 接限流電阻。Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774LS4

13、8dd、顯 光 接為 管 的二、半導(dǎo)體數(shù)碼管（LED數(shù)碼管）利用磷碑化鉉做的PN結(jié)，當(dāng)外加正向電壓導(dǎo)通時(shí)，可將電能裝 換成光能，因此，單個(gè)PN結(jié)可以封裝成發(fā)光二極管，多個(gè)PN結(jié)可 以封裝成半導(dǎo)體數(shù)碼管。發(fā)光二極管的工作電壓為1.53V,工作電 流為910mA,調(diào)節(jié)工作電流的大小可以改變發(fā)光亮度。半導(dǎo)體數(shù)碼管有七字段，如圖5所示，每字段為一個(gè)發(fā)光二極管?？刂撇煌侄伟l(fā)光，可顯 不同的字符。例如，當(dāng)a、b、c e、時(shí)，顯示0。b、c是時(shí), 示半導(dǎo)體數(shù)碼管中七個(gè)發(fā) 二極管有共陰極和共陽(yáng)極兩種 法。如圖（6、7）所示，在圖 所示的數(shù)碼管中有兩個(gè)空腳， 公共端。在共陰極接法的數(shù)碼 中，公共端為七個(gè)發(fā)光二

14、極管陰極，使用時(shí)應(yīng)將陰極公共端通過(guò)限流電阻R （約為300。）接地, 當(dāng)ag端為高電平時(shí)，各字段發(fā)光。同理，共陽(yáng)極接法中，七個(gè)發(fā) 光二極管的陽(yáng)極為公共端，公共端應(yīng)通過(guò)限流電阻R （約為300。） 接電源，ag端為低電平時(shí)各字段發(fā)光+ 5v 0bC d e 一g圖7共陽(yáng)極數(shù)據(jù)選擇器74LS15174LS151數(shù)據(jù)選擇器介紹：74LS151為具有選通輸入，互補(bǔ)輸出的8選1數(shù)據(jù)選擇器。該選 擇器有三位地址碼A。、A、A/八個(gè)數(shù)據(jù)輸入端o。、D、眼眼 。4、。5、。6、DM個(gè)選通輸入端*，低電平有效及互補(bǔ)輸出端 Y和T。當(dāng)曲二0時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器可根據(jù)地址碼的要求從D。D,中選取 一個(gè)需要的數(shù)據(jù)輸出。如&

15、 A A）=000時(shí)，輸出Y=D。，討二乙，如 & A A。=001時(shí)，輸出Y二D/討二萬(wàn) 其余類(lèi)推；當(dāng)*二1時(shí)，輸 出Y=0,討二1,數(shù)據(jù)選擇器不工作。（如圖8所示）74LS1 罷光電液位傳感器74LS1 罷光電液位傳感器的構(gòu)成：包括浮子、磁鐵、支架、線(xiàn) 性輸出的霍爾元件傳感器(4)、放大電 路，霍爾元件傳感器(4)設(shè)置在支架(3) 的上部，磁鐵(2)設(shè)置在霍爾元件傳感 器(4)的下方，磁鐵(2)與浮子(1)連 接；霍爾元件傳感器(4)的輸出端通過(guò) 放大電路與顯示儀表的輸入端連接。霍爾元件傳感器為線(xiàn)性輸出的霍爾元 件傳感器，因此，該液位傳感器輸出變化的線(xiàn)性度好，測(cè)量精度和分辨率高。光電液位傳

16、感器的特點(diǎn)：1.液面檢測(cè)準(zhǔn)確、高重復(fù)性、快速響應(yīng)。 液位的輸出只與光電探頭是否接觸液面（體）有關(guān)，與介質(zhì)的其它特性 （溫度、壓力、密度、電參數(shù)）無(wú)關(guān)，故液面檢測(cè)準(zhǔn)確、重復(fù)精度高; 響應(yīng)速度快,液面控制非常精確。2可制成多點(diǎn)液位傳感器。由于光電探頭體積相對(duì)小巧，可以在一個(gè)測(cè)量體上安裝多個(gè)光電 探頭制成多點(diǎn)液位傳感器、變送器。3高可靠性、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)。由于對(duì)傳感器內(nèi)部的所有元器件進(jìn)行了樹(shù)脂澆封處理，傳感器內(nèi) 部沒(méi)有任何機(jī)械活動(dòng)部件，因此傳感器可靠性高、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)。4免調(diào)試、免校驗(yàn)，直接安裝即可應(yīng)用。由于液位信號(hào)輸出只與液體是否接觸光電探頭有關(guān)，與其它因素 無(wú)關(guān)，因此不需調(diào)校，可直接安裝使用。

17、5適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。真空、壓力環(huán)境、易燃易爆場(chǎng)合，以及特殊的液體環(huán)境如：湍流、 氣泡、振動(dòng),蒸汽，GDY-系列液位傳感器均可適應(yīng)。6適應(yīng)特種容器安裝。光電探頭體積超小，可分開(kāi)安裝在狹小空間中適合特殊罐體或容 器中使用。測(cè)量方式:關(guān)鍵點(diǎn)、上下限位點(diǎn)、多點(diǎn)準(zhǔn)分布式液位測(cè)量及監(jiān)控;光電液位傳感器的原理:光電液位傳感器內(nèi)含光電觸發(fā)電路輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，指示有/無(wú)液 位。工作模式為傳感器內(nèi)部光反射原理，一個(gè)發(fā)光二極管(LED)和光接 受三極管被包含在傳感器前端的半球頂內(nèi)。當(dāng)沒(méi)有液體時(shí)，光線(xiàn)反射 到接收管通過(guò)球頂，當(dāng)沒(méi)有液體時(shí)，光線(xiàn)在球頂內(nèi)部發(fā)生部分折射出 球體內(nèi)，引起接收管輸出變化，這種液面測(cè)量方法，能即

18、時(shí)反映液面 變化。光電液位傳感器ZSP-439的介紹產(chǎn)品名稱(chēng)：光電液位傳感器產(chǎn)品型號(hào)：ZSP-439壓力型產(chǎn)品特點(diǎn)：ZSP-439壓力型光電液位傳感器，是點(diǎn)液位光電傳感器中的耐壓款式;獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使其可以適應(yīng)工作壓力高達(dá)15. 3Mpao可直接輸開(kāi)關(guān) 量輸出，與變送儀表組合應(yīng)用；亦可直接選配具有常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)繼 電器，驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，制成直控液位開(kāi)關(guān);使用上極其靈活方便。材質(zhì)： 外殼為不銹鋼，光電探頭為樹(shù)脂封裝；工作溫度上限為100C。靈敏 度高，耐腐蝕,可適合各類(lèi)潔凈低粘度液體液位的測(cè)控；廣泛應(yīng)用于食 品飲料、水處理、酒及酒精制造行業(yè)以及各種潤(rùn)滑油、醫(yī)療透析設(shè)備 的液位檢測(cè);機(jī)械加工設(shè)備有

19、無(wú)潤(rùn)滑油和切削液檢測(cè);重型機(jī)械、發(fā)電 機(jī)組、鐵路設(shè)備的油箱液位檢測(cè)以及對(duì)管道內(nèi)液體是否充滿(mǎn)進(jìn)行檢 測(cè)。性能參數(shù)： cncom. net殼體材質(zhì)：不銹鋼；光電探頭：樹(shù)脂；安裝規(guī)格：M16*l或按客戶(hù)要求；插入深度A: 6mm或按客戶(hù)要求；工作壓力：0 to 15. 3Mpa;工作溫度：-20C100C;供電電壓：12VDC或按客戶(hù)要求；電流消耗：40 mA;輸出：開(kāi)關(guān)量：高電平12VDC,低電平0VDC;或繼電器輸出；重復(fù)精度：0. 5mm ;電纜長(zhǎng)度：1.2米；電纜芯數(shù)：開(kāi)關(guān)量：3芯，電源（0、V+ ），輸出（U）；繼電器：5芯，電源（0、V+ ）,輸出（C、NO、NC ）;安裝尺寸：訂貨說(shuō)明

20、：（型號(hào)）一（安裝規(guī)格）一（插入深度）一（供電電壓）例 如： 型號(hào)為：ZSP-439；安裝尺寸為M16*l；插入深度為6mm；輸入電壓 為12VDC 。第二部分單元電路介紹第一板塊：占空比可調(diào)的多謝振蕩器工作原理：多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，o 在自身因素 .C的作用下，電路就在兩個(gè)暫態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。接通電源后，電容兩端電壓尸0,故TH端與肅端均為低電 平，RS觸發(fā)器置(Q=l, g=0),輸出。為高電平，放電管V截止。當(dāng)電源剛接通時(shí)，電源經(jīng)R、R對(duì)電容C充電，使其電壓區(qū)按指數(shù) 規(guī)律上升到時(shí)，則RS觸發(fā)器置0(Q=0, g=l),輸出。為低電平, 放電管V導(dǎo)通，我們把，從上升到UDD這段時(shí)間內(nèi)電路的狀 態(tài)稱(chēng)為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間4的氏短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充 電時(shí)間常數(shù)了充二(R + R)Co由于放電管V導(dǎo)通，電容C通過(guò)電阻R/口放電管放電，電路進(jìn) 入第二暫穩(wěn)態(tài)。放電時(shí)間常數(shù)dC。隨著C的放電，.下降到:Uw時(shí)，RS觸發(fā)器置1 (QF, 2=0),輸出。為高電平，放電管V 截止，電容c放電結(jié)束，u庭再次對(duì)電容c充電，電路有翻轉(zhuǎn)到第一 暫穩(wěn)態(tài)。如此反復(fù)，則輸出可得矩形波形。調(diào)節(jié)電位器Rw，即可 改變R和R得值，并 使占空比得到調(diào)節(jié)，當(dāng) RF時(shí),D二：(此時(shí), 電路輸出方波。D=R+RR+2RTD=R+RR+2RT二（R+2R）CL2當(dāng)三端輸出高電平時(shí)，揚(yáng)聲器 發(fā)