数电课程设计-八路呼叫器的设计

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,华南理工大学广州学院,数电课程设计的目的：,本设计以数字逻辑电路技术为基础，设计并制作,8,路呼叫器。采用了,74ls147,、,74ls192,、,74ls04,、,74ls30,、,cd4511,、,555,计时器、数码管、电阻、三极管、电容、按键等器件。该电路能当某一路有呼叫时，能显示该路的编号，同时给出声光报警信号，报警时间为,2s,左右，报警状态可以手动用按键切除。,八路呼叫器的设计,1,设计,要求,2,设计,要求解读,3,设计方案选择,4,电路,设计,八路呼叫器的设计,当,某一路有呼叫时，能显示该路的编号，该编号由数码管显示，要能够进行锁存；,某,路有呼叫时，要给出声光指示信号，指示时间为,2S,左右，指示状态可以通过按键（而不是开关）手动切除；,按照,以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用,Multisim,或,OrCAD/PspiceAD9.2,进行仿真,，（,或用,万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设,计,报告,；,）,电源,：,220V/50HZ,的工频交流电供电。设计一个可满足以上设计需求的直流电源，不需要制作。,1,设计要求,2,设计要求解读,当,某当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到优先编码器中进行编码，编码器信号通过锁存器经锁存后输入到译码器，然后译码器在输出到显示电路，显示这一路的编号。同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生,2s,的报警信号，报警状态可以手动通过按键消除。当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的,过程。,电路主要有,编码,/,锁存,/,锁存控制,/,译码,/,显示电路、单稳态电路、手动控制电路,/,报警电路、直流电源,部分构成,。,2,设计要求解读,编码,/,锁存,/,锁存控制,/,译码,/,显示电路,:,当某一路有呼叫时，编码器将呼叫信号编码送入锁存器，然后锁存器锁存信号并传给译码电路，最后在数码管上显示出来。,单稳态电路：,将锁存控制信号转换为宽度为,2S,的脉冲信号，用来触发报警电路。,手动控制电路,/,报警电路：,当脉冲信号到来时，通过蜂鸣器报警，并且报警电路可以通过手动方式取消报警信号以及数码管清零。,直流电源部分：,为设计电路提供,5V,电源。,3,设计方案选择,当,某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到优先编码器中进行编码，编码器信号通过锁存器经锁存后输入到译码器，然后译码器在输出到显示电路，显示这一路的编号。同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生,2s,的报警信号，报警状态可以手动通过按键消除。当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程。,3,设计方案选择,图,1,设计方案原理图,4,电路设计,1,编码,/,锁存,/,锁存控制,/,译码,/,显示电路,图,2,编译显电路图,4,电路设计,当,J1J8,中有一个按键被按下时，优先编码器的输出端会有相应的编码输出。同时由于按键的输入，会使八输入与非门,74ls30,输出高电平,。,该,信号经过下一个非门后会使锁存器,74ls192,中的置数端,LD,处于低电平，锁存器便可以将编码器的输出锁存起来,。,因为,存在竞争和冒险的情况，即应用,74ls192,和锁存控制构成八输入与门加一个非门，这样会造成达到,74ls192,的置数信号与置入信号时序不同步，结果表现为当按键按下并恢复后后，达到,74ls192,的锁存信号还存在，但是置数信号已经过去,，,4,电路设计,锁存器,不能锁存所需要的信号而是所存了之后的低电平信号。因而必须在译码器输出端接一个,RC,电路用来达到延时的效果，使信号能成功锁存。,显示,电路中，将锁存器中,74ls192,的,QA,、,QB,、,QC,、,QD,分别送入译码电路即可，然后译码,/,驱动电路驱动七段显示数码管就可以显示了,。,4,电路设计,显示信号输入部分,J1J8,选用,3*3,小按键，,R1R8,选用,10k,、,1/4W,限流电阻，用于保护电源，防止短路。优先编码器选用,74ls147,。如编码器采用,74ls148,（八线,三线编码器），按下第一个按钮，在显示器上将会显示,“,0,”,，按下第二个按钮，在显示器上将会显示,“,1,”,，以此类推。,RC,电路中，选用,1k,、,1/4W,的电阻，,100nF,容量的电容，因为当,RC,过大时，所造成的延时会太长，就是锁存信号已过，而置数信号没到的情况，同样会造成锁存不了所需的信号,。,4,电路设计,由于,译码器必须与七段显示数码管相配合使用，因此该电路中译码器选用,CD4511BCD,译码器，此外考虑经济性，故而不选用,74ls48,。在接入,LED,显示器 的同时，必须串联接入限流电阻。由计算可以知道，接入,300,左右的工作电阻就可以达到要求了。所以在,cd4511,和,LED,显示器之间，每接入七个,300,、,1/4W,大小限流电阻。七段显示数码管选共阴极。,锁存控制电路由于实际中没有八输入与门，考虑可行性，可以由,74ls30,八输入与非门加一个非门构成需要的功能，,R9,选用,50,、,1/4W,电阻。,4,电路设计,2,单稳态电路,通过,单稳态电路为后续电路提供一个,2s,的脉冲信号,。,首先,，锁存控制信号在无呼叫输入时，为高电平,。,当,有信号输入时，锁存控制信号变为低电平，从而触发,555,定时器产生一个持续时间为,2s,的脉冲,。,此,脉冲只和与,555,集成块构成,2s,定时器的电容,CI,、电阻,R10,有关，以锁存信号下降沿触发，当锁存信号回到高电平时对此脉冲无影响。,4,电路设计,图,3,单稳态电路图,4,电路设计,555,构成的,单稳态触发器的,输出脉冲宽度,t,W,等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻,R,和电容,C,的大小,。,t,w=1.1RC,实现所需要的,2S,的触发脉冲，产生,2S,的脉冲信号来报警。,将,电阻,R,选为,100k,，电容为,18,F,.,4,电路设计,3,手动控制电路,/,报警电路,通过,一个按键，手动的切除报警信号，并且对数码管显示数字进行清零。该功能的实现，是通过一个按键，一端接高电平，一端接低电平,。,当,按键不接通时，为双输入与门的一输入端提供高电平；当按键按下接通时，为其提供一个低电平,。,与门,另一输入端接,555,定时器输出端口，因此，当,555,定时器输出高电平，三极管导通，蜂鸣器报警时，按下按键可以使与门输出低电平，使三极管截止，蜂鸣器报警信号切除，同时给出的低电平信号作用于锁存器,74ls192,的清零端，使显示器清零。,4,电路设计,图,4,手动控制电路,/,报警电路,4,电路设计,蜂鸣器,用发光二极管,代替，当,U10,的与单稳态输出相连的输入端由低电平变为高电平时，发光二极管亮，即为报警信号。非门输出端为高电平，当按下清零按键,J9,是，发光二极管灭，同时非门输出高电平时锁存器清零，以致数码管清零,。,二输入与门选用,74ls08,，驱动蜂鸣器的三极管选,NPN,管，基极所加的限流电阻,R12,选用,50,，与按键相连的限流电阻,R24,的阻值选,10k,。,4,电路设计,4,直流电源电路,图,5,直流电源原理图,直流,稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路,组成。,图,6,直流电源电路图,4,电路设计,220V/50HZ,的工频交流电供电，最后输出,5V,的直流电源。稳压电路部分由三端集成稳压管,7805,来,稳压。,整流,部分选用四个二极管组成桥式整流电路，经过电容,C2,、,C3,滤波最后输出,5V,直流电压。经计算的,C1=4.7,F,C2=4700,F,C3=0.33,F.,谢谢！,