可预置的定时显示报警系统5.docx

课程设计（论文）任务书 1课程设计（论文）成绩评定表 III中文摘要 IV1设计任务描述 11.1设计题目 11.2设计要求 11.2.1设计目的 11.2.2基本要求 11.2.3发挥部分 12设计思路 23设计方才匡图 34各部分电路设计及参数计算 44. 1振荡器 44.2分频器 54.3计数器电路 54.4锁存器电路 64.5锁存控制电路 74. 6译码显示电路 74.7报警电路 85工作过程分析 106元器件清单 117主要元器件介绍 127. 1 555定时器 127.2十进制可逆计数器74LS190 137.3分频器 147.4集成数值比较器74LS85 15小结 17致谢 18参考文献 19附录A1逻辑电路图 20附录A2实际接线图 211设计任务描述1.1设计题目：可预置的定时显示报警系统1.2设计要求1.2.1设计目的仃)掌握可任意预置时间的显示报警系统的构成、原理与设计方法;(2)熟悉集成电路的使用方法1.2.2基本要求(1) 设计一个可预置30秒的显示报警系统(2) 时间显示系统为按秒减法或加法计数均可；当计数到第30秒时显示的时间数字 开始闪烁(闪烁频率为4Ilz),直到归零为止；(3) 计数归零时发出声音报警信号并能准确地预置和清零。

1.2.3发挥部分(1) 每隔5秒显示一次吋间(30秒、25秒，……,0秒显示)，系统能准确地预置和 清零；(2) 双报警电路，(启动与到时各报警一次)；2设计思路设计一可预置吋间的定吋显示报警系统，可预置吋间我想到了可逆计数器，对计数器 输入秒赫兹CP脉冲使其从预置好的数字开始倒数直至到0计数结束来达到一个定吋的目 的，将计数器的输出端接到译码器然后将译码器接到LED显示器上来达到显示的设计求, 最后就是报警了报警应该是有光亮或者声音做为报警提示具体设计思路是这样的，首先计数器要工作 需要CP脉冲信号，用555定时器连成多谐震荡器来输出脉冲信号，但是由此产生的信号 频率过大，而我需要的是一个1赫兹的脉冲将计数器接成秒表，所以考虑到用分频器，计 数器同样可满足需要，分出需要的频率后就改连到计数器上了，因为是一个定时报警系统, 我认为用倒计时来显示比较好看，所以考虑要用两个可逆的计数器来做定时•用，当最后计 数达到要求时需要报警，也就是要把报警的触发信号找到，我觉得如果用比较器或者门电 路可以达到要求，就是将计数器的输出与预置好数值的比较器进行比较两数若相等的话就 可以输出触发信号来激活报警器发出警报，若用门电路我考虑可以将最终时间点的一些特 殊输出端接至一门电路用门电路来控制满足条件时的道通从而触发报警器工作，最后的部 分就是报警系统了，报警也就是发声或发亮也就是需要一个高电平来激励喇叭或灯光，单 稳态电路可以达到这个要求，在稳态时电路输出低信号这时报警系统是不会被触发的，直 到外来触发信号岀现并口触发单稳态电路进入暂稳态，这吋单稳态电路就会输出一个高电 平来激活报警系统报警，并口单稳态电路的暂稳态在保持一段吋间后会自动恢复到稳态， 也就是报警可以自动停止，这个单稳态电路部分，555定吋器一样可以达到要求，接下来 就是报警的声咅了，考虑到高电平只是一个1的信号所以我在单稳态电路与喇叭之间加一 个BJT三极管来发达输出的信号。

基本要求上述部分就可以满足了，然后就是发挥部分，首先是不想让LED显示器显示所有 的数字，而是30、25、20……05、00,来显示所以考虑到用锁存器，锁存器的功能也就是 锁住要求存储的数据并且输出出去同时还可以阻止计数器继续向译码器输送信号，这样也 就可以达到要求的5秒一显示数字的要求以上就是我对可预置时间的定时报警系统的大体设计思路3设计方框图4各部分电路设计及参数计算4・1振荡器振荡器我选用的是555定时器改装而成的多谐振荡器，其输岀频率为1.43_ (Ri+2R2)G因为频率太小不能起振而频率过大又需要过多的分频器，所以我将频率定为1000Hz,使用 电阻分别为R1=4.3KQ R2=5KQ OO.lpF,经过计算可得出的正是我所假定的1000Hz频 率4.3kQR1100nF10nFCfvccRST OUTDISTHR 555_VITRICONGND图4.10 555多谐振荡器的逻辑电路4. 2分频器由于电路所需要的频率为1Hz,而振荡器多产生的频率过高，所以需要用分频器进行 分频然后使用，实际上分频器也就是计数器，将三个十进制计数器级联后，用前一个计数 器的进位信号来控制下一个计数器的工作与否，由于我选用的计数器是74LS160它一个用 上升沿控制计数的而进位信号结束时才应该是有效信号，所以我在两个计数器之间加上一 个非门，这样输出信号每经过一个计数器频率就会降为原来的1/10,所以原来的1000Hz 频率信号在经过3个计数器后便可以得到我所需要的1Hz的信号。

图4.20分频器的逻辑电路3 &般8宀 U19AV74LS04D卜QZIL口 Zu xntu a vol:〜74LS160Doua ll第龍5V4・3计数器电路因为是一倒计时电路所以我选用了一个十进制可逆计数器74LS190作为我的计数器， 只要将它的U/D端接入低电平则该器件就可以进行减计数的功能了，由于是30秒的倒计 时，所以需要两块计数器分别来充当秒的十位和秒的个位，然后将秒个位计数器的CP信 号输入端接到分频器分频得出的1Hz信号，由这个信号来驱动秒个位计数器工作，再用秒 个位计数器的借位信号作为CP信号输送给秒十位的计数器，这样秒个位计数器就可以每 秒减掉一个数，当秒个位每减满-1 •个数会想秒-1 •位计数器发出信号来驱动秒-1 •位计数器工 作，从而达到了一个倒数秒表的功能，也就是我所需要的一个计时电路64176319图4.30计数器的逻辑电路4・4锁存器电路为了能够达到每5秒在LED显示器上显示一次时间的效果，需要加上一个锁存器，在 这里我用了 74LS77这个器件，据我的了解其实它就是一个4块D触发器的集成产品，在 器件上有四个控制端分别用来控制4个D触发器的工作状态，因为D触发器是输入什么输 岀就是什么，所以四个控制端就分别控制四个D触发器的D端是否与外电路向连，从而达 到读取存入输岀与将储存数据输岀两种状态，在这部分里通过控制使其每5秒开通一次以 储存一次并将存入数据输出给译码器从而达到显示30、25、20、15、10、05、00这儿个 倒计时点的目的。

23 27rQ:_IOLL—0、coc\―IoLT—Ird600Q(N (N mN O OO0 NrdIONwTo00QN0(N COIZNBTQ0074LS77WU13 74LS77WCN O H O H Z O CM CO O Q Q H > Q Q Z图4.40锁存器的逻辑电路4. 5锁存控制电路该电路所要完成的工作是控制锁存器何时开通何时关断，因为锁存器是每5秒开通一 次，所以这个控制电路就需要每5秒对锁存器发出一个信号使其工作一次，这部分电路我 是用比较器来完成的也就是用两块比较器来比较秒个位计数器输岀的信号是5或者是0然 后将比较相等的结果输送给锁存器要求存储数据，比较器我用的是74LS85先在其中一块 置数为5然后将另四个输入端接到秒个位计数器的四个输入端上这样每当秒个位到达5的 时候就可以比较出一个相等的结果，我用这个结果作为信号送给锁存器当作开关信号，同 理将另一块比较器先置数为0然后在将它的另外四个输入端再接到秒个位计数器的四个输 出端上当比较结果一致的时候这个信号也是一个对锁存器有效的信号再送给锁存器要求 存储数据，因为有两块比较器工作而只会有一块会输出有效正确信号，而锁存器的控制端 又是低有效所以我用了一与非门将两个比较器的输出连到一起，如果没有正确信号与非门 后会输出一个高信号这时就会阻止锁存器开通，只要任意一个比较器输出有效结果与非门 就会输岀一个低信号给锁存器要求工作，这样也就达到了这部分电路所要完成的结果。

U10U974LS85D74LS85Dmm cqohv fflIoqCQHJQCQJL0咸半丰 flJ*H H oo5V图4.50锁存控制逻辑电路4・6译码显示电路这部分电路所要完成的工作是将计数器所记录的吋间显示出来，首先LED显示器是无法直接从计数器读取数据进行显示的，所以在计数器和显示器中间需要加上一个译码器， 译码器我选用的是七段显示译码器74LS78,它是一个共阴极译码器所以对应的我用了一个 共阴极的LED显示器，所谓的共阴极就是把显示器里所有二极管的阴极接到了一起并且接 地，所以译码器输岀的应是高信号CA"ca"A B C D E F G HU17O>sOOQOWo0OOQIogICQ insU15 74LS48D27图4.60译码显示逻辑电路00aNo oehicq〜〜J7I〜Q01174LS48D4・7报警电路这部分电路所要完成的工作也就是这次课程设计最后的要求了，在最后达到预定要求 的时候需要发出警报进行提示，在这里我乂用到了 555定时器，这里我把它改装成了单稳 态电路，用前面计时器应发出的有效信号对它进行控制，用555连成的单稳态电路在稳态 期间会从555定时器的3脚输出低电平，后面所接的喇叭（此处用电阻代替）是不会响的, 当计数器计到00的时候，两块计数器的借位端会同时发出借位信号，借位信号为高所以 我用与门连接这样满足要求的信号才会被输出来，但是555单稳态电路的触发信号是一个 下降沿也就是低信号，需要在与门后加一非门，所以我就直接用了一个与非门来连接计数器与报警电路，当计数器计到00的时候就会有高信号通过与门在经过非门形成低信号对 单稳态电路进行触发，触发后单稳态电路会进入暂稳态，这时就会从555定时器的3脚输 出一段高电平，这个高电平就可以用来驱使喇叭发声进行报警。

该单稳态电路的报警持续时间为Tw=1.1RiC我使用R尸100MC=0.1 pF得出这个单稳 态电路的持续报警时间为11秒图4.70报警器逻辑电路5工作过程分析该电路的工作程序是这样的，首先由555定时器该装成的多谐振荡器开始工作产生矩 形脉冲信号，然后这个高频信号经过三个分频器后会分岀该电路工作所需要的1Hz的CP 脉冲信号路开始工作后，首先秒个位计数器开始接受1Hz的CP信号进行减计数，当减掉10 个数后秒个位计数器会从借位端向秒十位计数器发送一个高电平的信号，将其作为CP信 号要求秒十位计数器开始计数，同时秒个位的输出端还连到两块比较器上分别与0和5进 行比较，比较相等后。