8路呼叫器1Word格式文档下载.docx
《8路呼叫器1Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8路呼叫器1Word格式文档下载.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。
2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；
进一步掌握电子仪器的正确使用方法。
3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。
4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。
5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；
培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二、设计内容、要求及设计方案
1、任务
设计并制作一个8路呼叫器。
2、基本要求
1）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。
2）报警状态可以手动切除。
3、设计方案
呼叫器原理框图如图1所示。
如果某一路有呼叫请求，则该呼叫信号被送入8-3优先编码器进行编码，编码输出经锁存后，送入显示电路，显示这一路的编号。
同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生脉宽大约2s的脉冲信号控制多谐振荡器，多谐振荡器输出2s的声音信号，报警状态可以用手动按键消除。
图1呼叫器原理框图
三.设计思想和元器件选择
我们用74LS148作为编码器，然后通过一个锁存器74LS373来将输出端锁存起来，再将输出的Q2,Q1,Q0分别送入译码/驱动电路中,然后译码/驱动电路驱动七段LED就可以显示了.另一方面,我们利用一个555定时器制作了单稳态触发器,将锁存控制信号转换为宽度为2S的脉冲信号.此外,我们还利用两个555定时器制作了手动控制及报警电路.
四.我设计的单元电路
手动控制电路/报警电路
（1）报警电路
这里我们采用555定时器构成多谐振荡器，为发音器输入信号，构成报警电路。
555定时器构成多谐振荡器原理图如图所示,将555与三个阻、容元件如图连接，便构成无稳态多谐振荡模式。
与单稳模式不同之处仅在于触发端（2脚）接在充、放电回路的C上，而不是受外部触发控制。
多谐振荡器的原理介绍:
用555定时器构成多谐振荡器的电路和工作波形如图:
接通电源后，电容C充电。
充电回路是VCC—R1—R2—C—地，
按指数规律上升，当
上升到
时（TH、
端电平大于
），输出
翻转为低电平。
是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，
按指数规律下降，当
下降到
端电平小于
），
输出翻转为高电平,放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得
电容C放电时间为：
（输出高电平时间）
电容C充电时间为：
（输出低电平时间）
振荡周期
在这里我们需要产生一个持续2秒的多谐震荡波输送给发音设备，采用的是输入信号控制Rd复位控制端，当输入信号为高电平时，电路开始震荡，输入为低电平时，停止震荡。
当输入信号产生一个2秒的高平信号后，使震荡器实行震荡2秒，震荡周期为0.2秒，
各参数为R1=R2=1KC=90uf
输入与输出波形如图
原理接线图为
（2）手动控制电路
手动控制电路的作用是在报警状态能够通过按键手动消除报警
在这里我采用了单稳态电路来取代简易开关设置，单稳态电路原理见后面介绍。
开关接线图为
这里的开关采用触发式的，既可以自动还原，省去了手动还原使系统正常工作这一步骤。
当开关产生一个触发信号后，电路产生一个2秒的高电平，经过非门，于是生成与报警信号相反的低电平信号，再经过与门，而使震荡器的的输入信号改变为低电平，消除报警。
触发信号与输出信号波形
加入开关后的报警输入信号和震荡信号波形为
D
手动控制电路/报警电路总图为
五.其他单元电路的设计原理
1.编码电路
8线—3线优先编码器74148
引脚图分别如图1-1（b）所示，其功能如表1-2所示
（b）引脚图
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。
此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。
当EI=0时，编码器工作；
当EI＝1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。
这种情况被称为输入低电平有效，输出也有低电平有效的情况。
当EI为0，且至少有一个输入端有编码请求信号（逻辑0）时，优先编码工作状态标志GS为0，表明编码处于工作状态，否则为1。
由功能表可知，在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端（优先级别最低位）有低电平输入时，A2A1A0均为111，出现了输入条件不同输出代码相同的情况，这可由GS的状态加以区别，GS＝1时，表示8个输入端均为无低电平输入，此时A2A1A0＝111为非编码输出；
GS＝0时，A2A1A0＝111表示响应输入0的输出代码，A2A1A0＝111可编码输出。
EO只有在EI为0，且所有输入端都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的EI连接，以便组成多输入端的优先编码器。
从功能表不难看出，输入优先级别的次序依次为7，6，…，0。
输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比他优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。
例如，输入5为0，且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010，这就是优先编码器的工作原理。
2.显示电路
锁存/锁存控制电路及四段数码管
（1）锁存器74LS373
74373是8D锁存器，如上图所示OC’是输出使能端，低电平有效，高电平时输出为高阻状态;
C端为锁存使能端，高电平时锁存输入数据，功能表如下表所示
OC’
C
D
Q
L
H
X
Qo
Z
1D到8D接161A和161B的ABCD端，从Q端输出，OC‘接地，C为输出使能端，接比较电路中运算放大器的输出端。
C端接1时，输出所输入的信号；
C端为0时，输出不变。
OC‘端接0保证输入正常。
（2）编码/锁存/锁存控制电路图
当S0~S7中某一个输出触发信号（触发信号为低电平）后,表明该路有呼叫,在74LS148的输出端有相应的编码输出.同时由于按键的按下,根据编码器74LS148的功能表可知,EO在EI为低电平时输出CONT=1,该信号使锁存器74LS373的C=1,锁存器将编码器的输出锁存起来.比如S1触发时,表明S1所在的这一路有呼叫,这时74LS148的数据输入端1输入触发信号,74LS148的输出对应的编码信号A2A1A0=001,锁存器将编码器的输出锁存起来,在锁存器的输出端输出Q3Q2Q1=000,再将锁存器74LS373输出的Q3,Q2,Q1分别送入四段LED就可以显示了;
另一方面,锁存器输出信号（输出端CONT）用于触发单稳态电路.
3.单稳态电路产生2秒报警信号
（1）由555定时器组成的单稳态触发器原理图如图1-5
图1-5单稳态触发器
电源接通瞬间,电路有一个稳定的过程,即电源通过电阻R向电容C充电,当Vd上升到2/3Vdd时,触发器抚慰,Vo为低电平,放电BJT导通,电容C放电,电路进入稳定状态.
若触发器输入端施加触发信号（Vs<
1/3Vdd）,触发器发生翻转,电路进入暂稳态,,Vo输出高电平,且BJTT截止.此后电容C充电至Vd=2/3Vdd时,电路又发生翻转,Vo为低电平,T导通,电容C放电,电路回复至稳定状态.
如果忽略T的饱和压降,则Vc从零电平上升到2/3Vdd的时间,即为输出电压Vo的脉宽tw
tw=1.1RC
这种电路产生的脉冲宽度可从几个微秒到数分钟,精度可达0.1%.
通常R的取值在几百欧姆至几兆欧姆之间,电容取值为几百皮法到几百微法.如果在电路的暂稳态持续时间内,加入新的触发脉冲,则该脉冲不起作用,电路为不可重复触发单稳.
（2）单稳态电路的作用是将锁存控制信号CONT（实际上是一个上升沿脉冲）转换为宽度为2S的脉冲信号.仿真中我们选用555电路实现单稳态电路,电路图如图1-6所示
图1-6
根据该电路脉冲宽度表达式
tw=1.1RC
取R=10K
根据1.1RC=2,则有C=182
取182
.
当锁存控制信号CONT输入一个高电平脉冲信号后，经过单稳态电路处理产生3秒的报警信号传入后面的单元电路。
五.八路呼叫器仿真总图
开关S3按键按下并按回来时,表明S3所在的这一路有呼叫,这时74LS148的数据输入端3输入低电平,74LS148的输出对应的编码信号A2A1A0=011,锁存器将编码器的输出锁存起来,在锁存器的输出端输出Q3Q2Q1=011,再将锁存器74LS373输出的Q3,Q2,Q1驱动七段LED就可以显示了,如图1-10所示;
另一方面,该信号（输出端CONT）用于触发单稳态电路.单稳态电路将锁存控制信号CONT转换为宽度为2S的脉冲信号,通过NE555实现,将其输入到多谐振荡器,再通过多谐振荡器输送给信号灯,采用的是输入信号控制Rd复位控制端，当输入脉冲信号为高电平时，电路开始震荡，输入为低电平时，停止震荡。
图1-10
LED显示3,且信号灯闪烁两秒灭去.
若重复以上操作,并将S8按下去,产生一个触发信号后，电路产生一个2秒的高电平，经过非门，于是生成与报警信号相反的低电平信号，再经过与门，而使震荡器的的输入信号改变为低电平，消除报警。
信号灯马上灭去.如图1-11所示
图1-11
即达成实验任务.
个人小结（包含出现的问题及分析解决）
姓名：
黄利天学号：
20051311
为期两周的电子实验设计即将结束，在此我将对这两周的付出及收获做个小结。
这次电子实验设计我和丁睿，肖弘月和马雯一组，我们的任务是设计一个八路呼叫器。
刚拿到这个课题时实在是很没头绪，实验设计毕竟和平时做的电子实验不同，不是简单地按照实验书上的电路图连线就能得出结果的。
一个课题可能涉及了不止一个知识点，这就要求我们熟练掌握所学知识并能灵活应用。
我们的课题主要包括单稳态电路，编码电路，锁存/锁存控制电路及四段数码管，报警电路，手动控制电路。
我所设计的部分是报警电路和手动控制电路，我用555定时器构成多谐振荡器,将555与三个阻、容元件如图连接，便构成无稳态多谐振荡模式。
在我设计的仿真图中,NE555和外围电路构成多谐振荡器调节R1,R2和C的参数选择一个合适的谐振频率.图中的非门用两输入与非门代替.在这里我采用了单稳态电路来取代简易开关设置，这里的开关采用触发式的，既可以自动还原，省去了手动还原使系统正常工作这一步骤。
整个实验设计过程总体来说是比较顺利的。
在老师的耐心解答下及与做同一课题的其他组同学的相互交流中，我们很快领悟到该课题的要点，明确了设计方案，也许因为课题并不算难，或者是我们对所涉及的知识点掌握得比较熟练，总之在第二天我们就在EWB电路仿真软件中得到了理想的实验仿真结果。
看到其他同学为了设计方案苦思冥想，我们着实为他们捏了把汗，同时也为自己在仿真设计部分的成功而感到欣喜。
拿到面包板和芯片等实验器材后，我们信心十足地开始了实际电路板的拼装，电路并不难，可连线却有些复杂。
眼看实验设计就要大功告成了，面对着纵横交错的线路，我们加倍的谨慎，不敢有半点马虎。
端着顺利连接成功的面包板踏进实验室，接下来是最后一个环节了---实验验证，蛮以为能够一次成功的，却不料遇见了不少仿真中不曾考虑过的问题。
一开始我们的LED显示器只有数字7可以正常显示，其他数字都得不到正常显示,我们把目光转移到开关上面,才发现开关功能不对,于是我们重新连接，得以正确显示。
在单稳态电路和多谐振荡电路上我们也遇到了问题，在经过几次的调试未果之后，我们开始考虑参数问题，果然在更换了元件之后，我们顺利的出结果。
虽然闷热的天气使人难免有些心浮气躁，几次实验下来都以失败告终，实验结果与仿真结果之间始终存在误差。
可我们并不灰心，尤其是当看见其他同学获得最终胜利时的喜悦表情，我们的信念更加地坚定。
在询问了指导老师后我们又静下心来仔细思考，最后终于实验成功了。
在这短短的两周里，我们一起使用面包板，一起剥导线连电路，通过此次实验设计，我的在实验中的实际操作能力得到了很大的锻炼，也进一步培养了我严谨的实验态度及良好的实验习惯。
同时我意识到了团队精神的重要性，相信在日后的生活和工作中都会受益匪浅。
我一定会继续努力，争取取得更大的进步。
升级会员 