可预置报警的设计.docx
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可预置报警的设计
唐山学院
数字电子技术课程设计
题目可预置报警器设计
系（部）信息工程系
班级12电信一班
姓名师英英
学号4120215139
指导教师王志秦王蕾
2014年7月7日至7月11日共1周
2014年7月11日
课程设计成绩评定表
出勤
情况
出勤天数
缺勤天数
成
绩
评
定
出勤情况及设计过程表现（20分）
课设答辩（20分）
说明书（20分）
设计成果（40分）
总成绩（100分）
提问
（答辩）
问题
情况
综
合
评
定
指导教师签名：
年月日
1引言
在新的世纪工业向着高集成，高自动化发展。
各类电器、电子设备的运用就尤为重要。
运用数电知识设计电子产品成为社会生活不可缺少的一部分，特别是在一些限时或者危险时刻作为一个提醒的重要工具。
由于数字技术在处理和传输信息方面的各种优点，数字技术与数字集成电路的使用已经成为构成现代电子系统设计的自动化越来越高。
可预置的定时显示报警电路是一种可以进行预置定时的报警电路，是今天工业控制领域、通讯设备、信息处理以及日常生活工作中常见的电路之一，而且它包含了电工与电子技术课程中的多数电器元件和数字电路的基本知识。
通过设定此定时报警器，我们能够从中更深刻的认识电子技术的发展和普遍应用，对以后的实际工程操作意义重大。
可预置报警器最开始可以进行预置报警时间，然后该电路进行计时，直到时间结束，进行光或声报警（本电路中选取的是光报警）。
用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装。
紧急救助、烟火报警、防剪线报警、煤气泄漏报警、保险柜防盗报警、货物仓库防盗报警、工厂重地、禁区防盗报警、金融部门防抢防盗报警、机关单位、机密档案防盗、商店商场物品仓库防盗报警、住宅小区联网防盗报警、家庭住宅、汽车停车库防警......
作为信息工程系专业的学生，从自身的发展来讲，模拟电路和数字电路相结合的各种集成电路，是自动化控制单元必不可少的内容，其使用的灵活性和强大的逻辑性也为我们开发大型设备提供保障。
电路仿真是利用EDA系统工具的模拟功能对电路环境和电路过程进行仿真。
这个工作对应着传统电子设计的电路搭建和性能测试，由于不需要真实环境的介入，因此花费少，效率高，而且结果快捷，准确，形象。
设计仿真电路能够提高独立设计能力，了解并掌握电子电路的一般设计方法，通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子软件的类型和特性，并掌握合理使用的原则，初步掌握普通电子电路的安装，布线，调试等基本技能，提高综合利用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，与人合作的能力，不断创新的能力，在设计中不断发现弱点，并总结提高，学会撰写课程设计总结报告。
此次课设一定会使使我们进一步了解了实践，把知识用到了实践中，为我们以后毕业设计工作需要提供了必须的基础。
2总体方案
2.1设计思路
可预置显示的报警系统，主要包括六个方面即脉冲发生器，计数器报警器，显示器，控制电路，门电路。
1.为实现以秒为单位的定时，首先需要秒脉冲，在这里我们用了Mutisim上自带的函数发生器。
2.秒脉冲产生之后，为实现定时，需要对其进行记数。
这里采用减数的方式。
选择器件是74LS190数目为三个，第一个演示百位数字可置0或1，而十位数
字可以执行预置数功能，三个为各位数字控制端，各个位输出为零时开始报警。
3.显示器为四位LED数码管组成。
4.控制电路可以控制计数，置数，清零功能。
5.门电路控制着报警器的输入端和最低位计数芯片的使能端。
6.为了实现报警器，用74LS77W进行控制。
在使能端接高电平时，D端有高电平输出时锁存电路，输出高电平触发光电报警器，开始报警。
2.2设计方框图
本设计电路具有显示报警功能，因而所需要的模块含有计时模块、报警模块、显示模块、时钟脉冲模块和控制模块五大模块共同构成。
如图2-2所示
3各部分模块设计及参数计算
3.1时钟脉冲
因此电路需要产生一个秒脉冲，因此直接用该软件上的信号发生器产生1HZ的秒脉冲，如图3-1所示
3-1函数发生器
3.2计时电路
3.2.1计数器的原理
计数器为可预置十进制可逆计数芯片74LS190N。
芯片有加减计数功能，本
电路采用减法计数。
为了能构成三位数递减将低位的借位输入端接入高位芯片的
使能输入端，当借位输出为0时，将向高位借位。
计数器的输出端接显示器数码
管.输入端A、B、C、D接控制电路。
LD为置数控制开关，接地时置数。
U/D接高电平为减法计数。
其管脚图如图3-1所示，功能表见表3-1。
图3-174LS190N管脚图
表3-174LS190N功能表
置数使能加减时钟工作模式
LOAD'CTEN'D/U'CLK
HLL↑加计数
HLH↑减计数
L×××置数（同步）
HH××保持（不变）
3.2.2倒计数器的设计
U/D接高电平时，减计数，当低位端发出借位脉冲，高位计数器才做减计数。
第3片74LS190N成1秒减计数电路（即个位），第2片74LS190N构成10秒减计数电路。
因此使信号发生器的引脚＋端接到第3片74LS190N的CLK端，这个信号可以驱动个位计数器工作，个位74LS190N的RCO加到十位74LS190N的CLK端，从而将个位计数器的借位信号输送给十位的计数器，正好74LS190N为十进制计数器这样个位每减十个数，个位74LS190N的RCO端发出借位脉冲，使十位计数器减计数同理，百位上也如此，而当个位计数器循环计数为0时借位端重回低电平。
当高、低位计数器处于全零时，个位Clk端在输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。
最后完成倒计时的功能。
如图3-2-2所示
图3-2-2减法计数器功能图
3.3显示电路
图3-3-1数码管管脚图
LED数码管是目前最常用的数字显示器，可用来显示一位0-9十进制数，小型数码管0.5寸和0.36寸。
每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2-2.5V每个发光二极管的点亮电流在5-10mA。
本电路采用三个四位LED数码管DCD_HEX，其输入端分别接入计数器的输出端来显示数字。
数码管原理是：
将三个74LS190N的输出端分别接到三个数码显示管上，相应的连接顺序为QAQBQCQD依次从数码显示管的右端开始连接。
此数码显示管均高电平l有效，由于其输入信号取自计时电路输出的8421BCD码，因此十位，个位和百位的显示器都能相应的显示O～9相应的数码。
接法如图3-3-2所示：
图3-3-2数码管链接示意图
3.4控制电路
开关的闭合与断开分别接代表低电平和高电平，一端接计数器的输入或LOAD端，通过输入端和LOAD端的配合来达到置数的目的。
1.当开关接三个个74LS190N的LOAD端时,LOAD端通过开关接低电平时实现置数，接高电平时实现计数；
2.用5个开关分别接百位计数器的A端（此时百位最大就置数到一即可，所以B,C,D端都接地）及十位计数器的A,B,C,D端。
置数时，做法如下：
先将要置的数用开关拨到高电平，然后再将连接LOAD端的开关断开，完成置数。
如图3-4所示
图3-4开关控制电路
3.5门电路
电路采用一个三角的或非门，一个非门和一个两脚的与非门，或非卖肉女用来连接三个芯片的借位输出端。
图3-5-1或非门管脚图图3-5-2非门管脚图
图3-5-3与非门管脚图
当借位输出端都为0时或非门输出为高电平。
其输出与报警器相接时，报警器才会被触发，其输出接非门时变为高电平，再与时钟脉冲接于与非门上，两个输入都为高电平时输出才是低电平，接至个位计数器的CLK端时，才能时三个数码管都显示0时，不再循环减计数。
从而使报警器给出连续报警信号。
其电路连接图如图3-5-4所示
图3-5-4门电路
3.6报警器
74LS77W为四位双稳态锁存器，这种锁存器最适合做运算单元和输入/输出或指示单元之间二进制数据的暂时储存只用。
当使能D1是高电平时，数据D2输入上的信息传送至Q输出，只要使能保持高电平，Q输出便随数据输入而变。
当使能变为低电平时，跳变时数据输入端的信息将保持在Q输出上，直至使能变为高电平。
其功能表如表3-6所示
表3-674LS77W功能表
输入输出
D2D1Q
LH
L
HHH
×LQ0
将脉冲输出端和高电平分别接入EN1和D1端,当D2端接入高电平时使锁
存器输出高电平,触发报警器开始报警。
图3-6-174LS77W管脚图
报警电路如图3-6-2所示
图3-6-2报警电路连接图
4仿真电路测试
4.1倒计数测试
可以从100开始倒计时，也可以从置数开始倒计时，只要将S7闭合时则开始减计数工作，当个位数字减到0时，低位芯片向高位芯片借位，高位数码管显示数字减一，低位数码管显示数字继续从九开始递减，周而复始，实现了计数器的倒计时功能。
减到零时，由于门电路的控制计数器停止工作，开始保持功能，不再继续减计数。
倒计数仿真结果如图4-1所示
图4-1倒计数仿真结果
4.2置数测试
将计数器连接成功后脉冲发生器给芯片同步脉冲，观察数码管显示，进行置数测试。
S7断开时时开始置数，最高位芯片的最低位可置0可置1，次位芯片的四位数都可置数，最低位芯片无需置数，所以可以置000至100的整十数，若置数为90只需将S5，S1接高电平,其余为低电平则置数如图4-2所示:
图4-2置数仿真结果
4.3报警测试
当借位输出端都为0时或非门输出为高电平。
其输出与报警器相接时，报警器会被触发，其输出接非门时变为高电平，再与时钟脉冲接于与非门上，两个输入都为高电平时输出是低电平，接至个位计数器的CLK端时，才能时三个数码管都显示0时，不再循环减计数。
从而使报警器给出连续报警信号。
如图4-3所示
图4-3报警仿真结果
5总结
紧张的课程设计已接近尾声，这课程设计是一次脑力兼体力的实训。
虽然如此但感觉实训的每天过的都很充实而紧凑。
虽然说我们已经在课堂上学习了数字电子，可真正动手设计还根本没有尝试过。
初次拿到设计的题目时心里既激动又惆怅。
激动的是我终于可以把自己所学的知识应用到实践中来了，惆怅的是看着题目心里一片茫然。
为了很好的做好这次课程设计，之前我就在图书馆查找相关资料，并且去网上搜索了解更全面的相关信息。
有了这前期的准备后心里逐渐有了底。
设计开始后，在老师的指导以及与同组同学的讨论下，我有了自己的设计思路然后就是围绕思路绘出设计的方框图，方框图仅仅只是设计思路一个体现。
在与同组人的讨论中，我们都意识到了自己的不足，突然之间明白了书到用时方恨少这句话的含义。
所以在原理图的绘制中，电子这本教材几乎都被我翻烂了，最后在同学和老师的纠正和指导下，我的设计思路基本完善了，但是也意识的我原理图中的缺点和不足。
接下来就是根据方框图选择芯片并了解各器件的功能，经过和同组人的讨论以及指正后，按照原理图最终完成了接线图。
看着那由自己完成的复杂的接线图，心中是感慨万千，想想自己从懵懂到弄明白整个设计图的过程，望着那错综复杂的接线，终于感受到了知识的力量，也明白了理论与实践的结合是多么不易。
“学，然后知不足”，古人的话语此刻足以说明我的心境。
但是结果还是有点不近人意，今后得更加努力细心才对。
完成接线图后就答辩，原以为自己已经成竹在胸了但却疏忽了一些细节方面的问题，这也让我体会到了无论在什么时候都要保持一颗平常心，都要注意一谨小慎微的事，切不可粗心大意掉以轻心。
经历了这一周近乎涅磐般的洗礼，从电子设计到计算机操作从理论分析到实际绘图，从懵懂到大悟，困境不言弃，逆境求生存，这是我最深的体会。
在一次次的橡皮与纸的摩擦声中，似乎在说“没有吃不了的苦，只有享不了的福”，在一次次的线条与器件的连接以及同组的相互讨论中，仿佛听到了“一根筷子轻轻折就断，十根筷子折也折不断”的声音。
这周的实训似乎让我突然之间又成长了许多、许多…
最后还想说一下，我觉得这样的机会特别难的，我相信有过这样一次经历后，即使是面对以后的毕业论文也不会再茫然失措了，所以特别感谢学校能给我们这样的机会，来提前锻炼一下自己，同时，老师的矜矜业业，不辞劳苦也着实让我们感激，还有同学们互帮互助的精神，也实在值得称谓，希望以后能有更多这样的机会。
参考文献
[1]阎石，《数字电子技术基础》[M]，第五版，高等教育出版社，2005.05:
220-300
[2]吴俊芹,《电子技术实训与课程设计》[M],机械工业出版社,2009.4:
70-170
[3]王鸿明,段玉生,《电工与电子技术》[M],高等教育出版社,2009.12:
70-130
附录
1原理图
图1原理图
2器件清单
表2器件清单
原件名称
规格
数量
函数发生器
XFG1
1
7段数码管
DCD_HEX
3
单时钟同步十进制
加/减计数器
74LS190N
3
电源
Vcc
2
锁存器
74LS77W
1
闪光灯
X2
1
非门逻辑电路
4009BD_5V
1
与非门逻辑电路
4011BT_5V
1
或非门逻辑电路
7427N
1
开关
DIPSW10
6
升级会员 