可预置定时报警电路设计报告

沈阳航空航天大学课程设计（说明书）可预置定时报警电路的设计班级/学号学生姓名指导教师葛雯-1-沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目可预置定时报警电路的设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个可预置定时显示报警的系统，技术指标如下：①可预置时间，设置的时间范围为0-99秒；②具有时间显示功能；③定时时间到了，显示器显示为00，同时进行报警；④开关可控制计时器启动、清零、暂停、继续计时、设置时间的功能。二、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。2．进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料1.童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰写课程设计报告成绩指导教师日期-2-一、概述用户可以通过对个位和十位的数字更改自定义预设0-99秒的时间，清零开关接高电平进行清零操作，置数开关接低电平进行置数操作，合上暂停开始倒计时，当时间显示为00时，定时器显示为00发光二极管发光，蜂鸣器报警。二、方案论证通过开关控制整个电路的操作，计时开始、暂停，计时清零、置数操作。用555多谐振荡器产生脉冲，用74ls192组成的100进制计数器进行倒计时，并利用74ls192计数器进行个位和十位的时间设定操作，利用74ls48进行译码，用D触发器驱动发光二极管报警，利用三极管驱动蜂鸣器的报警，原理框图如图1所示。预置定时电路减法计数显示电路脉冲电路控制电路报警电路图1电路原理框图-3-三、电路设计1.预置定时电路预置定时电路由两个74ls192（U5和U4）计数器和一个74ls373锁存器组成，74ls192计数器负责置数，分别通过S1和S2调节十位数字的增加与减少，通过S3和S4调节个位数字的增加与减少，按下S1然后松开，上升沿脉冲信号传入74ls192(U5)芯片的up端，计数器增加1，按下S2然后松开，上升沿脉冲信号传入74ls192(U4)芯片的down端，计数器减1，同理S3，S4分别调节个位数字的增与减，通过74ls373来锁存，OC端为低电平1D~8D为正常逻辑状态，可以锁存，ENG端为高电平，1Q~8Q状态随1D~8D状态改变，预置定时电路如图2所示。图2预置定时电路计数器-4-2.减法计数显示电路减法计数电路由两片74LS192芯片组成，完成100进制的减法计数，74ls192清零端（CLR）和预置端（~LOAD）是异步的，当清零端为高电平时，计数器置零，当预置端为低电平时，输出端可置成与输入端一致的状态当U1的DOWN端输入上升沿时，计数器减一，当计数下溢出时，U1的借位输出端CO输出低电平脉冲，宽度与DOWN端一致，然后在U2的DOWN端产生上升沿，计数器U2减1，LED数码管随计数器变化而变化，当数码管显示00蜂鸣器报警，如图3所示。图3减法计数显示电路锁存器-5-3.控制电路信号源V1：由V1发出脉冲信号。清零开关（clear）：连接到减法计数电路的CLR端，接高电平进行清零操作，LED显示00，不进行复位接低电平。置数开关(set)：连接到减法计数电路的LOAD端，接低电平通过预置定时电路进行置数操作，同时，连接报警电路复位端，清除报警，不进行置数接高电平。暂停开关（stop）：连接脉冲信号和计数电路的DOWN端，支撑整个电路的运转，当stop断开时，切断信号，实现暂停功能。电路如图4所示。图4控制电路~1CLR~1Q锁存器数码管数码管U8A-6-4.报警电路采用D触发器，1D端接高电平，当计时时间显示00，来自借位输出端输出低电平脉冲，经过与非门（U8A）产生上升沿驱动D触发器，输出端1Q输出高电平通过非门(U10B)输出低电平，驱动三极管放大电路，使蜂鸣器报警，同时反向输出端(~1Q)与脉冲电路发射的脉冲信号经过与非门(U11C)，产生高电平，再经过非门(U13B)产生低电平，输入到减法计数电路的DOWN端，使计时停止，报警电路如图5所示。图5报警电路V1DOWNBOCOset-7-四、性能测试1.预置定时电路的性能测试将控制电路设定为置数方式，通过S1，S2，S3，S4将时间设定为13，仿真结果如图6所示。图6预置定时电路性能测试图clearsetV1VCC-8-2.控制电路性能测试(1)clear接高电平进行清零操作，如图7所示。图7清零控制电路(2)置数操作，clear和set开关接地，当set开关接VCC，stop开关闭合，clear开关接地，开始计时，如图8所示。图8置数控制电路~1CLR~1Q锁存器~1CLR~1Q锁存器U8AU8A-9-(3)暂停操作，计时过程中，断开stop开关，数码管暂停计数，如图9所示。图9暂停控制电路图~1CLR~1Q锁存器U8A-10-3.报警电路性能测试设置好时间，开始倒计时，知道LED显示为00，蜂鸣器报警，仿真结果如图10所示。图10报警电路性能测试图五、结论所设计的可预置定时报警完全符合要求，而且在定时方面简单易用，每一位数字两个开关便解决时间设定问题，并且具有时间准确等特点。计数器计数器setU11CBOCO-11-六、性价比器件选择方面，尽量精简了种类与数量，电路简单实用，能够实现任务要求，具有超高性价比。七、可设体会及合理化建议首先，通过本次可设，使我对这门课程有了更深入的了解，提高了自己的动手能力和自主学习能力，本次可设所有涉及到的新软件，新器件都要从零学起，丰富自己的知识面感觉特别棒，原来身边的各种元器件都是这么设计出来的，很享受这一过程，一个从零开始的过程，当自己看到成功时，整个人也为之沸腾。其次，知识是死的，怎样灵活运用知识很重要，想要设计出东西，脑子里必须有对所涉及的芯片的作用有完全的了解，学习任何东西都要联系到实际当中，学会如何运用，要不然就是白学了，如果可以，课设要越实用越好，问题越实际越好！仿真时，遇到了很多问题，比如选错芯片，时间如何到00停止，蜂鸣器不响，如何实现两个开关设定时间等等，不过通过上网，还有同学的帮助，问题都被一一的解决了！参考文献[1]阎石主编.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2006年[2]陈振官等编著.新颖高效声光报警器[M].北京：国防工业出版社，2005年-12-附录1总电路图U374LS373DW1D32D43D74D85D136D147D178D18~OC1ENG111Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19U174LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U274LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U9A7474N1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK3~1PR4VCC5VVCC5VGNDVCC5Vclear键=空格set键=空格stopA键=AU8A74LS00NU11C74LS00NU13B74LS04NGNDV150Hz5VVCC5VR1610kΩR1710kΩVCC5VR181.0kΩGNDQ12N4918GLS1BUZZER500HzU474LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14GNDS3键=空格S4键=空格U574LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14GNDS1键=空格S2键=空格U6DCD_HEXU7DCD_HEXU10B7404N-13-附录2元器件清单序号编号名称型号数量1U1计数器74LS192N43U4锁存器74LS373DW14U9AD触发器7474N15U10555定时器555_TIMER_RATED16U15数码管SEVEN_SEG_COM_K27R1、R2电阻10kΩ，1kΩ38U8A与非门74LS00N29U12B非门74LS04N210C1电容10、0.01uf211Q1三极管2N4918G112LS1蜂鸣器去BUZZER113LED1发光二极管LED_GREEN1