2022年呼叫器数电课程设计分析方案.docx

精品学习资源本设计 是基 于数 字技 术基础 ，设 计 8 路 呼叫器 ；采 用了 74ls148 、74ls373 、74ls283 、74ls00 、74ls30 、555 定时器、 BD4511 译码器、七段显示器 LED、电阻、三极管、电容、开关等器件；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，报警状态可以手动切除；一、设计目的 ；设计并制作一个八路呼叫器；二、设计要求和设计指标；1. 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；2. 当某路有呼叫时，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；3. 根据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，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；发挥部分：自行设计三、 总体框图设计；当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到一般编码器中进行编码，编码器信号经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；同时锁存掌握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排除；当下一个呼叫信号被送入时，第一去除锁存状态，然后重复前面的过程；四、系统工作原理：当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到一般编码器中进行编码，编码器信号经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，显欢迎下载精品学习资源示这一路的编号；同时锁存掌握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排除；当下一个呼叫信号被送入时，第一去除锁存状态，然后重复前面的过程电路主要有编码 /锁存/锁存掌握电路、译码电路、单稳态电路、手动掌握电路/报警电路构成；编码/锁存/ 锁存掌握电路 :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，最终在数码管显示出来；单稳态电路：将锁存掌握信号转换为宽度为2S 的脉冲信号；手动掌握电路 /报警电路：当脉冲信号到来时，通过扬声器报警，并且报警电路可以通过手动方式取消报警； 五、功能模块设计；1、 按键电路设计这部分电路是数据输入部分，用 S1S8，这 8 个可弹起的开关掌握，当开关按下时，表示这一路电路有信号输入，即该路有呼叫信号；2、编码电路设计<1）电路结构及工作原理这部分电路是对按键输出的信号进行编码，应选用编码器实现编码功能；编码器就是用二进制代码来表示给定的信息符号，这些符号可以是数字0,1 ， 9；字符 A,B, Z；运算符号“ +”、“ - ”、“ =”或其他符号；在该电路中，编码器的功能是对S1S8 这 8 个开关的输出信号进行编码， 将十进制数编成 BCD代码输出；<2）元器件的挑选及参数确定该电路要求对八个输入信号进行编码，应选用有八个输入端，三个输出端的优先编码器 74LS148；74ls148 优先编码器管脚功能介绍 :为 16 脚的集成芯片，电源是 VCC16> GND8>,I0 I7 为输入信号， A2,A1,A0 为三位二进制编码输出信号， IE 是使能输入端， OE 是使能输出端， GS为片优先编码输出端；欢迎下载精品学习资源输入输出EII 0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x01111111101000111111111110其功能表如下：使=I0能·端OE芯I1·片 是I2·否I3启 用 >·I4的逻 辑 方程 ：OE·I5·67·IE当 OE输入 IE=1 时，禁止编码、输出 反码>： A2,A1,A0 为全 1；当 OE输入IE=0 时，答应编码，在 I0 I7 输入中，输入 I7 优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0 等级排列；从以上的的功能表中可以得出，74ls148 输入端优先级别的次序依次为 I7， I6， ， I0 ；当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应当输入端的代码；例如：I5=0 且 I6=I7=1I6 、I7 优先级别高于 I5> 就此时输出代码 010 为5>10=101>2 的反码>这就是优先编码器的工作原理；欢迎下载精品学习资源3、锁存电路设计<1）电路结构及工作原理锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU 送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定；<2）元器件的挑选及参数确定74LS373 引脚图内部结构原理图电路连接图EG功能这个电路中是将 74LS148输出的 3 位 BCD码值进行锁存并输出；应选用74LS373；74LS373是带三态缓冲输出的8D触发器，其引脚图与结构原理图、电路连接图如下：00直通 Qi = Di01保持<Qi 保持不变）欢迎下载精品学习资源1X输出高阻74LS373的功能表EGDQLHHHLHLLLLXQ74LS373 的真值表表中：LHX低高不电电定平平态；Q0建立稳态前Q的电平；G 输入端，与 8031ALE 连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存；图中OE 使能端，接地；当 G=“ 1”时， 74LS373 输出端 1Q 8Q 与输入端 1D 8D 相同；当 G 为下降沿时，将输入数据锁存 ；4、加法电路设计<1）电路结构及工作原理74ls148是八线 三线优先编码器，当一号病房中显现问题时，在医护工作室工作人员那里显示的是“ 0”；故需要在锁存器后加一个加法器，使得当按下一号病房的按钮时，在医护房里面显示的是“1”；当按下二号病房的按钮时，在医护房里面显示的是“ 2”，依此类推<2）元器件的挑选及参数确定该部分电路需要一个三位二进制的加法 器， 应选 用 4 位 二进 制全 加器74ls283 ，其引脚图如下：欢迎下载精品学习资源其功能表如下：欢迎下载精品学习资源5、译码显示电路设计<1）电路结构及工作原理显示电路时基于当某一病房发出求救信号之后，在工作人员地点能够精确的看 到是哪一病房发出的信号；当按下按钮时，给电路送入一个脉冲，通过此信号 最终传达到显示器上，所以必需经过编码、译码和显示的过程；由于仍要将信 号保留肯定的时间，所以仍需要一个锁存器，因此最终构成了显示电路；显示 器 LED和译码器 4511 配套构成，采纳七个输入的显示器，共阴极通过小值电阻接地；<2）电路仿真显示电路如下列图：欢迎下载精品学习资源<3）元器件的挑选及参数确定该显示电路的译码器用 BD4511，显示器用共阴极的七段显示器LED，其参数如下：LED的引脚图BD4511的引脚图欢迎下载精品学习资源BD4511的真值表6、2S 延时电路设计<1）电路结构及工作原理欢迎下载精品学习资源为实现单稳态电路输出 2s 的脉冲信号，电路采纳 555 定时器； 555 构成的单稳态触发器的输出脉冲宽度t 等于暂稳态的连续时间，而暂稳态的连续时间取决于外接电阻 R 和电容 C 的大小；输出脉冲的宽度 t 为t=1.1RC可以得到所需要的单稳态触发器，来实现所需要的2S 的触发脉冲，产生2S 的脉冲信号来报警；<2）电路仿真欢迎下载精品学习资源<3）元器件的挑选及参数确定由 t=1.1RC 可知，要想输出脉冲宽度为2S，可选外接电容C=18F,电阻欢迎下载精品学习资源R=100K. 的 555 定时器；其引脚图如下：7、声光报警电路设计<1）电路结构及工作原理声光报警装置和手动切除报警的按键装置；报警装置主要是通过蜂鸣器来发出所要求的声光信号，并且采纳的是阴极驱动装置；由于555 构成的单稳态触发器初始输出为低电平，所以用双输入的与门来掌握时，与门的另一端必需接高电平，输出端通过一个小值电阻接到三极管上，用来驱动蜂鸣器发声；<2）电路仿真声光报警装置和手动切除报警的按键装置图如下：六、总电路图设计欢迎下载精品学习资源把以上每一个单元电路连接起来构成整体八路呼叫器；当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到一般编码器中进行编码，编码器信号经过锁存器经过锁存后输入到译码器，然后译码器在输入到显示电路中，显示这一路的编号；同时锁存掌握信号触发单稳态电路，产生2S 的报警信号，报警状态可以手动切除；当下一个呼叫信号输入时，第一去除锁存状态，然后重复前面的过程；总电路设计如下图所示：欢迎下载精品学习资源U4A10VCC5V7 C0CKU7U3C4 9欢迎下载精品学习资源VCC74HC04D_2VVCCB162 B2GND欢迎下载精品学习资源5V9U4B12U615 B311 B4U12R2欢迎下载精品学习资源3 1D1Q 216GND5 A1SUM_4119 7 DAOA 13236欢迎下载精品学习资源R1U11174HC04D_2V4 2D872Q 59617183 A2SUM_2122 1DD21 2 DBOB 12237 3511 K欢迎下载精品学习资源VCC109U5A3D3Q4D4Q24283429131214 A312 A4SUM_133 SUM_14020 6 DCOC1025C 33OD9 26A 32欢迎下载精品学习资源D0 A0145D5QOE 27P 30欢迎下载精品学习资源11 D112 D213 D3A1 7 136A2146D177D188D6Q 157Q 168Q 1974LS283D5 EL4 BI3 LTOF 15 ROG14欢迎下载精品学习资源1 D42 D53GS14 15EO74HC04D_2V1 OC11GND180 4511BD_5V欢迎下载精品学习资源4 D6ENGVCCGND欢迎下载精品学习资源2X8DIP10kJ9Key = 1J2Key = 2J11GND3134567D75 EI74LS148DVCC 555_VIRTUAL5V74LS373NVCCVC5VCLED139VCC5VU14BUZZER 200 Hz欢迎下载精品学习资源U2R9VCCA1欢迎下载精品学习资源R4Key = 38100k VCCU9AU11AQ1欢迎下载精品学习资源J4RSTDIS45OUT1537382k欢迎下载精品学习资源Key = 4J57430NU8A5041 THR47TRICON74HC00D_764VHC00D_6V40J32N2712GND欢迎下载精品学习资源Key = 5C1 48 74HC00D_61V8FC2GNDR3Key = Space欢迎下载精品学习资源J6Key = 6J7Key = 7J80.01 FGNDGND10k VCCVCC5VGND欢迎下载精品学习资源Key = 8GND欢迎下载精品学习资源七、总结：遇到的问题和解决方法、体会、看法、建议等；这次试验对我们来说不算难也不算简单，我们拿到题之后集中想了号一段时间才打算方案，然后画电路图，在网上选购才行，最终经过熬了两个夜晚，我们才把整个模板做出来；虽然最终不能运 行，但是在做这个八路呼叫器时我们用了许多心血才能完成；在做这个八路呼叫器的过程中，我们几个人集思广益，在许多地方遇到的困难都是我们一起想方法解决；经过这次试验我学会了团结，明白到团队的力气是庞大的；八、参考文献1 阎石数字电子技术基础 <第五版）北京：高等训练出版社， 2006.52 毕满清电子技术试验与课程设计 <第三版）北京：机械工业出版社， 2005.73 谢自美电子线路设计 . 试验. 测试<其次版）武汉：华中科技高校出版社， 2000.74 袁桂慈电工电子技术实践教程北京：机械工业出版社，2007.65 熊伟侯传教梁青孟涛 Multisim电路设计及仿真应用北京：清华高校出版社， 2005.7附录器件清单 :编码器 74LS148两输入与非门 74LS00锁存器 74LS373四位二进制全加器 74LS283八输入与非门 74LS30显示电路译码器 BD4511一个两个一个一个一个一个欢迎下载精品学习资源共阴极七段显示器 LED555 定时器NPN 型三极管18F和 0.01 F电容各10K. 电阻500. 电阻100K. 、10K. 、2K. 电阻各蜂鸣器可弹起开关一个一个一个一个8 个,7 个,1 个一个9 个欢迎下载