数电课程设计-八路呼叫器的设计

数电课程设计的目的：本设计以数字逻辑电路技术为基础，设计并制作8路呼叫器。采用了74ls147、74ls192、74ls04、74ls30、cd4511、555计时器、数码管、电阻、三极管、电容、按键等器件。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，报警状态可以手动用按键切除。八路呼叫器的设计1设计要求2设计要求解读3设计方案选择4电路设计八路呼叫器的设计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；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；按照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，（或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；）电源：220V/50HZ的工频交流电供电。设计一个可满足以上设计需求的直流电源，不需要制作。1设计要求2设计要求解读当某当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到优先编码器中进行编码，编码器信号通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。同时锁存控制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消除。当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程。电路主要有编码/锁存/锁存控制/译码/显示电路、单稳态电路、手动控制电路/报警电路、直流电源部分构成。2设计要求解读编码/锁存/锁存控制/译码/显示电路: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，最后在数码管上显示出来。单稳态电路：将锁存控制信号转换为宽度为2S的脉冲信号，用来触发报警电路。手动控制电路/报警电路：当脉冲信号到来时，通过蜂鸣器报警，并且报警电路可以通过手动方式取消报警信号以及数码管清零。直流电源部分：为设计电路提供5V电源。3设计方案选择当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到优先编码器中进行编码，编码器信号通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。同时锁存控制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消除。当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程。3设计方案选择图1设计方案原理图4电路设计1编码/锁存/锁存控制/译码/显示电路图2编译显电路图4电路设计当J1~J8中有一个按键被按下时，优先编码器的输出端会有相应的编码输出。同时由于按键的输入，会使八输入与非门74ls30输出高电平。该信号经过下一个非门后会使锁存器74ls192中的置数端LD处于低电平，锁存器便可以将编码器的输出锁存起来。因为存在竞争和冒险的情况，即应用74ls192和锁存控制构成八输入与门加一个非门，这样会造成达到74ls192的置数信号与置入信号时序不同步，结果表现为当按键按下并恢复后后，达到74ls192的锁存信号还存在，但是置数信号已经过去，4电路设计锁存器不能锁存所需要的信号而是所存了之后的低电平信号。因而必须在译码器输出端接一个RC电路用来达到延时的效果，使信号能成功锁存。显示电路中，将锁存器中74ls192的QA、QB、QC、QD分别送入译码电路即可，然后译码/驱动电路驱动七段显示数码管就可以显示了。4电路设计显示信号输入部分J1~J8选用3*3小按键，R1~R8选用10kΩ、1/4W限流电阻，用于保护电源，防止短路。优先编码器选用74ls147。如编码器采用74ls148（八线—三线编码器），按下第一个按钮，在显示器上将会显示“0”，按下第二个按钮，在显示器上将会显示“1”，以此类推。RC电路中，选用1kΩ、1/4W的电阻，100nF容量的电容，因为当RC过大时，所造成的延时会太长，就是锁存信号已过，而置数信号没到的情况，同样会造成锁存不了所需的信号。4电路设计由于译码器必须与七段显示数码管相配合使用，因此该电路中译码器选用CD4511BCD译码器，此外考虑经济性，故而不选用74ls48。在接入LED显示器的同时，必须串联接入限流电阻。由计算可以知道，接入300Ω左右的工作电阻就可以达到要求了。所以在cd4511和LED显示器之间，每接入七个300Ω、1/4W大小限流电阻。七段显示数码管选共阴极。锁存控制电路由于实际中没有八输入与门，考虑可行性，可以由74ls30八输入与非门加一个非门构成需要的功能，R9选用50Ω、1/4W电阻。4电路设计2单稳态电路通过单稳态电路为后续电路提供一个2s的脉冲信号。首先，锁存控制信号在无呼叫输入时，为高电平。当有信号输入时，锁存控制信号变为低电平，从而触发555定时器产生一个持续时间为2s的脉冲。此脉冲只和与555集成块构成2s定时器的电容CI、电阻R10有关，以锁存信号下降沿触发，当锁存信号回到高电平时对此脉冲无影响。4电路设计图3单稳态电路图4电路设计555构成的单稳态触发器的输出脉冲宽度tW等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。tw=1.1RC实现所需要的2S的触发脉冲，产生2S的脉冲信号来报警。将电阻R选为100kΩ，电容为18µF.4电路设计3手动控制电路/报警电路通过一个按键，手动的切除报警信号，并且对数码管显示数字进行清零。该功能的实现，是通过一个按键，一端接高电平，一端接低电平。当按键不接通时，为双输入与门的一输入端提供高电平；当按键按下接通时，为其提供一个低电平。与门另一输入端接555定时器输出端口，因此，当555定时器输出高电平，三极管导通，蜂鸣器报警时，按下按键可以使与门输出低电平，使三极管截止，蜂鸣器报警信号切除，同时给出的低电平信号作用于锁存器74ls192的清零端，使显示器清零。4电路设计图4手动控制电路/报警电路4电路设计蜂鸣器用发光二极管代替，当U10的与单稳态输出相连的输入端由低电平变为高电平时，发光二极管亮，即为报警信号。非门输出端为高电平，当按下清零按键J9是，发光二极管灭，同时非门输出高电平时锁存器清零，以致数码管清零。二输入与门选用74ls08，驱动蜂鸣器的三极管选NPN管，基极所加的限流电阻R12选用50Ω，与按键相连的限流电阻R24的阻值选10kΩ。4电路设计4直流电源电路T工频交流脉动直流直流整流滤波稳压负载图5直流电源原理图直流稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。图6直流电源电路图4电路设计220V/50HZ的工频交流电供电，最后输出5V的直流电源。稳压电路部分由三端集成稳压管7805来稳压。整流部分选用四个二极管组成桥式整流电路，经过电容C2、C3滤波最后输出5V直流电压。经计算的C1=4.7µF,C2=4700µF,C3=0.33µF.