数电综合实验设计——可预置的定时显示报警器

综合实验：可预置的定时显示报警器
学院：XXXXXXXXXXXXXXXX
专业：XXXXXXXXXXX
年级：XXXXXXX
学号：XXXXXXXX
姓名：XXXXXX
一、课题名称：
可预置的定时显示报警器：24秒计时报警器
二、设计要求
1) 设计一个可预置24秒的显示报警系统，要求每次预置时间为24秒，然后以秒
为单位递减到0，报警并停止计数。

2) 在24秒递减到0期间，任意时刻内均可由一个置“24”的按钮，置入“24”然
后接着递减。

3) 报警音箱为1S的“滴”声。

三、设计内容摘要。

1.根据设计要求设计实验总框图。

、
2.根据实验框图设计各单元电路。

3.根据要求设计具体电路图并计算电路参数，同时选定所需集成块。

4.熟悉电路中所需的集成块的管教及其功能。

5.进行电路板的布线，画板，焊接，调试，直到其达到预定效果。

包括秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、报警电路和控制电路等六个部分组成。

计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。

其中计数器和控制电路是系统的主要部分。

计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

当计时器递减计时到零（即定时时间到）时，显示器上显示00，同时发出报警信号。

1、1秒脉冲发生器
如下图，由NE555构成的多谐振振荡器。

接通电源后，电容C2被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时V0为低电平，电容C通过R4和T放电，使Vc下降，当下降至1/3Vcc 时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。

电容器C的放电，当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R5和Rw、R4向电容器充电，Vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc，当Vc上升到2/3Vcc 时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其周期为：T=0.7(R2+2R4)C
在这里我选择R4=68K，R2=15K，
C1=100pf，C2=10uf（电容进行整流，起到防毛刺的作用）。

NE555的引脚图如下图所示：
2、计数电路
该电路主要由两片71LS192构成。

74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。

CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。

LD为预置输入控制端，异步预置。

CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。

CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。

74ls192引脚图
图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，
为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

74ls192功能表：
单元电路如下图所示:
在该设计中，利用芯片的减计数功能，即时钟脉冲从cpd输入，而cpu接高电平。

采用两片芯片级连的方式，低位的借位信号作为高位的时钟信号。

高位的借位信号通过与非门控制地位的CP输入，从而当倒计时为00时达到停止计数的目的。

3、译码显示电路
此模块只要是有74LS46译码器与共阴极七段LED显示器组成，通过计数器加到译码器，从而实现显示器从24递减到0的显示功能。

74LS48的管脚图如下图所示
A,B,C,D为BCD码的输入端；a,b,c,d,e,f,g是输出端；为共阴极，即低电平有效
共阴极七段LED显示器
为较常用的显示数码管。

其管脚图如下图所示：
此部分的单元电路为：
4、报警电路。

从“24”开始直到递减到“00”时，十位计数器的“B0”端输出低电平脉冲，从而使与非门封锁，使得无脉冲进入个位计数器的“DOWN”端，进而更不会有脉冲进入十位的“DOWN”端，故而“BO”保持低电平，使得计数器始终保持停止计数状态，数码管始终显示“00”，并且“BO”端输出的低电平经反相器变为高电平使得蜂鸣器发出声响从而报警。

5、控制电路
通过开关SW2控制计数器，使得192的RST端输入高电平，从而使其实现置数。

五、实验电路原理图如下图所示：
六、实验仪器设备及材料清单
七、电路板制作以及调试
在确定实验原理图过后，利用Multisim9.0进行仿真，同时进行参数的详细设置以及调整。

成功后，在Protel DXP软件上画出电路图，然后进行PCB板的布线。

布线完成后，制作出PCB板，而后进行打孔，并将元件焊到板上。

在焊的过程中，应注意元件是否确实焊在了电路板上，不要出现“虚焊”的现象。

同时要注意跳线的布线方式，防止出现漏接，接触不良等严重影响实验结果的现象。

我在调试中出现了如下问题：
1、由于焊点出现虚焊，导致显示器无法正常显示；
2、1HZ脉冲没有输入到计数器，倒置无法计数，而后又出现脉冲不稳定的现象；
3、由于三极管接触不良，导致蜂鸣器没有发出警报。

最后，在同学的帮助下，对自己的电路板进行了全面的检查以及改良，终于实现了要求的功能。

八、设计方案的特点。

✧所用的集成芯片较少，并能实现预定功能
✧跳线较少，实验电路较为简单。

✧含有保护电路（如与蜂鸣器相接的三极管和电阻），较为安全可靠
✧在蜂鸣器发生警报之后，无法停留在“00”而是从99开始计数，此为不足。

九、参考文献
康华光《电子技术基础模拟部分》（第五版）高等教育出版社
阎石《数字电子技术基础》（第五版）高等教育出版社
Protel DXP软件
Multisim 9.0电路仿真软件
十、心得体会
本次设计是我们第二次综合设计。

作为是电子信息工程专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次综合性实验，给了我一个将理论与实际相结合的机会，学会了初步的电子电路仿真设计，当然，过程中难免遇到了一些困难，而这些困难也培养了我分析问题，解决问题的能力，巩固了同时也加深了我对专业知识的理解。

从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后出结果，都对我所学的知识进行了检验。

设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。

因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。

制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。

留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。

设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做。

总体来说，这次实验我受益匪浅。

在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。

在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦。