可预置时间的定时显示报警系统

1 设计任务描述

1.1设计题目：可预置的显示报警系统之二

1.2 设计要求

1.2.1 设计目的

（1）掌握可任意预置时间的显示报警系统的构成、原理与设计方法；

（2）熟悉集成电路的使用方法。

1.2.2 基本要求

（1）设计一个可预置60秒的显示报警系统；

（2）时间显示系统为按秒加法计数，每5秒显示一次时间；当计数到第60秒时发光二级管闪烁报警一次

（3）系统能准确地预置和清零。

2 设计思路

可预置显示的报警系统，主要包含三个方面即定时、显示、报警。

一、为实现以秒为单位的定时，首先需要秒脉冲，脉冲由于受到振荡器件的限制，秒脉冲振的频率较低，很难直接产生，所以采用高频振荡电路，所以选择了555多谐振荡器产生脉冲，然后再分频，分频选择了四个74LS290做为分

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频器，其中要先把其连成十进制的计数器，经过四次分频由此产生秒脉冲。

二、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。选择的器件是74LS192,记数的目的两个，一是控制显示器的数字显示，二是控制报警系统。在控制显示器的显示中，首先将其输入端接地即低电平，此时现实器显示30，然后接通电源，此时显示器开始倒计时。

三、数字显示系统中，由于数字显示系统要求每隔5秒显示一次，这里需要锁存器对计数器中出来的信号进行鉴别显示，锁存器控制端的脉冲依然由记数实现，被锁存的数据将在显示中输出。此部分的计数器选择74161，将其接成五进制的计数器，其目的在于通过选择及锁存，使显示器每隔五秒显示一次

四、为了实现控制报警，从计数器出来的脉冲首先通过数据选择器，选择输出所选择的数据实现定时报警。数据选择器选用的器件是74LS151进行选择，当其输出端全为零时，此时发生器就会报警。报警电路是由一个555单稳态触发器和555定时器构成的多谐振荡器组成的。其中单稳态触发器是控制发生器的报警时间的，555定时器构成的多谐振荡器是控制发生器报警的频率的。首先由数据选择器输出的低电平触发555单稳态触发器，使其产生触发信号，然后进入555定时器构成的多谐振荡器的输入端，当输出低电平时，发生器开始报警。

以上即为可预置的定时显示报警系统。

3 设计方框图

显示器显示器

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4 各部分电路设计及参数计算

4.1 显示器

译码器

译码器

锁存器

计数器

计数器

振荡器

分频器

驱动器

扬声器

选择器

驱动器

锁存器

LED数码管是目前最常用的数字显示器，可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点, 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。本电路采用两个显示器通过八个380欧姆电阻驱动，十位显示0、1、2、3，个位显示0~~~9十个数字；dp端与电阻相连后通过开关接地。

七管脚数码管是实际七段数码管的仿真元件，分共阴极和共阳极两种。输入四位二进制数要想实现数码显示必须加译码电路。

四管脚的数码管元件是个虚拟元件，它是把如74系列的247或248等七段显示译码器与实际的七段数码管“封装”在一起了，直接输入四位二进制数完成数码显示。

4.2 译码器

该电路是由7448七段显示译码器和七段数字器BS201构成的。7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。其译码条件是：LT和RBI同时等于1，而对其他输入代码则仅要求LT=1，这时候，译码器各段a～g输

出的电平是由输入BCD码决定的，并且满足显示字形的要求。

分段式数码管是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。因此，为了使数码管能将数码所代表的数显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段

测试输入端，＝“0”时，译码输出全为“1”

消隐输入端，＝“0”时，译码输出全为“0”

LT锁定端，LT＝“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LT ＝0时的数值，LT＝0为正常译码。

译码是编码的逆过程，是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。

4.3 锁存器

锁存使用了两片74LS75锁存器来完成。当个位接受为0或5时，锁存器的控制端LE接收低电位信号完成锁存功能，将输入的信号传送到译码器进行显示。

4.4 5秒锁存控制电路

根据设计要求，锁存器接收到秒脉冲信号后不能立即显示而是每隔五秒显示一次。将计数器个位输出端的信号引出，一为0即Qa b c d均引出，一为5即引出QcQa,将引出的输出信号分别用与非门相连，之后让两个与非门的输出信号通过一个或门连到锁存器的控制端LE上，OE端通过一个上拉电阻接到5伏电

源上保持持续高电位。则当计数器的个位输出为0或5时，LE端接收到低电位的信号开始锁存并将锁存的信号输入给译码器以显示数字。其余时间虽收到信号但并不显示。

4.5 计时电路

一片74192计数器个位的进位输出端与另一片十位的使能端EP ET相连后可以集连成30进制的计数器，。十位设置为三进制，将Qa和Qb端信号引出，通过一片74200（双输入与非门）接到十位计数器的清零端，当输入为0011即3时系统自动清零重新计数，预置端接高电位。个位使能端EP ET、预置端清零端分别相连后接到高电位，保持74192十进制不变。

计数器个位十位输入端Da、c、b、d分别接地，输出端与译码器7447的输入端分别相连。时钟脉冲CP相连后接到分频电路的进位输出端上接收分频后的秒冲信号。则在接收到秒脉冲信号后计数开始以秒为单位进行相加计时，十位为三时自动清零。当输出信号为0或30时均能提供给报警电路低电平的信号使之触发报警。

4.6分频电路

将二-五-十进制计数器74LS290连接成十进制的计数器，将两个置九端接地，使其处于工作状态，第一片的输出信号作为第二片的输入信号，每当计数达到1010这个状态时，计数器便会自动清零，重新计数脉冲信号，其余两片的工作过程与第一片相同。通过三个十进制计数器分频后就产生了系统所需要的秒脉冲。

4.7单双报警电路控制

由计数器的输出中通过一个与非门将十位为三、个位十位都为零时的信号通过一个或门连到555延时报警系统的信号输入端。则当计数为三十时，向报警系统输出低电平信号，经电路震荡后变为高电平信号使扬声器工作。同理当输出为零时，也可以提供给报警器低电平的输入信号使扬声器发声，为该电路的发挥部分单双报警。

4.8 555延时报警电路

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