数电课程设计论文

课程名称：数字电子技术、模拟电子技术

设计题目：计数报警器

院系：电子信息与电气工程学院

学生姓名：史川川

学号：201002020037

专业班级：电子信息工程2010级1班

指导教师：张修太

2012年5月25日

课程设计任务书设计题目计数报警器

学生姓名史川川所在院系电子信息与电

气工程学院

专业、年级、班

电子信息工程

2010级1班

设计要求：

1.设计制作一个计数报警电路；

2.计数最大值为99，用七段数码管显示；

3.计数溢出时发出声光报警信号，报警时间长度为10秒，报警光信号用红色LED表示；

4.计数脉冲用按钮产生。

学生应完成的工作：

设计计数报警器的工作原理，并利用Multisim软件进行电路仿真。利用Altium Designer软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板。根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。

参考文献阅读：

[1]童诗白.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]数字设计原理与实践（原书第3版)John F.Wakerly(译者:林生金京林王腾)机械工业出版社,2010.

[3]邱关源罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]阎石.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]谷树忠刘文洲姜航.Altium Designer教程北京：电子工业出版社，2010.

工作计划：

5月14号—16号完成电路设计与仿真；

5月17号进行设计原理图；

5月18号—21号制作PCB板；

5月22号—25号电路板安装与调试，提交课程设计报告。

任务下达日期：2012年5月14日

任务完成日期：2012年5月25日

指导教师（签名）：学生（签名）：

计数报警器

摘要：利用数字电子技术基础知识设计一个计数报警器，该计数报警器的设计采用的元件主要有译码器74LS47、十进制计数器74LS192、555定时器。用74LS192实现电路的计数功能，在数码管显示方面则有74LS192及74LS47来实现数码管的计数显示。其中，74LS192的预置数从低到高依次接0000（对应的十进制数为0），其UP端接高电平实现加计数。计数达到最大值时使用分频器发出声音同时红色LED灯发出光报警信号，报警时间长度用555计时器来实现为10秒，要注意的是74LS247N和数码管是共阳极的。

关键词：555定时器；计数器；触发器；译码器；数码管

目录

1.设计背景 (1)

1.1了解数字电路系统的定义及组成 (1)

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 (1)

2.设计方案 (2)

2.1任务分析 (2)

2.2方案论证 (2)

3.方案实施 (4)

3.1原理图设计 (4)

3.2电路仿真 (4)

3.3PCB制作 (5)

3.4安装与调试 (5)

4.结果与结论 (6)

5.收获与致谢 (6)

6.参考文献 (7)

7.附件 (8)

7.1电路原理图 (8)

7.2PCB布线图 (9)

7.3元器件清单 (9)

1.设计背景

1.1了解数字电路系统的定义及组成

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。

数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代，但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件，随后发展到中规模逻辑器件。70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。TTL逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展,TTL的主导地位受到了动摇，有被CMOS器件所取代的趋势。

近年来,可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成

时钟电路可以简单定义如下：1.就是产生像时钟一样准确的振荡电路。2.任何工作都按时间顺序，用于产生这个时间的电路就是时钟电路。

时钟电路属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。通过数字电子技术课程设计，同学们在设计电路时首先在Multisim软件进行电路仿真555时钟电路，并用示波器连接，改变各个器件的量值，使计数达到最大值时发出声光报警信号，报警时间长度为10秒，系统地、全面地掌握数字电路系统的基本设计方法，设计步骤，熟悉和掌电路参数

的计算，电路元器件的选择与应用，学习数字电路原理图设计、PCB板设计和实物电路系统的制作、安装、调试、测试、故障查找和排除的方法和技巧，并在此基础上，逐步调试改进、完善电路的性能。学会积极地按照设计任务的要求，查阅并理解相关技术文献，能进行方案的论证比较，方案的具体实施。

2.设计方案

2.1任务分析

1、课题分析与研究

熟知设计要求，明确设计系统的全部功能，要求及计数指标，熟知各元器件之间的关系，确定各器件之间的量值，

2、总体方案确定

根据系统的逻辑关系将系统分解，分析各部分之间的关系，分析各部分的逻辑的关系。

3、单元电路绘制与仿真

选择合适的数字器件，用Multism仿真，并应用Altium Designer绘制各单元的逻辑电路图。

4、分析电路

充分熟知电路，对控制信号要从逻辑、正反极性、时序三个方面进行深入考虑，确保各部分能正常工作，反复不断的仿真与测试，最终能得到课题所要的结果。

2.2方案论证

（1）555定时器的连接

555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，如图1所示，有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得和两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TRIG，3脚是输出端OUT，4脚是清除端RST，5脚是电压控制端CVOLT，6脚是高触发端