数电课设报告

数电计数报警器课设报告

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74LS247、十进制计数器74LS192、555组成的单稳态触发器。该计数报警器计数最大值是99，当计数溢出时放出声光报警,报警时间为10秒，计数脉冲由按钮和555组成的单稳态触发器产生。

关键词：555定时器；计数器；触发器；译码器；数码管

1、课题设计背景

1.1 了解数字电路系统的定义及组成

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。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。

1.2 掌握时钟电路的作用及基本构成

时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，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。比如多路可编程控制器中的555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。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。

2、设计任务目的和要求

2.1 设计任务：

设计一个到计数达99时报警的计数报警器

2.2 设计要求：

A、设计一个计数报警器；

B、计数最大值为99；

C、计数达到最大时发出声光报警信号，报警时间长度为10秒，报警信号用红色

LED表示；

D、计数脉冲用按钮产生。

3、设计方案选取

经过任务分析可得，本设计用到两片74LS192组成100进制计数，用两片74LS47来驱动两个七段共阳极数码管，需要一个电平开关作为手动脉冲控制，计数的次数由数码管显示。需要一片555定时器若干电阻、电容，构成多谐振荡器，然后用555定时器组成多谐振荡器电路产生10秒脉冲驱动扬声器和LED，以此来产生报警信号。

用两片74LS192级联实现100进制计数，其中第一片74LS192的进位溢出接到第二片74LS192的计数端，把第二片的进位溢出接到由555定时器构成的多谐振荡器的输入端，当计数达到99后由于第二片进位溢出从而触发由多谐振荡器构成的电路，由其输出10秒的脉冲来驱动扬声器和LED产生报警，其中报警时间10秒有RC决定，经过计算要选择合适的电阻和电容。其中数码管的驱动电流大概为10mA左右，选择合适的限流电阻。电路结构框图如图1所示。

图1电路结构框图

4、方案论证

4.1 74ls192和74ls247的引脚和功能

（1）首先介绍74LS192的引脚和功能，如图2所示

①管脚1、9、10、15分别对应输入D0、D1、D2、D3，可以给这四个引脚接高电平或者低电平来实现置数；

②管脚2、3、6、7分别对应芯片的输出端，可以直接接7端数码管译码器；

③管脚4为减计数时钟输入端；

④管脚5为加计数时钟输入端；

⑤管脚8为接地端；

⑥管脚11为预置数输入端，并且为异步预置，接0时置数，用做加计数或减计

数时，必须接1；

⑦管脚12为进位输出，1001状态后负脉冲输出；

⑧管脚13为借为输出，0000状态后负脉冲输出；

⑨管脚14为异步清零端，高电平有效；

⑩管脚16接电源。

表174LS192的逻辑功能表

图2 74LS192的管脚图

根据对电路分析可得，需要实现100进制计数，而74LS192计数器是十进制计数器，所以要用两片级联构成100进制。因此，需要第一片的第12管脚进位输出端接到时钟电路的第2管脚低触发端；第一片的借位输出端悬空；第一片第14管脚异步清零端接到第二片的异步清零端；将第二片的第12管脚进位输出端接到第一片的第5管脚加计数时钟输入端；第二片的第13管脚借位输出端接到第二片的第11管脚异步预置数输入端。从而实现两片74LS192的级联。

（2）显示电路主要由两个74LS247译码器和两个七段共阳极数码管组成,用来显示计数电路的输出。数码管分别接到两个译码器的输出端；每当按下按钮后，就会产生一个脉冲，经过译码器到达数码管后，数码管就能显示出相应的数字，能从0显示到99，到达99后，再来一个脉冲数码管就会变为0，红色LED开始报警，报警时间持续10秒。

74LS247是一种BCD代码输入的四线-七段译码器，下面先介绍74LS47的引脚及功能。它的管脚排列如图3所示。

①管脚1、2、6、7表示显示译码器BCD代码的电平输入端；

②管脚9、10、11、12、13、14、15表示输出的7位二进制代码,可以直接接7端数码管，并规定用1表示数码管中线段的点亮状态，用0表示线段的熄灭状

态；

③管脚3表示灯测试输入端，当它为0时，便可使被驱动数码管的七段同时点亮，显示8字，以检查该数码管各段能否正常发光。平时应置/LT为高电平。

④管脚4为灭灯输入/ 灭零输出端，这是一个双功能的输入/输出端，当它用作输入端使用时，称为灭灯输入控制端。只要加入灭灯控制信号/BI=0，无论管脚1、2、6、7的状态是什么，定可将被驱动数码管的各段同时熄灭，当/BI=1时，显示器各段才根据输入译码输出；当它作为输出端使用时，成为灭零输出端，为相邻位提供灭零输入信号。

⑤管脚5表示灭零输入，可以把不希望显示的零熄灭，当/RBI=0时，若输入DCBA=0000，则输出不显示0，若输入为其他代码，则照常显示。将灭零输入端和灭零输出端配合使用，即可实现多位数码显示系统的灭零控制。

⑥管脚8为接地端；

⑦管脚16接电源。

表2 74LS247七段显示译码器的真值表

图3 74LS247管脚图

分别将两片74LS247译码器的输出端接到两片七段共阳极数码管的输入端，74LS47输入端接74LS192的输出端。两片74LS247译码器与两片七段共阳极数码管之间各接一个阻值为330Ὡ的电阻，起到保护数码管的作用。

4.2 发光二极管的连接