八路呼叫器的设计毕业论文.doc
《八路呼叫器的设计毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《八路呼叫器的设计毕业论文.doc(28页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、电子技术综合训练设计报告题目:八路呼叫器 姓 名: 学 号: 班 级: 同组成员: 指导教师: 日 期: 2011年秋季学期 摘要本设计是以数字电路为基础而设计的八路呼叫器。主要是用在医院等区域,当某病房发出求救信号时,能在护士值班室显示出该病房的编号,并且发出声光信号,时间为2S,状态可以通过医护人员手动切除(按钮)。本设计所用芯片有74ls147,74ls192,74ls30,74ls32,74ls04,74ls08,555定时器,4511BD_5V,电阻、电容、导线各若干,9个双向不锁存按钮。本设计以编码、锁存、译码、显示为主体,以控制和限时报警为辅助。通过此设计,将理论知识应用于实践,
2、进一步掌握电子技术的知识,提高了学习兴趣。关键字 数字电路 信号 编号 芯片 目录1 设计任务和要求41.1设计任务41.2设计要求42 系统设计52.1系统要求52.2方案设计5 2.3系统工作原理53 单元电路设计63.1 单元电路(显示电路)6 3.1.1电路结构及工作原理6 3.1.2电路仿真63.1.3元器件的选择及参数确定73.2单元电路 (单稳态电路) 8 3.2.1电路结构及工作原理8 3.2.2电路仿真103.2.3元器件的选择及参数确定103.3单元电路(报警电路,手动控制电路)10 3.3.1电路结构及工作原理11 3.3.2电路仿真113.3.3元器件的选择及参数确定.
3、124 系统仿真125 电路安装、调试与测试13 5.1电路安装13 5.2电路调试15 5.3系统功能及性能测试15 5.3.1测试方法设计165.3.2测试结果及分析176 结论177直流电源设计178 参考文献199 总结、体会和建议附录: 电路原理图 元器件清单1 设计任务和要求1.1设计任务设计并制作一个八路呼叫器1.2设计要求1、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;2、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;3、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,编码器信号经过锁
4、存器锁存后输入到译码器,然后经过显示电路,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4、电路主要由编码/锁存/锁存控制电路、译码电路、单稳态电路、手动控制电路/报警电路构成。5、编码/锁存/锁存控制电路: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。手动控制电路/报警电路:当脉冲信号到来时,通过扬声器报警,并且报警电路可以通过手动方式取消报警。6、按照以上技术要求
5、设计电路,绘制电路图,对设计的电路用Multisim进行仿真,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;7、电源:220V/50HZ的工频交流电供电。(注:直流电源部分仅完成设计即可,不需制作,用实验室提供的稳压电源调试,但要求设计的直流电源能够满足电路要求)2 系统设计2.1系统要求设计一个八路呼叫器系统,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,编码器信号经过锁存器锁存后输入到译码器,然后经过显示电路,显示该路的编号。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
6、面的过程2.2方案设计呼叫信号编码锁存译码锁存控制单稳态电路报警电路显示手动控制2.3系统工作原理当某一路有呼叫信号输入时,该信号将被送到优先编码器中进行编码,然后经过锁存器进行锁存,锁存器将锁存的结果送到译码器中进行译码,最后将译码的结果在显示器上显示。这是显示一路;同时,当呼叫输入时,锁存控制电路信号触发单稳态电路,产生2S的报警信号,报警信号可以通过按键切除,也可以在2s后自动停止。当再有呼叫信号输入时,首先通过控制电路切除锁存状态,然后重复前面的过程。3 单元电路设计3.1 单元电路 (显示电路) 3.1.1电路结构及工作原理显示电路由编码、锁存、锁存控制电路三部分组成。编码部分主要用
7、到的芯片是74ls148,它是八线三线编码器。当S1S8中有一个按键被按下时,编码器的输出端会有相应的编码输出。同时,由于按键是输入,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接入锁存器74ls373中,使得该芯片的置数端为低电平,这时候,锁存器将会把由编码器输出的编码锁存起来,然后将锁存器中74ls373中的输出端Q1、Q2、Q3、Q4分别送入译码驱动电路中,(即4511BD_5V中)。然后译码驱动电路驱动八段LED就可以显示所输入的按键的编码了。 3.1.2电路仿真电路仿真如图1图1 显示电路仿真图3.1.3元器件的选择及参数确定由于八线三线编码器74ls148输出显示
8、是07,即按下第一个按钮,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,按下第八个按钮,将会在显示器上面显示“7”,在实际工作中将有可能产生误操作的现象,甚至带来严重的后果!采用十线四线优先编码器74ls147可以避免这个问题,即显示器可以显示18,考虑这两个芯片的价格,相差不多,因此,将74ls148更换为74ls147。由于锁存器74ls373价格比较贵,清零电路比较复杂,所以考虑用74ls192替换74ls373,对于74ls192,它是一个可预置的十进制同步加减法计数器。因为74ls192的置数端和清零端都是异步的,即不管时钟端CPU和CPD的状态如何,
9、输出端QA、QB、QC、QD的状态将会预置成与输入端A、B、C、D状态相一致。清零端也是一样,当给CLR一个低电平时,不管输出端状态如何,锁存器整体清零。因此,可以用同步十进制计数器74ls192来代替锁存器。用74ls192进行锁存时,由于编码器输出的信号与锁存控制信号不同步,74ls192无法实现锁存功能,所以加入RC回路,实现信号的延时,以便锁存。经过计算可得:RC电路中,R=1k,C=10nF,可以满足要求。因为显示器为七段输入装置,共阴极接法,译码器驱动器可以采用7448芯片,也可采用cd4511芯片,考虑到经济性,cd4511相对要便宜的很多,所以选择cd4511。在接入LED显示
10、器 的同时,必须串联接入限流电阻。因为LED的工作电流很小,因此选择限流电阻的时候要选稍微大一些的电阻。由计算可以知道,接入300左右的工作电阻就可以达到要求了,这里接入了360的电阻。所以经过替换后,显示电路仿真图如图2所示:图2 显示电路仿真图3.2单元电路 (单稳态电路) 3.2.1电路结构及工作原理单稳态电路主要由555定时器构成。在此电路中,555定时器作为单稳态触发器控制整个电路的时间,即所要求的给出声光报警信号,报警时间为2S左右。单稳态电路将锁存控制信号转换为宽度为2s的脉冲信号,可以应用集成单稳态触发器来实现,集成单稳态触发器可以选用555振荡器或者是74ls121。对于55
11、5触发器来说,输出脉冲的宽度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。如果接通电源后触发器停在Q=1的状态了,这时TD一定截止,VCC便经R向C冲电,电容C经TD迅速放电,使VC 0。此后由于VC1=VC2=1,触发器保持0状态不变,输出也相应的稳定在V0=0的状态。由555工作时电压的波形可以知道,等于电容电压充电过程中从0上升到所需用的时间,因此可以得到 =RCln3=1.1RC通常R的取值在几百欧到几兆欧之间,电容的取值范围为几百皮法到几百微法,的范围为几微秒到几分钟,但必须注意的是,随着的增大,它的精度与准确度会随着下降。555构成的单稳态触发电路如下图3
12、所示:图3 555构成的单稳态触发电路 3.2.2电路仿真单稳态电路仿真图如图4所示图4 单稳态电路仿真图3.2.3元器件的选择及参数确定比较555和74ls121,由于555比较常用,成本较74ls121比较低,所以本设计采用555构成单稳态触发电路。根据555构成的单稳态电路脉冲宽度的表达式=1.1RC取R=100k C=18uf ,即R=100 k C2=18uf,C1=0.01uf。即得到=2S的脉冲信号。满足题目要求3.3单元电路 (报警电路、手动控制电路)3.3.1电路结构及工作原理报警装置是通过蜂鸣器来产生的。本电路采用阴极驱动的原则,所以必须通过三极管进行接地连接。而报警装置主
13、要是由单稳态触发电路控制,通过前面的单稳态触发电路产生2S的触发脉冲来发出报警信号。报警信号通过蜂鸣器来代替。在没有呼叫信号的情况下,555构成的单稳态触发器输出的是低电平,而且要有一个按钮来控制蜂鸣器发声,所以采用两输入的与门。一端接单稳态触发电路的输出端,另一端接入锁存器输出信号经过或门后得到的信号,即只要锁存器输出中有一个高电平,则与门的该端输入就为高电平。输入端按钮按下,即发出求救信号后,通过锁存控制产生触发脉冲,触发单稳态触发器发出2 s宽度脉冲,输出高电平,然后与门输出接入三极管,驱动蜂鸣器发出声音信号。手动控制电路的作用是当发出报警信号之后,工作人员可以通过按钮手动切除信号。而且
14、通过一个非门连接到锁存器的清零端(CLR)。手动开关按钮主要有两个方面的作用:一方面是通过锁存控制控制报警电路,另一方面是对锁存器74ls192进行清零操作。当病人按下按钮后,工作人员发现信号,按下按钮,予以清零。 3.3.2电路仿真报警电路、手动控制电路仿真图如图5所示:图5 报警电路、手动控制电路仿真图3.3.3元器件的选择及参数确定本电路采用阴极驱动的原则,所以必须通过三极管进行接地连接。因为门电路是无法驱动蜂鸣器的,所以采用三极管对信号进行放大,然后再驱动蜂鸣器工作。三极管选用8050三极管,其属于NPN型三极管,大集存器电流(A):0.5 A;直流电增益:10 to 60; 功耗:6
15、25 mW; 最大集存器发射电(VCEO):25; 频率:150 MHz。为了驱动蜂鸣器,三极管基极电阻不易过大,这里选用50的电阻。4 系统仿真把以上每一个单元电路连接起来构成整体八路呼叫器。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,编码器信号经过锁存器经过锁存后输入到译码器,然后译码器在输入到显示电路中,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,报警状态可以手动切除。当下一个呼叫信号输入时,首先去除锁存状态,然后重复前面的过程。在显示电路中,信号通过编码器编码之后,由于在此产生的脉冲比锁存控制产生的信号脉冲超前一段时间,因此在锁存器之前必须安
16、装一个RC缓冲电路,对编码信号脉冲进行一个短暂的延时。总电路设计仿真如图6所示:图6 总电路设计仿真:5 电路安装、调试与测试设计原理图,绘制直棱方框图,进行系统仿真的主要目的是对电路的安装以及后面的调试与测试做整体的准备,如果系统仿真正确无误,才能对课程进行安装,即焊接电路板。5.1电路安装1、 对器件的选择。在前面的分析过程中,对每一个器件都进行了分析和比较,前提考虑的是能不能符合要求,即实用性;其次是它的经济性。同时所需装备有电烙铁,5V电源,电路板选择也要尽可能方便实用。2、 对所需要的元器件进行布局。在设计装配方式之前,要求将整体的电路基本定型,同时还要根据整体的体积以及芯片的尺寸来
17、安排元器件在万用板上的装配方式。选择好电路板之后,就要对所用到的芯片以及开关等元器件进行分配布局,按照从左到右,从上到下的原则,根据元器件种类和体积以及技术要求将其布局在万用板上的适当位置。可以先从体积较大的器件开始,如电源变压器、磁棒、全桥、集成电路、三极管、二极管、电容器、电阻器、各种开关、接插件、电感线圈等。待体积较大的元器件布局好之后,小型及微型的电子元器件就可以根据间隙面积灵活布配。分配均匀,整齐。对于本课程设计八路呼叫器,电路简单,整体的布局还是相当容易的。 3、 对电路板的焊接焊接是制造电子产品的重要环节之一,如果没有相应的工艺质量保证,任何一个设计精良的电子产品都难以达到设计要
18、求。在科研开发、设计试制、技术革新的过程中制作一、两块电路板,不可能也没有必要采用自动设备,经常需要进行手工装焊。在大量生产中,从元器件的筛选测试,到电路板的装配焊接,都是由自动化机械来完成的,例如自动测试机、元件清洗机、搪锡机、整形机、插装机、波峰焊机、剪腿机、印制板清洗机等。这些由计算机控制的生产设备,在现代化的大规模电子产品生产中发挥了重要的作用,有利于保证工艺条件和装焊操作的一致性,提高产品质量。为了使焊锡和焊件达到良好的结合,焊接表面一定要保持清洁。即使是可焊性良好的焊件,由于储存或被污染,都可能在焊件表面产生对浸润有害的氧化膜和油污。在焊接前务必把污膜清除干净,否则无法保证焊接质量
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
10 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 八路 呼叫器 设计 毕业论文
