任务目的要求、设计目的1、运用数字电子技术、模拟电子技术的知识进行电路设计。2、提高识读中小规模集成芯片的能力，能够熟练地、合理地选 用集成电路器件。3、掌握 74LS148、74LS374、CD4511、数码管、555、74LS30 或74LD686、74LS00、7805、等单元电路的综合应用。4、掌握稳压电源的整流、滤波、稳压工作原理。5、熟悉八路呼叫器的工作原理。6、掌握用 Multisim 软件对该系统进行仿真的方法。7、提高电路布局、布线与检查和排除故障的能力，培养书写综合实验报告的能力 。二、设计内容设计一个八路呼叫器。三、设计要求1、当某一路由呼叫时，显示该路编号；2、同时声光报警，报警时间 2秒；3、报警状态可手动通过按键切除；4、设计出实现电路；5、用 Multisim 软件对该系统进行仿真；6、用万用板焊接器件，制作电路，完成调试、撰写设计报告；四、预习内容1、查阅 74LS148、74LS374、CD4511、共阴极数码管、555、74LS30或 74LD686、74LS00、7805 等集成芯片的功能表与相关参数和引2、熟悉掌握稳压电源的整流、滤波、稳压工作原理3、学习 Multisim 仿真软件。显示五、设计参考电路译码驱动编码器手动控制呼叫输入单稳电路一锁存控制一声光报警六、报告要求1、根据设计任务要求，从选择设计方案开始，首先按单元电路 进行设计，选择合适的元器件，最后画出总的原理图；2、对电路布局要求合理、走线清楚、工作可靠 ；3、要求使用A4纸手写，必须有封面、任务书与教师评语表；4、课程设计报告一般应包含：问题分析、方案的提出、设计思 路、硬件原理框图、电路图与说明、集成芯片简介、设计过程中 遇到的主要难点、解决的办法与体会。系统工作原理一、概述当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到编码器74LS148 中进行编码，编码器信号经过反相器74LS04),经 驱动芯片CD4511)输出到显示电路，显示这一路的编码。同时 触发单稳态电路，产生2s的高电平，使多谐振荡器工作，使LED 和蜂鸣器产生2S 警报信号，报警状态可以通过手动按键消除。八路呼叫器的电路主要由编码/锁存/译码/显示电路、单稳 态电路、报警电路/手动控制电路组成。其中，CD4511是自带锁存功能的七段数码管驱动芯片。系统仿真电路上R7W除门vcc &v功屋介轴1显示4弋号路” 可手功消隐警报 有瞥报显示瘵数 MS. LEDT作 - 710.0KQasTEC DESi? ft-oar260Q1LED1 *74LSOAN74LSJ74NiftisiOSMTCKan2D1-2-fr2单元电路设计1. 编码/锁存/译码/显示电路R1 I0K7LViVJ1 SJ*工Cr3V74LS14BNvec1 W1 31- 皤E4- J ES-rn- ID JIL Lii阳 IQ2Pz-U2g4511BD_5V -竺 Sl.dkQ L电路结构与工作原理:电路由按键、8-3线优先编码器74LS148、反相器74LS04、驱动器CD4511、七段数码管与保护电阻构成。当J1至J8中某一个按键按下时，表明该路有呼叫。在74LS148的输出端有相应的编码反码输出。通过反相器输入CD4511译码驱动数码管显示相应的按键数。例如，当J3按键按 下时，表明J3所在的这一路有呼叫，这时J3的低电平输入 74LS148进行编码。经反相器74LS04反相后输入CD4511译码驱 动，数码显示器显示数码2显示电路只需要将CD4511锁存端EL连接到单稳态触发器输 出端，即可实现显示电路显示相应时间EL高电平锁存）。注释:因为74LS148只能编码07,而使用74LS308与非经反 相器连接CD4511A4引脚，可将输出的“0”的以“8”显示在数 码管上。2. 延时2S报警电路电路结构与工作原理:电路由按键、8与非门74LS30、单稳态电路、与非门74LS04、 反相器、多谐振荡器、LED和蜂鸣器组成。当J1至J8中某一个按键按下时，表明该路有呼叫。使得 74LS30输出高电平，经反相器，产生低电平触发单稳态电路, 产生2S高电平延时，经两个反相触发多谐振荡器4 RST引脚, 使其振荡，从而控制 LED和蜂鸣器工作，产生警报。其中，手动消除警报电路，由锁存器 74LS374,与非门74LS00 构成，在2S期间可手动使多谐振荡器4 RST引脚置低，从而不 工作，即消除警报。注释：图中线连接CD4511消隐引脚BI和锁存引脚EL实现无呼叫时数码管灭，有呼叫时锁存。3. 报警电路/手动控制电路R551.0KQIO陆i7-OkQ 匸 C3-)Ohl-UI0Z- TbSBHHII 1 S V I COW -KL少 LED1MS.VIRTUAL电路结构与工作原理电路由按键、2输入四与门74LS00、六反相器74LS04、三极管、LED发光二级管以与保护电阻构成。此处LED灯极为模拟的简要报警装置。当按键按下时低电平输 入经反相器使其清零，LED灯熄灭。其中J9、R17、VCC、GND实际中被74LS374等效代替，实现 2S期间手动消除警报功能。仿真时出现的问题1. multisim中CD4511功能与实际芯片不符合，所以仿真时电 路与实际电路图不符合。2开始对mult isim软件不熟悉，许多芯片找不到；3.由于仿真软件仿真时时间不是1:1,为了现象明显，我们适当 按比例缩小了电阻、电容等的参数。集成芯片介绍1.优先编码器74LS148Ucc Eo S 131211 Io Yo帀01 冋丽冋 丽 1151)74LS148UL2JL3JL4JL5JL6JLZJL814151617 Ei Y2 Y1GND图174LS148的管脚图74LS148优先编码器有八个输入端和三个输出端。当某一 输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输 入时，输出端才输出相应该输入端的代码。例如：D5=0且D6=D7=1（D6、D7优先级别高于D5）则此时输出代码010。当OE输入EI=1时，禁止编码、输出（反码）:A2,A1,A0为 全1。当0E输入EI=0时，允许编码，在D0-D7输入中，输入D7优先高，其余依次为:D6,D5,D4,D3,D2,D1, D0 等级排列。74LS148优先编码器输出为反码。2. 六反相器74LS04|14|1312111C)9B)rt50-0H-4LJ辺4567GNDFunction TableY = AInputOutputAYLHHLn三 HIGH Logtc LewiL = LOW Logic LsveE74LS04是六非门反相器其工作电压为5V,其内部含有6 个CMOS反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0,或0变成 1。逻辑关系为Q=Q3. 驱动芯片CD4511输出f g a b c d e 呼 i ill i i i i1 石 IP 4 13 12 11109C )4511134578CD4511是一片cMoS BcD锁存/七段译码/驱动器，弓I脚排列侑入输人适灯天灯睫能如图所示。其中A1、A2、A3、A4为BCD码输入，A1为最低位。BI：消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭消隐状态，不显示数字。LT：测试输入端，当BI=1, LT=0时，译码输出全为1,不 管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检 测数码管是否损坏。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译 码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。另外CD4511 有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制 数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平 时锁存，低电平时传输数据。ag是7段输出，可驱动共阴 LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时， 字形不太美观。所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的， 在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Q 的限流电阻。4八与非门74LS30A-H为输入端，Y为输出端，逻辑关系为Y二ABCDEFGH。5. 四与非门74LS006. 555定时器1, GND2 , Vi2-TRI*3, Vo-ouij RDRST5, VcoCON6, Vil -THEJ VJ oDISQNDET币rn mVo V(t VraCB555urujEi4-5kQ555定时器内部电路:16 J:11 1DCOTHTR1 OUT555定时器可构成单稳态触发器和多谐振荡器，电路图如下vcc&v200k-VCD -mt - ocn单稳态触发器多谐振荡器其中，单稳态延时时间Tw=RCln3=1 1RC；多谐振荡器振荡周期T=R1+2R2Cln2占空比 q二R1/R1+R2注释：具体推导过程参考数字电子技术基础-第十章。7. 锁存器74LS374cc 7 S也力S屯比创 -vi nr151丄I1312 | 11i | 235 qUE 强切 Di 0|02 乃屯 0 GNDTRUTHTABLEINPUTSOUTPUTOECPDnQnLTHHLTLLLLXQOHXXZH = High Level (Steady State)L = Low Level