1、電子技術綜合訓練設計說明書題 目： 八路呼叫器 姓 名： 學 號： 班 級： 學 院： 電信學院 指導教師： 日 期： 設計報告書寫要求：1第1部分：摘要2第2部分：目錄3第3部分：任務要求4第4部分：概述（簡要說明本設計的基本內容） 5第5部分：分析技術要求，選擇技術方案6第6部分：確定原理方框圖，分析工作原理7第7部分：單元電路的設計（工作原理、元器件的選擇、有關仿真波形和實測波形）8第8部分：結論 9第9部分：參考文獻10第10部分：總結及體會11第11部分：附錄（元器件明細表、需要專門說明或論述的問題）12第12部分：致謝注意：資料袋封面上填寫：電子技術綜合訓練八路呼叫器設計與制作學

2、生 姓 名學 號專 業 方 向控制工程班 級題 目 名 稱八路呼叫器設計與制作一、設計內容及技術要求：設計一個八路呼叫器，具體要求如下：當某一路有呼叫時，能顯示該路的編號，同時給出聲光報警信號，報警時間為2S左右，報警狀態可以手動切除。 按照以上技術要求設計電路，繪制電路圖，對設計的電路用Multisim2001進行必要的仿真，仿真通過后購買元器件，用萬用板焊接電路，然后對制作的電路完成調試，撰寫設計報告，通過答辯。二、課程設計總結報告要求：1題目2任務書3. 摘要4目錄5概述（簡要說明本設計的基本內容）6技術性能指標7分析技術要求，選擇技術方案，確定原理方框圖，分析工作原理8單元電路的設計（

3、工作原理、元器件的選擇、相關仿真波形）9總電路原理圖（手繪A2或A3號圖紙）10. 設計參考文獻11附錄（元器件明細表、需要專門說明或論述的問題）12總結及體會13制作的電路三、設計進度：1時間：三周 2進度：（1）第一周 熟悉題目，分析要求，查找資料，選擇方案，優化方案，確定原理方框圖。（2）第二周 單元電路設計，選擇元器件，確定電路原理圖，進行必要的仿真，購買元器件。（3）第三周 制作并調試電路，畫出電路原理圖，撰寫設計報告，答辯。指導教師簽字： 電子技術綜合訓練任務書2010 年 春 季學期摘要本設計是做一個八路呼叫器，其主要應用于醫院的看護病房系統，而設計的目的就是將病人的需求及時通知

4、給醫護人員，我們可以將按鍵安裝在不同的病床旁邊，當有病人按下按鍵時，通過編碼電路產生與病床相對應的編碼，然后用鎖存器將編碼信息鎖存起來，接下將鎖存的編碼通過譯碼驅動電路產生相應的譯碼在數碼管上顯示呼叫的病床號，而在按下按鍵的同時，產生有效時鐘信號觸發單穩態電路使其產生暫穩態，輸出一段寬度可控的脈沖信號，脈沖信號觸發多諧振蕩器，產生一系列脈沖信號，在經過放大電路后，驅動喇叭工作，數碼顯示管和揚聲器均安置在值班室，這樣，在值班室的醫護人員就可以知道哪位病人呼叫請求幫助，其中多諧振蕩電路和放大電路可以用蜂鳴器來替代。當有病人需要醫護時，數碼管顯示病人所在的床號，在2s之內時，揚聲器發聲，醫護人員可以

5、通過手控按鈕來解除喇叭鳴叫，若無手動解除，2s之后揚聲器自動停止工作。本設計應用了74HC148優先編碼器，可以根據病人的病情程度的不同，給予病情較嚴重者以優先呼叫權。當有兩個以上病人按下醫護按鍵時，通過優先編碼器將優先編碼需要醫護程度高的病人的床號，其它的暫不起作用。目錄封面 1任務書 4摘要 .5目錄 6第一章 概述 7第二章 技術性能指標 7第三章 分析技術要求及選擇方案8第四章 原方框理圖及工作原理 9第五章 單元電路的設計11第六章 總電路原理圖18第七章 設計參考文獻18第八章 總結和體會18第九章 附錄20第一章 概述 當某一路有呼叫時，能顯示該路的編號，同時給出聲光報警信號，報

6、警時間為2S左右，報警狀態可以手動切除。如果某一路有呼叫請求，則該呼叫信號被送入8-3優先編碼器進行編碼，編碼輸出經74LS374鎖存后，送入CD4511譯碼電路，驅動七段數碼管顯示這一路的編號。同時呼叫信號觸發由NE555定時器構成的單穩態觸發電路，產生脈寬大約為2s的脈沖信號，它控制由NE555定時器構成的多諧振蕩器使揚聲器發生2s的報警信號，報警狀態可以用手動按鍵消除。手動解除電路也需要用到觸發器，給它一個有效時鐘觸發信號，它可以保持輸出0或1狀態，進而影響揚聲器驅動電路，達到解除警報的目的。第二章 技術性能指標設計內容及技術要求：設計一個八路呼叫器，具體要求如下：當某一路有呼叫時，能顯

7、示該路的編號，同時給出聲光報警信號，報警時間為2S左右，報警狀態可以手動切除。 第三章 分析技術要求，選擇技術方案如果某一路有呼叫時，由于優先編碼器74HC148是低電平輸入有效，該路與編碼器相連處的電平由1變為0，如何得到低或者高電平呢？由于采用CMOS工藝制成的編碼器，在輸入端連上大電阻接地后，不能得到高電平，必須接電源加保護電阻，這點與TTL工藝制成的74LS148不同;再在同一節點連上開關的一端，開關的另一端接地，當有按鈕按下時此端電平由1跳0；因采用了按鍵開關，在松手后此處電平又回到1，為使該路號碼能夠在顯示器上保持，需要采用鎖存器74LS374。松開按鍵后，它可將按鍵壓下所產生的信

8、號躍變保存下來，此過程需要一個有效時鐘信號（由0變1的脈沖信號），此信號可通過八輸入與門電路獲得；再通過BCD七段數碼管譯碼驅動電路顯示號碼，譯碼器選用CD4511。顯示電路如原理圖上半部分。如果某一路有呼叫時，八輸入與門CD4068的輸出由1變0，正好成為單穩態電路的觸發脈沖，此單穩態電路由NE555定時器和電容電阻連成，其中電阻電容值滿足1.1RC=2，在兩秒內單穩態電路輸出電平為1；手動解除電路也選用了鎖存器74LS374，其輸入信號取自單穩態電路的輸出，CLK信號來自大電阻接地電路和開關接地電路，其輸出連著一個非門，與上述單穩態電路的輸出構成一個兩輸入與門的輸入端。而這個與門（*）的輸

9、出端控制著發聲裝置；如果采用蜂鳴器，則下面電路可以省略。上述與門的輸出端在沒有按鈕信號時為0，連著NE555的復位端，電平為0時復位有效，多諧振蕩電路輸出為0，揚聲器不工作；有按鈕按下時，復位端電平為1，多諧振蕩電路輸出脈沖信號，揚聲器發聲。若在2S內，彈下手動解除按鈕，產生有效CLK信號，鎖存器輸出鎖定為1，通過非門，產生低電平，與門（*）的輸出為0，振蕩電路被復位。2S之后，再次彈下手動解除按鈕，觸發器狀態被解除，為下一次電路發聲創造條件。按照以上技術要求設計電路，繪制電路圖，對設計的電路用ISIS 7 Professional進行仿真，仿真通過后購買元器件，焊接電路，然后對制作的電路調試

10、，寫設計報告，最后答辯用到的元器件：集成電路：NE555定時器、CD4068、74LS374、CD4511、74HC148、74LS08、74HC04阻值分別為100，360，10k，82k，100k電容分別為0.1uf，22ufBCD七段數碼管，蜂鳴器，按鍵 第四章 原理方框圖及工作原理原理圖如下：工作原理：1.編碼顯示電路：編號為07的按鈕，0號優先性最低，7號最高。當其中之一被按下，與之相連的優先編碼器編碼輸入電平由1變0,而其他編碼輸入端口仍為1,編碼器為之編碼，將電平信號送入鎖存器，信號被鎖存；再傳遞給譯碼驅動電路，號碼通過數碼管顯示出來。正是由于鎖存器的存在，使電路的有效輸入信號得

11、以保持，即數碼管顯示數字不變。2.發聲電路：有按鍵按下時，與門輸出由1變0,這個低電平信號觸發單穩態電路，輸出為高電平，持續時間可以控制，持續時間為2s，它與手動解除電路的輸出端一起構成與門（*）的輸入端，此與門的輸出端連著多諧振蕩器的清零端，清零端低電平有效，多諧振蕩器被清零后，揚聲器停止工作（若用蜂鳴器可省略振蕩電路和放大電路）。3.手動解除電路：按下手動開關再松開，產生上升沿時鐘信號，鎖存器將輸入電平鎖存，在揚聲器響時，輸入電平為1，再過非門，成為與門（*）的另一個輸入端，此時與門（*）輸出為0,多諧振蕩器被清零，揚聲器停止工作（若是蜂鳴器，直接停止工作）；再次按下手動開關，又一次產生有

12、效時鐘觸發信號，此時單穩態電路輸出為0,手動解除電路輸出為1,觸發狀態解除。第五章 單元電路的設計74HC148優先編碼器電路優先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設計優先編碼器時，已經將所有的輸入信號按優先順序排了隊。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優先編碼器只按優先級高的輸入信號編碼，優先級低的信號則不起作用。74HC 148是一個八-三優先編碼器。74HC148優先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳VCC(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號如圖中所標如圖所示的是八線-三線編碼器74LS148的慣用符號及管腳圖引腳圖，LS系列與HC系列引腳圖相同。 &

13、#160; 其中I0I7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進制編碼輸出信號，IE是使能輸入端,當IE接低電平時，編碼器允許編碼，OE是使能輸出端，GS為片優先編碼輸出端.本電路中不用14和15引腳，且輸入端不能懸空，5管腳接地。74148優先編碼器真值表 輸 入輸 出S I0 I1I2I3I4I5I6I7Y1Y2Y3YsYesSXXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X011111111010001111111

14、11110NE555單穩態電路及多諧振蕩電路555的內部結構可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為555.555屬于CMOS工藝制造. 555引腳圖介紹如下1地 GND 2觸發 3輸出 4復位 5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vcc本電路圖中兩次用到NE555，一次是利用它構成單穩態電路，達到定時2Sde目的；一次是利用它構成多諧振蕩電路驅動揚聲器發聲。接法分別如電路的前后部分。74LS374鎖存電路74LS374是一種8通道上沿觸發鎖存器

15、。其管腳結構如圖所示。D7:0為輸入數據線，Q7:0為輸出數據線。CLK引腳為鎖存控制信號，上升沿有效。當上升沿到時，輸出數據線鎖存輸入數據線上的數據。OE引腳為鎖存器的片選信號，低電平有效。本電路中需要用到兩次74LS374，一次為顯示電路中利用它鎖存有效輸入電平，為保持數碼管顯示數字不變；一次是手動解除電路中用到，為保持解除狀態不變。未用到的端口懸空，D3腳接地。74LS04非門74LS04是6非門(反相器)他的工作電壓5V，他的內部含有6個coms反相器，74LS04的作用就是反相把1變成0，平時在使用中請注意不要芯片的管腳順序搞錯了，下面是芯片的管腳圖CD4511譯碼驅動電路 A1 A

16、2 A3 A4 為輸入端，a b c d e f g分別為譯碼輸出端，4腳BI為消隱輸入端，當BI=0時，不管其他輸入狀態如何，七段數碼顯示管均處于熄滅狀態，不顯示的數字。3腳LT為測試輸入端，當LT=0,BI=1時，譯碼輸出全為1，不管輸入狀態如何，七段均發亮顯示8，它主要是用來檢測數碼管是否損壞。5腳LE為鎖定控制端，LE=0時允許譯碼輸出,LE=1時，譯碼器是鎖定保持狀態，譯碼器輸出被鎖定在LE=9時的狀態。本電路中A3端接鎖存器374的Q3，A2接Q2，A1接Q1，A4接Q0；LT和BI端接1，LE端接0。 BCD七段共陰極數碼顯示管CD4068 第六章 總電路原理圖第七章 參考文獻

17、閻石 數字電子技術基礎（第五版） 北京：高等教育出版社，2006.5第八章 總結及體會此次設計及焊接過程中遇到了很多挫折，究其原因皆為浮躁致之。弄清每個器件引腳作用及電路各個單元的功能，真正做到了嗎? 設計過程中，顯示電路中的鎖存器的選擇有些波折，起先用的是74LS373,仿真結果也正確，而細想來，它用在本電路不太適合，373的LE端由下降沿觸發信號時，工作在鎖存態，但是會有一種情況難以確定：下降沿時刻，輸入電平同時發生躍變，它鎖存什么時刻的狀態？而本電路正存在這種情況，此單元仿真無果。因而改用74LS374可解決此問題。焊電路時，首先是布局，根據電路板的結構，元件只能橫向放置，焊接過程中，先

18、焊集成電路底座的引腳，避免因為高溫而損壞集成元件，最后是焊接技術，在焊接時，先用電烙鐵對元件管腳和電路板同時加熱，再加熱焊錫，然后朝垂直板子方向提電烙鐵，焊錫量不宜過多，之后將多余的引腳剪去，避免與其它管腳接觸造成事故。這些環節我都出現過問題，不過最后都得以解決。通過這次綜合訓練，對數字電子技術的認識上升到實踐層面，頭腦中再也不只是空泛泛的工作原理，也了解到一些常用器件的特性和典型電路，腦子中有了與理論知識相對應的實物的模型，對數字電子技術有了感性和理性上的更深認識。難能可貴的是鍛煉了自己的動手能力。這次訓練也教會我如何更好的與別人合作。首先這幾個人是一個團體，共進共退，每個人都要拿出百分之百的精神去戰勝前進中遇到的難題，而不是去退縮懷疑自己，更不是一味依靠別人，每個人都要有責任感；更要樂觀，因為樂觀緣于對困難的認真的分析，清楚哪出現問題，尋找解決的辦法；也要聽從別人的建議，然后對之做出明確的判斷；最后合理分配任務，給每位能勝任的任務。這次綜合訓練過程中，雖然遇到了很多挫折，按我覺得這是好事。設計時，手動解除狀態無法保持，采用了觸發電路后問題解決；調試中，起先顯示電路不能鎖存，想到的最有可能原因是74LS373出現了問題，最后我又查閱了 373的詳細功能表，發現它在本電