八戒体育数码显示记忆“叮咚”门铃 课程设计报告 设计题目：数码显示记忆“叮咚”门铃 指导教师： 小组成员： 姓名学号： 上交日期： 自我评定：优 摘要：当今社会的电子产品更新换代十分之快，越人性化的产品越有 市场。如今人们生活节奏加快，出差、旅游已经成为生活的常态，不 在家的时候，无法得知是否有人来访，所以数显记忆门铃也就应运而 生。数显记忆门铃由门铃电路、延时电路和显示记忆三部分组成。釆 用555定时器、74LS160、74LS48和共阴极七段数码管，组合构成一 个可显示记忆门铃八戒体育。 关键词：74LS160, 74LS48, 555 定时器 目录 TOC \o 1-5 \h \z 前言 7 \o Current Document 1?总体设计方案 8 \o Current Document 1.1设计内容 8 1.2设计方案 8 \o Current Document 121总设计电路原理 8 \o Current Document 1.2.2总设计电路流程图 8 2 ?单元模块设计 9 2.1器件介绍 9 74LS160D和74LS48D工作原理及作用 9 \o Current Document 555 定时器 12 \o Current Document 2丄3 7段数码管 15 \o Current Document 2.2单元电路设计及仿线 \o Current Document 2.2.1门铃电路 15 \o Current Document 2.2.2延时电路 16 \o Current Document 2.2.3数显记忆电路 17 3、 Multisim 仿线 \o Current Document 4、 组装、焊接及调试 22 \o Current Document 4.1元件列表 22 \o Current Document 4.2组装、焊接和调试过程 23 \o Current Document 4.3实际中遇到的问题和解决方法 23 \o Current Document 4.3.1面包板问题 23 \o Current Document 4.3.2蜂鸣器发音问题 23 \o Current Document 4.3.3各部分电路组合问题 23 \o Current Document 4.4完成情况 24 \o Current Document 5、 个人体会 24 X-. Ws 日新月异的社会，技术也加快了进步的步伐，越来越多的电子 产品走进人们的日常生活，电子门铃的就是一个很好的例子。这次的 课程设计，我们设计了一个集门铃和数字显示功能于一体的门铃电 路。过程中我们深刻理解电路各部分的设计原理和所能实现的功能, 如我们选用了 555定时芯片,555芯片配上适当的阻容元件可以构成单 稳态触发器、多谐振荡器以及施密特触发器等脉冲产生与整形电路, 他们在工业自动控制、定时、仿生、电子乐器和防盗报警等方面都有 着广泛的应用。我们电路中的延时电路运用了单稳触发器，双音门铃 则利用定时器构成多谐振荡器组成。这是一次理论与实践的完美结 合。 本次课程设计是我们首次的专业的设计实践，虽然遇到许多困 难,但解决困难的过程让我们受益良多，小组的协作配合也更加默契, 丰富了的专业知识八戒体育，提高了动手能力。 1?总体设计方案 1-1设计内容 设计一个数字显示记忆门铃电路。设置一个按钮，按下按钮时发出较高 的频率“叮”声，松开按钮发出较低频率的“咚”声。门铃“叮咚”声的声音 频率和声音持续时间可调。正常人听力范围在20Hz~20000Hz而300Hz~5000Hz则 是人耳最敏感的声音频率范围因此“叮咚”声最好在这个范围内或者左右。在 按下门铃的触发信号通过延时工作区传递到数显计数计数加b以避免访客连续 动作导致误计数。 1. 2设计方案 1.2.1总设计电路原理 当按下开关时，一方面电源经开关触点、二极管VD2对电容C5快速充电 使555的④脚变为高电平解除清零，另一方面电阻R6被按下开关短路，振荡器 振荡，扬声器BUZZER发出“叮”的声音。当松开开关后后，一方面C5两端电 压经R5. Rp2慢速放电以维持NE555的④为高电平，另一方面R6被接入电路， BUZZER发出“咚”的声音，555的④脚变为低电平，555被清零「咚”声终止。 另一方面开关按下的信号由555的2脚进入555组成的单稳态触发电路，造成 一定的延时时间再由555的3脚输出进入74LS160同步置数，最后经过74LS48 七段数码管驱动器输出在共阴极七段数码管显示数值。 1.2.2总设计电路流程图 話時 计数 2 ?单元模块设计 2.1器件介绍 2.1.1 74LS160D和74LS48D工作原理及作用 1、 74LS160D (1)工作原理 DO QO D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 ENP ENT

　　—!￡ 13 —T7 7 10 74160 输出为 8421BCD 码，计数为 0000-1001, M=10 这种同步可预置十进计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成，内 部有超前进位，具有计数.置数、禁止、直接（异步）清零等功能。对所有触 发器同时加上时钟，使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协 调一致而实现同步工作。这种工作方式消除了非同步（脉冲时钟）计数器中常 有的输出计数尖峰。缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器。 这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平。当预置是同步时， 在置数输入上将建立一低电平，禁止计数，并在下一个时钟之后不管使能输入 是何电平，输出都与建立数据一致。清除是异步的（直接清零），不管时钟输入、 置数输入.使能输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出 直接置为低电平。超前进位电路无须另加门，即可级联出n位同步应用的计数器。 它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的。两个计数使能输 入（ENP和ENT）计数时必须是高电平，且输入ENT必须正反馈，以便使能动态进 位输出。因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度近似 等于QA输岀高电平。此髙电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。使 能ENP和ENT输入的跳变不受时钟输入的影响。 电路有全独立的时钟电路。改变工作模式的控制输入（使能ENP、ENT或清 零） 纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响。计数器的功能（不管使 能、不使能、置数或计数）完全由稳态建立时间和保持时间所要求的条件来决 定。 （2）、工作方式 功能表： CP 瓦 LD /：7

　　ET 工作状态 X 0 X X X 1 0 X X 预置数 X O1 1 0 i X 1 1 X 保持（但C=0） I 1 1 1 i 2、 74LS48D （1）、工作原理 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电 路和单片机系统的显示系统中。 A a B b C c D d e lTt f BI/RBO g RBI 12 1T 5 74LS48七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成 显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。它有3个辅助控制端LT、 RBI、BI/RBO,现简要说明如下： a.灭灯输入BI/RBO BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作 输 入使用且BI=O时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入d?g均为0,所 以字形熄灭。 b?试灯输入LT 当LT=0时，BI/RB0是输出端，且RB0=l,此时无论其它输入端是什么状态, 所有各段输出a?g均为1,显示字形8。该输入端常用于检査7448本身及显示器的 好坏。 C.动态灭零输入RBI 当LT = 1, RBI = 0且输入代码DCBA = 0000时，各段输出a?g均为低 电平，与BCD码相应的字形巳熄灭，故称“灭零”。利用LT=1与RBI=0可以实现某 一位的“消隐”。此时BI/RB0是输出端八戒体育，且RBO=Oo d.动态灭零输出RBO BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT = 1且RBI = O,输入代码 DCBA=OOOO时，RBO=0；若LT二0或者LT=1且RBI = 1,则RBO=lo该端主要用于显 示多位数字时，多个译码器之间的连接。 （2）工作方式 弓 弓lli五远8E— 殷HI而i融函IlftX 1 dttj& BER BO 跻沖7TEH■:

　　- 或期強 kT RHI D 2 B A ? b d & f O II H o o a O ?? 1 1 1 1 a 1 II 0 (

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　　d. e. f. g七个笔画 段，并分为共阳极和共阴极两种连接方法。共 阳极是将七个发光二极管的阳极接在一起并接 在正电源上，阴极接到译码器的各输出端，当 哪个发光二极管的阴极为低电平时对应的那个 发光二极管就导通发光。共阴极则是将七个发 光二极管的阴极联在一起并接地，阳极译码器 的各输出端，哪一个阳极为高电平时对应的那 个二极管就发光。此实验中用的是共阴极的数 码管。 2.2单元电路设计及仿线)门铃电路仿线)电路工作原理 “叮咚”门铃设计的具体思路是利用555定时器的4端(复位端)控制是否 输出信号，4端为低电平时，555定时器输出为0, 4端为高电平时，555定时器正 常工作，输出方波信号。另一方面，要利用不同回路造成的输出不同的频率来 产生“叮咚”声。具体过程如下： 1、 当按下开关时，一方面电源经过开关触点，二极管D2对电容C5快速充电, 使555的4管脚变为高电平解除清零，另一方面电阻R6被按下的开关短路，振荡 器振荡，其振荡频率为： fl=l/0. 7 (R9+2R7) C3 则蜂鸣器发出“叮”的声音。 2、 当松开开关后，一方面C5两端电压经过R5慢速放电，以维持555的4管脚 的高电平使555工作，另一方面R1被接入电路，振荡器振荡频率为： f2=l/0.7(R6+R9+2R7)C3 蜂鸣器发出“咚”的声音，555的4管脚变为低电平，555被清零，“咚”声 终止。“咚”声的持续时间由R5决定，改变R5的值可以改变持续时间。 其中改变R9的值可以改变双音的音调。 2.2.2延时电路 (1)延时电路仿线 Key w A； R3： 2MQ VDD2 5V U8 RST OJT ?rs 7RT CCN :C2 : LN 555CM LN 555CM (2)工作原理 555电路构成的单稳态触发器。 输入端2—直处于低电平输入状态，当开关被按下，获得瞬时高电平, 输出端3由高变为低，进入暂稳态。经过tw时间后，恢复到稳态。 Tw=L lR*C=20s,通过改变R. C参数的值，可以控制延时时间的长短。 在20s内无论开关被按下多少次八戒体育，此555电路只输出一个脉冲，减少计数误差。 2.2.3数显记忆电路 50Q WV 50Q reset U7A I74LS08D 74LS48N 74LS1C0N Y ■，2 口 丄叽 IJ6 74LS160N 74LS48N R4 330Q K计数电路 (1)、计数电路仿线)工作原理 这是由两片74LS160构成的计数器。右边为低位，左边为高位。 计数器的模为99。低位逐一计数达到9后，使得高位在下一脉冲到来时进 b同时低位复位为0。从而实现模99的计数 另外在计数功能上拓展一个直接清零功能，使得主人可以在回家后可以 直接将计数的数字消去，重新开始计数。 2、显示电路 (1)显示电路仿线QKN KI -AW 50Q U3 74LS48N! J ￡j u] It nc c ooo c c gaqua i?iU4 74LS48N(!:VW U3 74LS48N ! J ￡j u] It n c c ooo c c g aqua i?i U4 74LS48N (!: VW 此部分由74LS48驱动器和共阴极数字显示器构成。可显示门铃被按下的次 数。 ui!s“[njv 辻 因为在仿真软件中的时间与现实不符，设计有现实中20秒的延时在仿真中 难以看出效果，所以调整了部分电阻，使延时时间缩短得到了示波器中可观察 的延时波形。 图一为开关处的波形，图二为从3管脚输出到计数部分的波形。 上图为蜂鸣器两端的波形，产生多谐振荡。开关断开和连接时波形存在宽 窄和速率差别。 4、组装、焊接及调试 4.1元件列表 元件类型 参数 数量 电阻 3300 1 200。 2 2M。 1 5k。 2 700 n 1 3.9k ° 1 3K° 1 电容 luF 2 O.OluF 2 0. luF 1 47uF 1 lOOuF 1 芯片 74LS48N 2 74LS160N 2 74LS48D 1 74LS04D 1 共阴极数码管 2 NE555 2 二级管 1N4148 2 其他 面包板、杜邦线组装、焊接和调试过程 首先我们按照仿真图进行了面包板的插接一一延时电路.门铃电路.技术 和显示电路分开组装，每插接好一部分便进行功能的测试，当各个部分的功能 都实现了的时候，在将它们逐渐组装在一起，每新接一部分便用示波器波形验 证。最后得到组合的成功电路。 4.3实际中遇到的问题和解决方法 4.3.1面包板问题 在实际的操作中我们发现，线路重接多次、检査多次没有问题，但是没有 预期效果，有的部分甚至不工作，排査过后，怀疑是面包板的问题，万用表测 试发现其内部有相隔甚远的短路，发现问题后八戒体育，我们开始在面包板上移动元件 的位置，换插线，反复测试，虽然花费了许多时间，走了弯路，但最终还是解 决了问题得到了预期效果。 4.3.2蜂鸣器发音问题 门铃电路部分我们采用了无源的蜂鸣器，想得到“叮咚”的双音效果。第 一次调试，电路不能发声，随后我们通过信号发生器反复测试，确定是频率未 达到让此蜂鸣器发声的大小，故改变电路的参数，反复测试后得到了悦耳的叮 咚声。 4.3.3各部分电路组合问题 当我们实现了延时电路、数显记忆电路和门铃电路的各部分功能后，进行 了组装，发现数显记忆电路出现了紊乱现象，但是给入数显记忆电路部分的信 号仍然是对的。开始査找原因，期间为了保证稳定，将在面包板上的数显记忆 部分，在电路板上进行了焊接调试，但是各部分组装后其数字的显示依旧是混 乱的。反复思索，想到了所给信号的杂波可能会让数显部分产生误判，所以在 开关部分加了滤波电路，再次调试后得到了我们要实现的最终效果。 4.4完成情况 经过几天的奋战，最终得到了预期的效果，按下按钮时发出较高的频率“叮” 声，松开按钮发出较低频率的“咚”声。在按下门铃的触发信号延时约20s传递 到数显计数，使计数加1,最多可达99。运行前几次因多谐部分可能使延时时间 段有不稳定现象，但是多按几次时候延时时间便极为稳定了。 5个人体会 在做课设之前听学长学姐说很快会做出来，以为会很简单，自己动手后才 发现并非如此，从前期题目确定后所有相关的资料的搜集和思路的整理，到方 案电路图的仿真，再到后期实物的制作、调试，看起来只有几步，实际上中途 频频遇到问题：仿真不断出问题、插线效果不理想.调试过程中更是遇到了很 多问题，上网査询，自己摸索尝试，请教学长学姐，然后再试验，想尽一切办 法去完成，有的时候想一天也想不出解决的办法，既要在焦躁的环境中保持良 好的心态去面对这件事情，又要时刻保持清醒的头脑去应对那些未知的.已知 的困难和挑战，每一步都是对我们的考验，有连续好几天我们都是在晚上十一 点半以后离开实验室，即使如此，每天一点点的进步都会很开心，从最初确定 的一个题目、一个想法，一点一点地变成一个作品，心情也是从开始的饱含热 情，到中途的无奈.抓狂，再到最后的收获的兴奋的变化，过程不易，最后的 结果令人欣喜。就像刚开始做的时候一个学长说的，我们在实验室要学的东西 太多，从开始连实验室的仪器都不会用到自己不断地请教学习和摸索，直至通 过自己的力量解决最后一个问题，完成课设作品，在这个过程中收获的不止是 在知识运用能力的提髙、自主学习的能力，还有对耐心和毅力的磨练。 在整个过程中，我和搭档遇到了很多未曾想到的挑战和困难，但是都在我 们的努力下一一解决，最让我感到高兴的是我们能够再遇到问题时自己探索， 并且运用书本上学过的知识成功解决解决它，虽然历时比较长，但是在整个过 程中我们一直都在坚持通过自己的尝试、尽自己最大的努力去完成它，为此我 感到很骄傲，同时感谢自己能有这样好的搭档。

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