純數字電路8路呼叫器Proteus仿真電路圖及講解

ID:411308 · 發表于 2019-9-4 16:12

當某一路有呼叫時，能顯示該路的編號；
同時聲光報警，報警時間2秒；
報警狀態可以手動切除；

1.3設計方案

1.3.1設計要點

根據課題設計的要求，呼叫器為八路，所以用七段LED數碼管顯示。當有某一路呼叫時要顯示這一路的編碼，所以要準確判斷并把呼叫的信號鎖存。當電路形成呼叫信號之后，七段LED數碼管顯示出呼叫這一路的組別，而且LED顯示這一路的燈亮。利用鑒別出的呼叫信號，控制一個具有兩種工作頻率交替工作的音頻振蕩器，推動揚聲器發出兩種笛聲音響，表示報警成功。

1.3.2工作原理

鎖存器輸入信號都是同一電平時，鎖存器控制電路的輸出信號使鎖存器打開，這時鎖存器輸入端的信號送往相應的輸出端。當有一輸入端的電平發生跳變時，其對應輸出端電平也隨著發生變化，控制電路立即產生控制信號封鎖鎖存器，讓鎖存器進入鎖存工作狀態。此時，無論哪個輸入端電平發生變化，鎖存器各個輸出端電平保持不變。發生變化的輸出端，經過編碼器編碼后，將相關信息由譯碼器送入七段LED數碼管顯示器，顯示相應的組別。同時點亮LED，并發出響聲。呼叫器電路組成原理圖如圖1.3.2所示。

圖1.3.2電路組成原理框圖

2單元電路設計

整個呼叫器電路組成主要包括輸入回路、鎖存器控制電路、七段LED數碼管顯示電路、LED指示燈和蜂鳴器報警提示電路等。

2.1輸入回路

輸入回路由電源、電阻、鎖存器和按鍵組成。電源5V鎖存器用74LS373。當八路鎖存器74LS373的LE端為高電平時，鎖存器輸入端D0---D7的電平能直接送到相應的輸出端Q0---Q7；當LE端變為低電平時，鎖存器封鎖，即鎖存器輸入端的電平不能送到相應的輸出端，各輸出端保持封鎖前的電平，其電路如圖2.1.1所示。

圖2.1.1 鎖存控制與譯碼電路圖

2.2鎖存器控制電路

鎖存器控制電路由74LS32,74LS373,74LS04,74LS30組成。當74LS32一個輸入接電源時，74LS373的LE端為高電平，各輸入端的高電平直接送到相應的輸出端，此時八輸入端與非門74LS30輸出端為低電平，經過一個非門74LS04后變成高電平，由或門送到74LS373的LE控制端。當八個呼叫器開關S1-S8中有一個先按下時，其對應的D端為低電平，此電平送到鎖存器相應的輸出端，因而八輸入端的與非門74LS30的8各輸入端中有一為低電平，導致其輸出端為高電平，經過74LS04后變為低電平，使LE控制端為低電平，74LS373執行鎖存功能，這時如果有按鍵按下，鎖存器的輸出端也不會跟著改變，從而實現了自鎖。

2.2.1鎖存器74LS373的說明

74LS373是八D鎖存器(3S,鎖存允許輸入有回環特性) ，常應用在地址鎖存及輸出口的擴展中。74LS373是低功耗肖特基TTL8D鎖存器，74LS373內有8個相同的D型鎖存器，由兩個控制端控制。當OE接地時，若G為高電平，74LS373接收由PPU輸出的地址信號；如果G為低電平，則將地址信號鎖存。

工作原理：74LS373的輸出端O0~O7可直接與總線相連。當三態允許控制端OE為低電平時，O0~O7為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當OE為高電平時，O0~O7呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端LE為高電平時，O隨數據D而變。當LE為低電平時，O被鎖存在已建立的數據電平。

2.3七段LED數碼顯示電路

鎖存在鎖存器輸入端的低電平送到優先編碼器74LS148進行編碼，編成的二進制代碼再送到BCD碼七段譯碼驅動器74LS48，最后送到共陰極的七段數碼管，顯示相應的數字。當八個按鍵都沒有按下時，由于鎖存器輸出端都是低電平，因此數碼管不顯示。為了解決按鍵編號與顯示一致的問題，在74LS48的前面接有一個4位全加器74LS83，其電路如圖2.3.1所示。

圖2.3.1數碼顯示電路

2.3.1七段發光二極管的說明

LED數碼管是目前最常用的數字顯示器，圖2.3.2（a）（b）為共陰管和共陽管的電路，(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。一個LED數碼管可用來顯示一位0～9十進制數和一個小數點。小型數碼管每段發光二極管的正向壓降，隨顯示光的顏色不同略有差別，通常約為2～2.5V，每個發光二極管的點亮電流在5～10mA。LED數碼管要顯示BCD碼所表示的十進制數字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當的驅動能力。

圖2.3.2共陰管和共陽管電路以及引腳功能

2.3.2三線-八線編碼器74LS148的說明

在優先編碼器電路中，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。

3總電路圖及其原理說明

3.1輸入鎖存

當八路鎖存器74LS373的 LE端為高電平時，鎖存器輸入端 1D---8D的電平能直接送到相應的輸出端1Q---8Q當LE端由高電平變到低電平時，鎖存器鎖存，即輸入端電平不能送到輸出端，各輸出端保持鎖存前的電平，如果 74LS373 的LE端為高電平，其各輸入端的高電平直接送到各相應的輸出端，從而使八輸入端與非門74LS373 的八個輸入端均為高電平，導致其輸出為低電平，經非門74LS04后變成高電平，再由或門送到 74LS373 的LE 控制端，故LE控制端仍保持高電平，當八個按鈕開關S1---S8中有一個先按下時，其對應的D端變為低電平，此低電平經鎖存器送到相應的Q 輸出端，這時74LS30的八個輸入端中因有一個端變低電平，所以它的輸出端變為高電平，經非門74LS04和或門74LS32后，使LE控制端由高電平變成低電平，74LS373 執行鎖存功能，如果這時還有按鈕按下，鎖存器對應的輸出端電平也不會變。

3.2編碼和譯碼顯示

74LS148為輸入低電平有效和輸出低電平有效，即當10端為低電平而其它輸入端為高電平時，輸出端A,B,C均為高電平,11端為低電平而其它輸入端為高電平時，B,C端均為高電平，A 端為低電平，以此類推鎖存在鎖存器輸出端的低電平送到74LS148，由 74LS148進行編碼，編成的二進制代碼電平送到BCD碼七段譯碼驅動器74LS48再由74LS48輸出端送出驅動電平驅動共陰極七段數碼管顯示相應的數字。但是為了七段數碼管的顯示數字和按鍵一致，我們在74LS48前加上一個4位全加器74LS83,使從74LS148過來的二進制數加上1，再送到74LS48，這樣數碼管顯示的數字就和按鍵一樣了。如74LS148的10端為低電平時，顯示1;1端為低電平時，顯示5，當八個按鈕開關都不按下時，由于鎖存器的各輸出端均為高電平，經74LS30后使74LS48的熄滅控制端得到低電平，因此數碼管不顯示。

3.3報警系統

在有信號輸入的時候，信號經過74LS30過來送到報警系統的三極管，經過三極管處理后，再送到喇叭，使喇叭產生呼叫。同時發光二極管也會同時亮，顯示出哪一路呼叫。

4仿真結果

4.1電路原理圖

電路原理圖如圖4.1.1。