数字电子技术 八路呼叫器 Multisim仿真 课程报告

【课程设计说明】

设计内容及要求：基于数字电子技术、模拟电子技术的知识，利用所学的集成电路芯片及电阻、电容、三极管、数码管、发光二极管、蜂鸣器期间设计一个八路呼叫器实现一下功能：1、当某一路有呼叫时，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；

功能：实现当某一路有呼叫时，显示该路编号，同时声光报警，报警时间2秒，报警状态可手动通过按键切除等功能。此功能的实现，可以运用于医院病床呼叫中，具有实际运用意义。

Multisim仿真截图如下：（经实践，可成功实现）

实物展示：

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八路呼叫器课程设计Multisim仿真以及设计报告.zip-讲义文档类资源-CSDN文库

如下为部分报告内容

1 概述

1.1 研究目的

　　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、74LS147、74LS283、74LS574、CD4511、74LS48、74LS47、555定时器、74LS00、74LS04、74LS08、74LS30、7805等芯片及共阴极、共阳极数码管的综合应用;

    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、布线及检查和排除故障的能力，培养撰写综合实验报告的能力 ;

1.2 研究意义

1.培养学生的动手和创新能力,也增强了学生之间的团队合作能力;

2. 学会运用Multisim对设计进行模拟仿真测试，不断地改善设计中的错误,最终完成设计;

3. 掌握电子电路中相关仪器的使用和原理，学会正确的安装电子电路中的各种元器件;并且能够解决在安装中发生的各种问题。

4.学会用各种方法来查阅资料和文献;

第2部分 电路分析

2.1 单元电路分析

1.编码/锁存/译码/显示电路：

①电路设计：

②电路结构：电路由按键、8-3线优先编码器74LS148、三态输出的八D锁存器74LS373、反相器74LS04、驱动器CD4511、七段数码管及保护电阻构成。

③电路作用：当S1至S8中某一个按键按下时，则该路有呼叫。在74LS148的输出端有相应的编码输出。再通过74LS373锁存器进行锁存,最后通过反相器输入CD4511译码驱动数码管显示相应的按键数。

2.延时2s报警电路/手动控制电路：

①电路设计：

②电路结构：电路由按键、8与非门74LS30、单稳态电路、多谐振荡器、蜂鸣器、六反相器74LS04、三极管、LED发光二级管以及保护电阻构成。

③电路作用：当S1至S8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，产生高电平延时，经反相触发多谐振荡器使其振荡，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74LS373，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，从而消除警报。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。

2.2 电路参数分析

　①单稳电路：

R=100kΩ，C1=0.01uF,C=22uF C=0.01uF

②555多谐振荡电路

③三极管选用2N3904

④发光二极管阳极接一个限流电阻，根据发光二极管的上拉电阻300~500Ω之间。

第3部分 电路设计与仿真

3.1 总体电路设计

 3.2 电路仿真

第4部分 电路焊接与实现

4.1 元器件

1.优先编码器74LS148：

74LS148 是8 线-3 线优先编码器，共有 54/74148 和 54/74LS148 两种线路结构型式，将 8 条数据线(0-7)进行 3 线(4-2-1)二进制(八进制)优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端(EI)和输出选通端(EO)可进行八进制扩展。

0-7 编码输入端(低电平有效)

EI 选通输入端(低电平有效)

A0、A1、A2 三位二进制编码输出信号即编码 输 出 端(低电平有效)

GS 片优先编码输出端即宽展端(低电平有效)

EO 选通输出端，即使能输出端

电源电压:min 4.75V type 5.0V max 5.25V

输入电压:min 2V

发射极间电压:±5.5V

工作环境温度 :0~70℃

贮存温度:-65~150℃

2. 反相器74LS04:

74LS04是六非门(反相器),它的工作电压为5v,内部含有六个coms反相器,它的作用为把1变为0。

3.驱动芯片CD4511:

①CD4511引脚图：

②CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码-七段码译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴LED数码管。

③引脚功能：

A0-A3：二进制数据输入端；

/BI：输出消隐控制端；

LE：数据锁定控制端；

/LT：灯测试端；

Ya-Yg：数据输出端；

VDD：电源正；

VSS：接地。

④推荐工作条件：

电源电压范围：3V~18V；

输入电压范围：0V~VDD；

工作温度范围：M类 -55℃~125℃ E类 -40℃~85℃。

4. 三态输出的八D锁存器74LS373:

  74LS373是三态输出的八D锁存器，共有54S373和74LS373两种线路。373 的输出端 Q0~Q7 可直接与总线相连。当锁存允许端LE为高电平时，Q 随数据D而变。当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0~Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，Q0~Q7 呈高阻态，既不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

引出端: D0~D7 数据输入端

OE 三态允许控制端(低电平有效)

Q0~Q7 输出端

真值表:

5.555定时器：

①555定时器的引脚图：

 ②555定时器的功能表：

4.2 焊接

　　①在该设计中考虑到元件之间的布线合理性，本着节约用线的原则和美观性的原则。

②在整体电路进行和单元电路仿真充分验证后，列出元件清单，购买元器件开始安装。

③该设计是在面包板上进行安装的，根据元器件的布局，首先摆放各芯片位置，待位置合理后，摆放相邻的分立元件，再依照各集成电路以及分立元件引脚之间的关系，用导线连接起来，最后再连接电源线和接地。

第5部分 电路测试

5.1 系统测试方法

　　在测试之前，首先要检查整个电路板，看是否有短路或开路，检查无误后，便可接通电源，接通电源时，要注意电源的电压大小，给电路板加适当的电源，同时要注意电源的正负极。当准备工作做好后，就按动对应的按钮，观察显示结果和报警电路等的工作情况。

5.2 系统测试结果

　当按下开关1时，数码管显示数字“1”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关2时，数码管显示数字“2”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关3时，数码管显示数字“3”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关4时，数码管显示数字“4”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关5时，数码管显示数字“5”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关6时，数码管显示数字“6”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关7时，数码管显示数字“7”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声；当按下开关8时，数码管显示数字“8”，LED灯亮起，蜂鸣器响。按下清零开关后，数码管清零，LED灯熄灭，蜂鸣器不再发出响声。

第6部分 总结

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