纯数字电路8路呼叫器Proteus仿真电路图及讲解

ID:411308 · 发表于 2019-9-4 16:12

当某一路有呼叫时，能显示该路的编号；
同时声光报警，报警时间2秒；
报警状态可以手动切除；

1.3设计方案

1.3.1设计要点

根据课题设计的要求，呼叫器为八路，所以用七段LED数码管显示。当有某一路呼叫时要显示这一路的编码，所以要准确判断并把呼叫的信号锁存。当电路形成呼叫信号之后，七段LED数码管显示出呼叫这一路的组别，而且LED显示这一路的灯亮。利用鉴别出的呼叫信号，控制一个具有两种工作频率交替工作的音频振荡器，推动扬声器发出两种笛声音响，表示报警成功。

1.3.2工作原理

锁存器输入信号都是同一电平时，锁存器控制电路的输出信号使锁存器打开，这时锁存器输入端的信号送往相应的输出端。当有一输入端的电平发生跳变时，其对应输出端电平也随着发生变化，控制电路立即产生控制信号封锁锁存器，让锁存器进入锁存工作状态。此时，无论哪个输入端电平发生变化，锁存器各个输出端电平保持不变。发生变化的输出端，经过编码器编码后，将相关信息由译码器送入七段LED数码管显示器，显示相应的组别。同时点亮LED，并发出响声。呼叫器电路组成原理图如图1.3.2所示。

图1.3.2电路组成原理框图

2单元电路设计

整个呼叫器电路组成主要包括输入回路、锁存器控制电路、七段LED数码管显示电路、LED指示灯和蜂鸣器报警提示电路等。

2.1输入回路

输入回路由电源、电阻、锁存器和按键组成。电源5V锁存器用74LS373。当八路锁存器74LS373的LE端为高电平时，锁存器输入端D0---D7的电平能直接送到相应的输出端Q0---Q7；当LE端变为低电平时，锁存器封锁，即锁存器输入端的电平不能送到相应的输出端，各输出端保持封锁前的电平，其电路如图2.1.1所示。

图2.1.1 锁存控制与译码电路图

2.2锁存器控制电路

锁存器控制电路由74LS32,74LS373,74LS04,74LS30组成。当74LS32一个输入接电源时，74LS373的LE端为高电平，各输入端的高电平直接送到相应的输出端，此时八输入端与非门74LS30输出端为低电平，经过一个非门74LS04后变成高电平，由或门送到74LS373的LE控制端。当八个呼叫器开关S1-S8中有一个先按下时，其对应的D端为低电平，此电平送到锁存器相应的输出端，因而八输入端的与非门74LS30的8各输入端中有一为低电平，导致其输出端为高电平，经过74LS04后变为低电平，使LE控制端为低电平，74LS373执行锁存功能，这时如果有按键按下，锁存器的输出端也不会跟着改变，从而实现了自锁。

2.2.1锁存器74LS373的说明

74LS373是八D锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性) ，常应用在地址锁存及输出口的扩展中。74LS373是低功耗肖特基TTL8D锁存器，74LS373内有8个相同的D型锁存器，由两个控制端控制。当OE接地时，若G为高电平，74LS373接收由PPU输出的地址信号；如果G为低电平，则将地址信号锁存。

工作原理：74LS373的输出端O0~O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。

2.3七段LED数码显示电路

锁存在锁存器输入端的低电平送到优先编码器74LS148进行编码，编成的二进制代码再送到BCD码七段译码驱动器74LS48，最后送到共阴极的七段数码管，显示相应的数字。当八个按键都没有按下时，由于锁存器输出端都是低电平，因此数码管不显示。为了解决按键编号与显示一致的问题，在74LS48的前面接有一个4位全加器74LS83，其电路如图2.3.1所示。

图2.3.1数码显示电路

2.3.1七段发光二极管的说明

LED数码管是目前最常用的数字显示器，图2.3.2（a）（b）为共阴管和共阳管的电路，(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管每段发光二极管的正向压降，随显示光的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。

图2.3.2共阴管和共阳管电路以及引脚功能

2.3.2三线-八线编码器74LS148的说明

在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。

3总电路图及其原理说明

3.1输入锁存

当八路锁存器74LS373的 LE端为高电平时，锁存器输入端 1D---8D的电平能直接送到相应的输出端1Q---8Q当LE端由高电平变到低电平时，锁存器锁存，即输入端电平不能送到输出端，各输出端保持锁存前的电平，如果 74LS373 的LE端为高电平，其各输入端的高电平直接送到各相应的输出端，从而使八输入端与非门74LS373 的八个输入端均为高电平，导致其输出为低电平，经非门74LS04后变成高电平，再由或门送到 74LS373 的LE 控制端，故LE控制端仍保持高电平，当八个按钮开关S1---S8中有一个先按下时，其对应的D端变为低电平，此低电平经锁存器送到相应的Q 输出端，这时74LS30的八个输入端中因有一个端变低电平，所以它的输出端变为高电平，经非门74LS04和或门74LS32后，使LE控制端由高电平变成低电平，74LS373 执行锁存功能，如果这时还有按钮按下，锁存器对应的输出端电平也不会变。

3.2编码和译码显示

74LS148为输入低电平有效和输出低电平有效，即当10端为低电平而其它输入端为高电平时，输出端A,B,C均为高电平,11端为低电平而其它输入端为高电平时，B,C端均为高电平，A 端为低电平，以此类推锁存在锁存器输出端的低电平送到74LS148，由 74LS148进行编码，编成的二进制代码电平送到BCD码七段译码驱动器74LS48再由74LS48输出端送出驱动电平驱动共阴极七段数码管显示相应的数字。但是为了七段数码管的显示数字和按键一致，我们在74LS48前加上一个4位全加器74LS83,使从74LS148过来的二进制数加上1，再送到74LS48，这样数码管显示的数字就和按键一样了。如74LS148的10端为低电平时，显示1;1端为低电平时，显示5，当八个按钮开关都不按下时，由于锁存器的各输出端均为高电平，经74LS30后使74LS48的熄灭控制端得到低电平，因此数码管不显示。

3.3报警系统

在有信号输入的时候，信号经过74LS30过来送到报警系统的三极管，经过三极管处理后，再送到喇叭，使喇叭产生呼叫。同时发光二极管也会同时亮，显示出哪一路呼叫。

4仿真结果

4.1电路原理图

电路原理图如图4.1.1。