課程設(shè)計(jì)--煤氣計(jì)費(fèi)電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　煤</b></p><p><b>　　氣</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　費(fèi)</b></p><p><b>　　電</b></p><p

2、><b>　　路</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p><p&g

3、t;　　學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　題 目： 煤氣計(jì)費(fèi)電路設(shè)計(jì) </p><p>　　2011 年 1 月 7 日</p><p><b&

4、gt;　　目錄</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書1</b></p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)簡述3</b></p><p>　　二 核心元件簡介3</p><p&

5、gt;<b>　　1.1 干簧管3</b></p><p>　　1.2 干簧管工作原理4</p><p>　　2 CT74LS290：異步二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器5</p><p>　　3 用74283實(shí)現(xiàn)的乘2邏輯功能真值表6</p><p>　　4 7448七段顯示譯碼器7</p>&

6、lt;p><b>　　5 報(bào)警模塊9</b></p><p>　　三、軟件仿真結(jié)果與分析9</p><p>　　3.1 用兩片74290實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器9</p><p>　　3.1.1 實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制電路圖10</p><p>　　3.1.2 實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制電路仿真波形圖10</p&

7、gt;<p>　　3.2.1 實(shí)現(xiàn)乘2電路11</p><p>　　3.2.2 實(shí)現(xiàn)乘2電路仿真波形圖12</p><p>　　3.3 電路原理圖13</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)13</b></p><p>　　五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)14</p><p>　

8、　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　1</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　一、設(shè)

9、計(jì)簡述</b></p><p>　　（一）我們的設(shè)計(jì)基于以下幾個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行工作：</p><p>　　該煤氣計(jì)費(fèi)電路適用于管道煤氣。</p><p>　　假設(shè)單位煤氣量為0.2個(gè)立方</p><p>　　根據(jù)對家用管道煤氣費(fèi)的普遍調(diào)查了解，假設(shè)每立方米煤氣費(fèi)為10元。假設(shè)單位立方的煤氣費(fèi)為2元。</p>&l

10、t;p>　　假設(shè)每次繳費(fèi)200元，換取20立方的煤氣，即換取100個(gè)單位的煤氣。在所繳費(fèi)用所買到的煤氣剩余量不足0.4立方，即不足2個(gè)單位時(shí)，報(bào)警裝置工作，以提醒及時(shí)繳費(fèi)。</p><p>　　（二）煤氣計(jì)費(fèi)電路的設(shè)計(jì)由以下5部分構(gòu)成：</p><p>　　煤氣信號(hào)的采集電路：采用干簧管型氣體傳感器，將氣體信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓脈沖。</p><p>　　煤氣計(jì)量電路

11、：采用兩個(gè)CT74LS290芯片級(jí)聯(lián)法構(gòu)成100進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，即組成100個(gè)單位的技術(shù)裝置。</p><p>　　煤氣計(jì)費(fèi)電路：采用74283全加器實(shí)現(xiàn)乘2的邏輯功能，即單位煤氣費(fèi)為2元。</p><p>　　煤氣剩余量不滿足預(yù)定要求時(shí)的報(bào)警系統(tǒng)電路：采用蜂鳴器報(bào)警裝置</p><p>　　煤氣使用量的顯示裝置電路：采用2片7448七段顯示譯碼器組成的顯示裝置。&

12、lt;/p><p><b>　　二、核心元件簡介</b></p><p>　　1、綜合考慮在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中我們選用了通用性較強(qiáng)，成本較低，工藝簡單的干簧管型氣體傳感器。</p><p><b>　　1.1 干簧管</b></p><p>　　干簧管是干式舌簧管的簡稱，是一種有觸點(diǎn)的無源電子開關(guān)元件，具

13、有結(jié)構(gòu)簡單，體積小便于控制等優(yōu)點(diǎn)，其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個(gè)鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時(shí)，玻璃管中的兩個(gè)</p><p><b>　　3</b></p><p>　　由特殊材料制成的簧片是分開的。當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時(shí)，在磁場磁力線的</p><p>　　作用下，管內(nèi)的兩個(gè)簧片被磁化而互相吸引接觸，簧

14、片就會(huì)吸合在一起，使結(jié)點(diǎn)所接的電路連通。外磁力消失后，兩個(gè)簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。因此，作為一種利用磁場信號(hào)來控制的線路開關(guān)器件。另外干簧管還可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)，限位等等，同時(shí)還被廣泛使用于各種通信設(shè)備中。在實(shí)際運(yùn)用中，通常用永久磁鐵控制這兩根金屬片的接通與否，所以又被稱為“磁控管”[11]。其物理結(jié)構(gòu)圖如下圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 干簧管物理結(jié)構(gòu)圖</p>

15、;<p>　　1.2 干簧管工作原理</p><p>　　在普通轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)的煤氣表中加裝干簧管和磁鐵，干簧管固定安裝在計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計(jì)數(shù)盤位上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周，永磁鐵經(jīng)過干簧時(shí)，干簧管的簧片開閉一次，由此便輸出一個(gè)計(jì)量脈沖。一般認(rèn)為，干簧管周圍的磁場強(qiáng)度達(dá)到或超過一定數(shù)值，其觸點(diǎn)即吸合(閉合或開啟)，它吸合與否不僅與場強(qiáng)有關(guān)，還與兩極所處的磁力線方向有關(guān)。如圖1.2示磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向與干簧

16、管長度方向互相垂直（磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铮?，其交叉點(diǎn)(或立交點(diǎn))正是觸點(diǎn)位置(一般是干簧管的中間)，磁鐵的S/N極分別在運(yùn)動(dòng)方向的兩側(cè)，此時(shí)近則吸合，</p><p>　　遠(yuǎn)則釋放，中間無死點(diǎn)，這樣在觸點(diǎn)吸合和釋放一次便可產(chǎn)生一個(gè)脈沖。</p><p>　　平常干簧管兩片是釋放狀態(tài)的時(shí)候，我們可認(rèn)為單片機(jī)采集到的信號(hào)為高電</p><p><b>

17、　　4</b></p><p>　　平，當(dāng)磁鐵隨著煤氣表的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)剛好旋到兩簧片閉合狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為系統(tǒng)采集到了一個(gè)低電平，這樣便完成了一個(gè)脈沖的采集，當(dāng)煤氣不斷流過時(shí)便可產(chǎn)生一連串的脈沖[12]。但是由于我們在煤氣用量采集過程中沒有足夠條件來實(shí)現(xiàn)，所以為了模擬煤氣用量的采集，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用了電平開關(guān)來模擬煤氣的使用量，其硬件設(shè)計(jì)如下圖1.3示</p><p>　　2、CT74L

18、S290：異步二—五—十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。</p><p>　　異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290原理,引腳圖及功能表如下：</p><p>　　表9-12 74LS290型計(jì)數(shù)器的功能表：</p><p><b>　　5</b></p><p>　　74LS290是異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它由一個(gè)一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)異步五進(jìn)制計(jì)

19、數(shù)器組成。如果計(jì)數(shù)脈沖由端CP0輸入，輸出由端引出，即得二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；如果計(jì)數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出由引出，即是五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；如果將與CP1相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP0輸入，輸出由引出，即得8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。因此，又稱此電路為二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)復(fù)位輸入R0(1)=R0(2)=1，且置位輸入S9(1)·S9(2)=0時(shí)，74LS290的輸出被直接置零；只要置位輸入S9(1)·S9(2)=1，則74LS290的輸

20、出將被直接置9，即=1001；只有同時(shí)滿足R0(1)·R0(2)=0和S9(1)·S9(2)=0時(shí)，才能在計(jì)數(shù)脈沖(下降沿)作用下實(shí)現(xiàn)二-五-十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。 (a)邏輯圖       (b)外引線排列圖</p><p>　　3、用74283實(shí)現(xiàn)的乘2

21、邏輯功能真值表:</p><p><b>　　6</b></p><p>　　74283乘2電路圖</p><p>　　圖3 74283引腳圖 圖4 7448引腳圖 </p><p>　　4、7448七段顯示譯碼器：</p><p>　　數(shù)字顯示譯

22、碼器是驅(qū)動(dòng)顯示器的核心部件，它可以將輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字顯示代碼，并在數(shù)碼管上顯示出來。圖8-51所示為七段顯示譯碼器7448的引腳圖，輸入A3 、A2 、 A1和 A0接收四位二進(jìn)制碼，輸出a～g為高電平有效，可直接驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器，三個(gè)輔助控制端 、 、 ，以增強(qiáng)器件的功能，擴(kuò)大器件應(yīng)用。7448的真值表如表8-20所示。</p><p>　　從功能表可以看出，對輸入代碼0000，譯碼條件是：燈測試輸入

23、和動(dòng)態(tài)滅零輸入 同時(shí)等于1，而對其他輸入代碼則僅要求 =1，這時(shí)候，譯碼器各段a～g輸出的電平是由輸入代碼決定的，并且滿足顯示字形的要求。</p><p><b>　　7</b></p><p>　　表4 7448功能表</p><p>　　燈測試輸入低電平有效。當(dāng) = 0時(shí)，無論其他輸入端是什么狀態(tài)，所有輸出a～g均為1，顯示字形8。該輸入

24、端常用于檢查7448本身及顯示器的好壞。</p><p>　　動(dòng)態(tài)滅零輸入 低電平有效。當(dāng) =1，，且輸入代碼 時(shí)，輸出a～g均為低電平，即與0000碼相應(yīng)的字形0不顯示，故稱“滅零”。利用 =1與 = 0，可以實(shí)現(xiàn)某一位數(shù)碼的“消隱”。</p><p>　　滅燈輸入／動(dòng)態(tài)滅零輸出 是特殊控制端，既可作輸入，又可作輸出。當(dāng) 作輸入使用，且 = 0時(shí)，無論其他輸入端是什么電平，所有輸出a～g

25、均為0，字形熄滅。 作為輸出使用時(shí)，受 和 控制，只有當(dāng) ， ，且輸入代碼 時(shí)， ，其他情況下 。該端主要用于顯示多位數(shù)字時(shí)多個(gè)譯碼器之間的連接</p><p><b>　　8</b></p><p><b>　　5、 報(bào)警模塊</b></p><p>　　報(bào)警部分也是該系統(tǒng)中的一個(gè)小模塊，當(dāng)用戶進(jìn)行誤操作或者是煤氣氣量

26、不足時(shí)，便產(chǎn)生警報(bào)提示。</p><p>　　三、軟件仿真結(jié)果與分析3.1用兩片74290實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　3.1.1實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制電路圖</p><p><b>　　9</b></p><p>　　3.1.2實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制電路仿真波形圖：</p><p><b>

27、;　　10</b></p><p>　　3.2.1實(shí)現(xiàn)乘2電路圖</p><p><b>　　11</b></p><p>　　3.2.2實(shí)現(xiàn)乘2電路仿真波形圖：：</p><p><b>　　12</b></p><p>　　3.3原理電路圖：(Multisim

28、軟件仿真)</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1998；</p><p>　?。?）陳汝全.電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003；</p><p>　?。?）王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001；&l

29、t;/p><p>　?。?）畢滿清.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006；</p><p><b>　　13</b></p><p><b>　　五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)：</b></p><p>　　本學(xué)期課程設(shè)計(jì)我們的題目是煤氣計(jì)費(fèi)電路設(shè)計(jì)，初拿到這個(gè)題目大概整理一下思路，覺得用計(jì)數(shù)器、加

30、法器、以及顯示電路能完成計(jì)數(shù)及計(jì)費(fèi)部分，由于剛結(jié)束的數(shù)字電子技術(shù)剛剛學(xué)過，所以思路挺清晰，考慮到信號(hào)的采集就沒有思路了，經(jīng)過全組人查資料，找到解決方案，經(jīng)過幾天的突擊研究，初步了解了部分傳感器，氣體的采集部分用氣體傳感器就能實(shí)現(xiàn)，傳感器可以完成信號(hào)的采集，將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)后，經(jīng)過計(jì)數(shù)和計(jì)費(fèi)部分就可完成設(shè)計(jì)。初步整理好思路，我們?nèi)司碗x開時(shí)研討元件的應(yīng)用，后面就是電路仿真部分，由于學(xué)過模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課程，接觸

31、過Multisim、MaxPluss、Proteus等軟件，所以仿真的時(shí)候問題不大。經(jīng)過幾天的思考、商討、研究、課程設(shè)計(jì)算是初步完成了，看到努力有了結(jié)果，還是蠻高興的，雖然課程設(shè)計(jì)只是停留在電腦仿真的程度，沒有實(shí)際動(dòng)手做出實(shí)物還是蠻欣慰的，覺得團(tuán)隊(duì)的力量無窮，一個(gè)人不能完成的任務(wù)，我們?nèi)私M合幾天的時(shí)間就輕松完成了，雖然過程中有意見的分歧，但最后還是能達(dá)成共識(shí)，因?yàn)橹R(shí)能力有限，所以完成的東西與實(shí)際市場上出售的東西相比還有很大差距，我們