基于74148構(gòu)成的16路數(shù)顯報警器的設(shè)計與仿真

吳勇靈，楊禹

(黔南民族師范學院物理與電子科學系，貴州都勻558000)

隨著人民生活水平的提高，各種家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。而被盜現(xiàn)象有發(fā)生。因此，居民家庭對財產(chǎn)安全問題受到關(guān)注。而報警器才能使不法分子有所收斂。但市場上的報警器多是用于一些大公司、財政機構(gòu)等。價格高昂，一般人們難以接受。再則就是用戶需要布防的空間較多，單一的報警器不能夠防范。為了滿足人們需要文中設(shè)計將以開關(guān)類斷線作為觸發(fā)信號，因為數(shù)字顯示能夠準確地反映犯罪分子的作案地點，這樣就能快速有效地保護用戶的財產(chǎn)安全，再加上報警器具有體積小、隱蔽性和保密性好等特點，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)框圖

設(shè)計采用斷線觸發(fā)報警，當有信號觸發(fā)時，可通過兩個電路分別完成聲音報警與數(shù)字顯示，從而達到報警顯示的效果。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 電路設(shè)計與模擬仿真

2.1 工作原理

開關(guān)觸發(fā)點閉合時，所有觸發(fā)點為高電平，使得編碼器不工作，圖2上方的與門組合為高電平，使得聲音報警電路不工作，之后通過反向器作用使得7447(0)中的BI端為低電平，使得譯碼器不工作，處于消隱狀態(tài)。開關(guān)觸發(fā)點斷開，觸發(fā)點為低電平使得編碼器對其進行編碼，編碼器輸出BCD碼通過門電路的整合，輸出兩片譯碼器各輸入端所需的BCD碼，此外圖2上方的與門組合將為高電平，使得聲音報警電路工作，并發(fā)出聲響。通過反相器作用使7447(0)中的BI端為高電平，使譯碼器工作，并把BCD碼譯碼成數(shù)碼管能識別的高低電平。結(jié)合斷線信號的斷開與閉合，實現(xiàn)信號觸發(fā)聲音報警與報警數(shù)字顯示。

2.2 單元電路設(shè)計

2.2.1 聲音報警單元電路的設(shè)計

555定時器具有負載能力強和電源范圍寬［1］等特點，因此采用555定時器構(gòu)成聲音報警單元電路，如圖2所示。用2個555定時器接成的延遲報警器，當開關(guān)觸發(fā)點斷開后，經(jīng)過一定的延遲時間后揚聲器開始發(fā)出聲音。如果在延遲時間內(nèi)開關(guān)觸發(fā)點重新閉合，揚聲器不會發(fā)出聲音。圖中G1是CMOS反相器，輸出的高低電平分別為VH=12 V，VL=0 V［2］。

2.2.2 編碼單元電路設(shè)計

編碼器是將信號或數(shù)據(jù)編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲之形式的設(shè)備，而16線－4線優(yōu)先編碼器具有高位為1，低位為0的特征，從高位到低位進行優(yōu)先編碼，16線～4線編碼器是低電平輸入有效，輸出為BCD碼，如圖2所示編碼單元電路部分。

2.2.3 譯碼驅(qū)動及數(shù)碼顯示單元電路設(shè)計

在顯示部分的設(shè)計中應(yīng)用兩個7447、兩塊7段LED數(shù)碼管實現(xiàn)數(shù)碼顯示功能，這樣成本較低。表1為編碼器輸出的BCD碼與兩片譯碼器7447對應(yīng)的編碼。

為了設(shè)計需要，把DCBA的10位BCD碼用卡諾圖描述。通過對A2，D1，C1，B1，A1分析得知:由于7448(1)中的D2、C2、B2在1到16的譯碼中全部顯示0，所以直接接地就能實現(xiàn)10位數(shù)的顯示［4］。通過分析知，兩片7447中的D、C、B、A能實現(xiàn)兩位數(shù)顯示時，7447(1)中的D2、C2、B2都是顯示0，所以把D2、C2、B2接在低電位［2－4］。譯碼驅(qū)動及數(shù)碼顯示單元電路如圖3所示。

圖316 路報警仿真圖

2.2.4 控制單元電路設(shè)計

如圖2控制單元電路部分，主要由5個四輸入與門電路和一個反相器構(gòu)成，當有觸發(fā)報警信號時，分別控制聲音報警電路和7447的使能控制端BI/RBO，實現(xiàn)聲音報警及數(shù)碼顯示，能夠準確、有效地保護財產(chǎn)安全。

3 電路模擬仿真

16路觸發(fā)報警的聲音報警、數(shù)碼顯示圖3所示，圖中右上端為聲音報警觸發(fā)信號波形。

4 結(jié)束語

該“16路數(shù)顯報警器”的設(shè)計從理論分析和電路模擬仿真結(jié)果來看，可以實現(xiàn)聲音報警、多路數(shù)字顯示、優(yōu)先報警等功能。此外，所設(shè)計的報警器成本低、功能實用、穩(wěn)定性強，不會發(fā)生誤報等現(xiàn)象，各項性能指標達到設(shè)計要求。用熱釋電紅外傳感器代替斷線觸發(fā)部分可以使電路的安裝更方便，滿足普通用戶的優(yōu)先預(yù)防，多路布控的聲音與數(shù)碼顯示為一體的報警系統(tǒng)。

［1］ 周勝海，胡雪惠，龔克．微機測控系統(tǒng)中獲取頻率信號的實用方法［J］．微計算機信息，2007，7(2):295－297．

［2］ 閻石．數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京:高等教育出版社，1998．

［3］ 周常森．電子電路計算機仿真技術(shù)［M］．濟南:山東科學技術(shù)出版社，2001

［4］ 李忠波．電子設(shè)計與仿真技術(shù)［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2004．