74ls85應(yīng)用電路圖一:
基于74ls85的溫度報(bào)警器電路
下面以溫度報(bào)警器電路為例,介紹數(shù)值比較器在應(yīng)用設(shè)計(jì)中的過程。如圖5所示為溫度報(bào)警器電路的邏輯圖,溫度檢測電路已檢測出溫度數(shù)值,并以8位二進(jìn)制數(shù)輸出,8位二進(jìn)制數(shù)的范圍為0~255,表示溫度數(shù)值為0*C~255*C,其中溫度檢測電路可由溫度傳感器組成。溫度報(bào)警器電路采用了兩片級聯(lián)的74LS85用作8位數(shù)值比較。數(shù)據(jù)輸入端A連接輸入的溫度數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)輸入端B接報(bào)警數(shù)值。B輸入端連接狀態(tài)為“01100010”。二進(jìn)制數(shù)01100010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為98。當(dāng)A輸入端數(shù)值大于B輸入端的設(shè)定值時(shí)。 IC2的A》B. 輸出端輸出為“1”,晶體管9013飽和導(dǎo)通,蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音,即當(dāng)檢測溫度大于98C時(shí)報(bào)警器報(bào)警。
明白了該電路的工作原理以后,就可以自行設(shè)計(jì)檢測溫度在0*C~255C間的任一溫度的報(bào)警電路了,只需改變B輸入端的二進(jìn)制數(shù)設(shè)定值。
溫度報(bào)警器的仿真電路如圖6所示,溫度輸入端用8個(gè)開關(guān)模擬輸入溫度的8位二進(jìn)制數(shù),溫度設(shè)置端已設(shè)置為“01100010”, 二進(jìn)制數(shù)01100010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為98,所以溫度設(shè)置端設(shè)置的報(bào)警溫度為98C,溫度輸入端此時(shí)的輸入代碼為01100100,01100100 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為100, 表示此時(shí)的輸入溫度為100^C,所以報(bào)警指示燈亮。仿真電路中為了觀察方便,以指示燈代替了實(shí)際電路的報(bào)警器,工作原理是完全一樣的。以往的電路設(shè)計(jì)往往需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行芯片線路的搭接、調(diào)試,費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。仿真軟件的出現(xiàn),極大的提高了電路設(shè)計(jì)的效率,通過數(shù)值比較器的仿真應(yīng)用設(shè)計(jì),可以看出,仿真軟件不僅是學(xué)習(xí)數(shù)字電路的好幫手,也是電路開發(fā)設(shè)計(jì)的利器。
74ls85應(yīng)用電路圖二:
比較器74LS85組成的延時(shí)電路
對兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行比較,以確定它們是否相等,或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序稱為比較。 能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。 比較器是將一個(gè)模擬電壓信號與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較的電路。比較器的兩路輸 入為模擬信號,輸出則為二進(jìn)制信號,當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小時(shí),其輸出保持恒定。
常見的芯片有LM324、LM358、uA741、TL081\2\3\4、OP07、OP27,這些都可以做成電壓比較器(不加負(fù)反饋)。LM339、LM393是專業(yè)的電壓比較器,切換速度快,延遲時(shí)間小,可用在專門的電壓比較場合。
74ls85應(yīng)用電路圖三:
由兩片74ls85構(gòu)成的8位比較器
74ls85應(yīng)用電路圖四:
本文設(shè)計(jì)的“自動報(bào)紙架”可實(shí)現(xiàn)自動夾報(bào)和自動存取報(bào)紙,該裝置主要由機(jī)械傳動系統(tǒng)和電路控制系統(tǒng)兩大部分組成,具有存儲七個(gè)報(bào)紙夾、自動夾報(bào)和智能化自動選取報(bào)紙夾的功能。
S1-S7構(gòu)成了按鍵盤,它代表了在報(bào)紙倉里七個(gè)不同位置的報(bào)紙夾,是一位十進(jìn)制數(shù),該數(shù)進(jìn)入編碼器U1(74LS147)編碼成一個(gè)四位十六進(jìn)制數(shù),從U1的 14 、⑨、⑦、⑥腳輸出,經(jīng)送入反相器U2(74LS04)的反相放大,信號分兩路輸出,一路送入譯碼驅(qū)動電路U3(74LS48),譯碼成數(shù)碼管所能識別的十進(jìn)制數(shù)并驅(qū)動數(shù)碼管顯示出按鍵盤按下的十進(jìn)制數(shù);另一路送給比較器U4(74LS85)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù),與電感傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)報(bào)紙夾經(jīng)過電感傳感器時(shí),傳感器產(chǎn)生的脈沖送入計(jì)數(shù)器U6(CD4518)進(jìn)行計(jì)數(shù),并由U6譯成一個(gè)四位十六進(jìn)制數(shù),分兩路信號輸出,一路送入比較器U4進(jìn)行數(shù)據(jù)比較,當(dāng)兩路輸入信號相等時(shí),比較器U4第⑥腳輸出為高電平,經(jīng)R1使Q7飽和導(dǎo)通,J6、J7去控制電機(jī)停止工作;另一路信號與電機(jī)控制電路J6送來的檢測信號同時(shí)進(jìn)入邏輯控制電路U5(74LS08),進(jìn)行邏輯條件檢測判斷,當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖為7,并且J6動作時(shí),邏輯電路輸出高電平信號,命令清零電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行為時(shí)2秒。 具體工作如下:
?。?)按鍵盤按下的數(shù)小于“7”,并且計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)也小于“7”時(shí),例如按鍵盤按下為“5”,經(jīng)編碼DCBA為1010,反相為0101,一路信號送入譯碼驅(qū)動電路進(jìn)行4-7線譯碼并驅(qū)動共陰數(shù)碼管顯示出“5”;另一路信號進(jìn)入比較器。此時(shí),電感傳感器檢測出報(bào)紙夾的脈沖,經(jīng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)也送入比較器,比較器將兩路信號進(jìn)行比較,當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出不等于“5”時(shí),比較器OA=B為低電平,Q1截止J6不吸合,J7吸合,220V電源經(jīng)J7加到電機(jī),電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出的脈沖數(shù)等于“5”時(shí),比較器OA=B為高電平,Q1導(dǎo)通,J6吸合,其常閉觸頭斷開J7,J7不吸合,斷開常開觸頭,電機(jī)停轉(zhuǎn)。
(2)按鍵盤與計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)同時(shí)等于7時(shí),比較器OA=B為高電平, Q1導(dǎo)通,J6吸合,其常閉觸頭斷開J7,J7不吸合,斷開常開觸頭,電機(jī)停轉(zhuǎn)。此時(shí),若再按下按鍵盤中除7外的任何鍵,比較器OA=B為低電平,Q1截止,J6不動作,其常閉觸點(diǎn)接通,J7吸合,J7的常開觸點(diǎn)接通電源,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)由于計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)為“7”,U5A①②腳為高電平,第③腳輸出為高電平,U5B④腳為高電平,第⑤腳也為高電平,使⑥腳輸出為高電平, U5C的第⑨腳也為高電平,這時(shí)由于J6不吸合,其常開觸點(diǎn)斷開,使U5C的第⑩腳為高電平,因此,U5C的第⑧腳輸出為高電平,Q2導(dǎo)通,J8吸合,其常開的觸點(diǎn)接通,+12V的電源經(jīng)J8向計(jì)時(shí)清零電路供電,由J1、J2 、Q4、U9(CD4541BE)等組成的清零時(shí)電路(圖4)開始工作,J1動作,其常閉觸點(diǎn)斷開,U6開始清零,計(jì)時(shí)電路計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到2秒(調(diào)節(jié)R13可實(shí)現(xiàn))時(shí),U9的第⑧腳輸出為高電平,Q4導(dǎo)通,J2動作,其常閉觸點(diǎn)斷開,切斷計(jì)時(shí)電路電源,J1、J2復(fù)位,計(jì)數(shù)器清零結(jié)束,U6重新開始計(jì)數(shù),這時(shí),Q2截止,J8不吸合,計(jì)時(shí)電路不工作,直到計(jì)數(shù)器輸出等于按鍵盤按下的數(shù)時(shí),電機(jī)才停止。當(dāng)按鍵盤與計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)同時(shí)等于7,并按下按鍵盤除7外的任何一鍵時(shí),計(jì)時(shí)清零電路重復(fù)上述的清零工作。
電源電路如圖5,它是由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓及交直流供電轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成。220V的交流電經(jīng)T1變壓器變壓為12V的交流電壓,由D1-D4組成的橋式整流電路整流,再由C1濾波,將12V的交流電壓變?yōu)榧s15V的直流電壓,加入到轉(zhuǎn)換電路,交直流的轉(zhuǎn)換電路主要由D5、D6、D7、C1、C2及蓄電池BT1組成,當(dāng)市電(220V)供電時(shí),整流濾波的電壓大于蓄電池的電壓,D5、D6導(dǎo)通,D7截止。整流濾波的電壓一方面為電機(jī)控制電路供電,另一方面為蓄電池BT1充電。當(dāng)市電斷電時(shí),蓄電池12V的直流電源經(jīng)D7、U7(穩(wěn)壓5V)向計(jì)數(shù)器供電,維持計(jì)數(shù)器的記憶。為了解決交、直流轉(zhuǎn)換過程中會出現(xiàn)瞬間斷電現(xiàn)象,本電路加入C2(100UF),利用電容C2放電時(shí)間大于轉(zhuǎn)換斷電時(shí)間,保持對計(jì)數(shù)器的供電。
主要器件選擇與調(diào)試
電感傳感器(LV)采用FESTO公司的SIEN-M30B-PS-K-L電感傳感器,由于該傳感器應(yīng)用電源為24V,為了該傳感器與計(jì)數(shù)器之間更好地配接,在它們中間加入了U12進(jìn)行穩(wěn)壓,以保護(hù)計(jì)數(shù)器的安全,若采用電源為5V的電感傳感器,其輸出端可直接接到U6(CD4518BE)的第①腳,省去U12;U1可選用74LS147,它為10-4線優(yōu)先編碼器,本電路只設(shè)置為7-4線編譯;U2是一個(gè)六反相器,可選用74LS04;U3選擇74LS48,它為4-7段共陰譯碼驅(qū)動電路;U4為四位數(shù)據(jù)比較器,可選用74LS85;U5是一個(gè)與門電路,可選74LS08,應(yīng)用與門電路設(shè)計(jì)條件檢測器;U6可選用CD4518,它為CMOS45系列產(chǎn)品,十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,本電路設(shè)置成脈沖上升沿計(jì)數(shù)器;U9選用CD4541BE,它為可編程振蕩、計(jì)數(shù)器;U7、U12采用三端穩(wěn)壓集成電路AN7805;U8采用AN7812;U11采用AN7824。上述元器件大多數(shù)為數(shù)字集成電路,在焊接集成塊時(shí)最好使用IC插座,以免電烙鐵的靜電將集成電路損壞。在調(diào)試過程中,應(yīng)先調(diào)電源電路,再調(diào)控制電路,對電源電路一般使用萬用表基本可以達(dá)到目的。而對控制電路則采用萬用表與示波器相結(jié)合,先模擬(用鐵模擬報(bào)紙夾經(jīng)過)后實(shí)際應(yīng)用,根據(jù)設(shè)計(jì)電路一步一步地進(jìn)行驗(yàn)證,由于本電路可調(diào)元件極小,電路控制效果比較容易實(shí)現(xiàn)。
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