公用電話計時器設計報告

1、簡易公用電話計時器設計報告 姓名：劉淏 學號：2015148002 班級：通信A151 指導老師：王金平目錄引言1、課程設計題目2、課程設計要求3、 系統總體設計框圖及功能模塊的原理4、功能模塊的電路圖5、畫出整個系統的電路圖6、元器件清單7、參考文獻8、總結。l 設計過程中遇到的問題及解決辦法l 課程設計過程體會l 對課程設計內容、方式、要求等各方面的建議。 引言本課程設計是數字電子技術課程非常必要的實踐訓練環(huán)節(jié)，主要在實驗室完成。課程設計的主要任務是使學生在學完了數字電子技術課程的基本理論，基本知識并完成了大綱規(guī)定的基本實驗后，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識、拓寬知識面，系統地進行數字電子電

2、路工程設計的能力。課程設計應使學生學會電子系統設計的基本設計方法，包括：方案選擇、框圖的繪制、單元電路的設計、參數的計算和元器件的選擇、電子電路的組裝與電路的調試、檢查電路的故障與排除故障的一般方法等。要求學生先確定設計方案與電路參數，并達到設計要求后，再到實驗室進行實際組裝、調試。通過該課程設計，達到鞏固同學們的所學的基本理論、基本知識，鍛煉學生的實際動手能力，培養(yǎng)工程師所必須的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程的學習、各類電子設計競賽、畢業(yè)設計等打下良好的基礎。1、 課程設計題目簡易公用電話計時器2、 課程設計要求（1）每1分鐘計時一次。（2）顯示通話次數，最多為99次。（

3、4）具有手動復位功能（5）具有聲響提醒功能，每通話1分鐘提醒一次，提醒時間為1秒。（6）先在面包板上搭接電路并調試通過后，再在實驗板上焊接電路并調試。3、系統總體設計框圖及模塊功能復位開關（1）系統框圖多頻振 蕩器 定時控制器譯碼電路分頻器報警電路 （2） 模塊功能 實驗任務的第一步是要提供一個標準時間，即提供一個周期為一分鐘的方波信號。由于最大計時為59分59秒，因此設計需要四位計數電路，即秒個位、秒十位、分個位、分十位。計數之后進行譯碼顯示。同時在一分鐘的時候給報警電路一個脈沖信號，從而達到報警的目的。另外還需要手動復位開關。<1>秒脈沖發(fā)生器  本實驗選用555計時

4、器組成多諧振蕩器發(fā)出的脈沖經過串聯的兩個十進制計數器組成的分頻器，從而獲得1HZ的秒脈沖。該電路是本系統的關鍵。n位二進制計數器的輸出狀態(tài)與計數脈沖的個數關系為：(N)D=2n-1Qn-1+2n-2Qn-2+20Q0 因為輸入脈沖的周期T0=1/f0定時為1分鐘=60秒所需要的輸入脈沖的個數N為：N=60/T0=60f0=480個。又因為(N)D=(480)D=（111100000）B即要求計數器的模等于480，利用反饋清零法，可設計出該電路 。當555累計到480個脈沖時，G1輸出為1， G2輸出為0， G3被置為1。一旦4040的CR端為高電平，其輸出立即被清零，由于CR組成的觸發(fā)器具有記

5、憶功能，故G3輸出不變，當f0上升沿到來時，G3輸出為0，CD4040的清零信號解除?？梢奊3輸出的信號fT是周期為1分鐘，輸出高電平為 1/4秒 的窄脈沖<2>譯碼顯示模塊   秒個位、秒分位、分個位、分十位分別位10、6、10、6進制計數器。秒、分個位均為十進制，即顯示09.秒、分十位為6進制計數器，顯示05、 LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件。它采用低電壓掃描驅動，具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠、規(guī)格品種全等特點。目前LED顯示屏作為新一代的信息傳播媒體，已經成為城市信息現代化建設的標志。管腳分別接輸出段

6、的、。<3>手動復位模塊  該部分有一個開關和串聯電阻以及一個5V電壓源組成。用以達到模擬電話的通話及掛斷過程。 根據設計要求，在每次通話之前一定要清零。當復位按鍵按下時，3分鐘定時電力和通話次數計數電路均被清零。如圖6所示。當S（復位開關）按下時，+5V電源同時加到2分鐘定時器的清零端和通話次數的指數段，使其強迫清零。但由于二極管D1的存在，+5V電源加不到門電路CD4001的輸出端，避免了CD4001的損壞。另外。由于D2的作用，使得3分鐘定時脈沖僅能加到3分鐘定時器的清零端和通話次數計數器的計數 8，脈沖輸入端，而傳送不到通話次數計數器的置數端上來，從而實現了正常的

7、計數。<4>報警裝置模塊  用一個燈泡來實現該電路的報警功能。 <5>通話計數模塊  該部分用倆片74LS160芯片來實現起最大計數為99的功能要求。 <6>計數器手動清零模塊  該部分用與手動復位部分相同的元器件來實現其要求。4、 功能模塊電路圖及選擇器件（1）模塊電路圖 <1>555多諧振蕩器組成脈沖發(fā)生器 多諧振蕩器不需要外加輸入信號，只要加上直流電源就能自動輸出相應頻率和寬度的矩形脈沖。由于矩形脈沖含有豐富的高次諧波，所以稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器電路能從一種狀態(tài)翻轉到另一種狀態(tài)，變化極其

8、迅速。多諧振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準確度決定了數字鐘計時的準確程度，通常選用成品振構成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。如果精度要求不高也可采用集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器或由集成定時器555與RC組成的多諧振蕩器。參考電路圖如圖所示： <2>計數譯碼顯示  這一部分采用74LS160實現秒個位、秒十位、分個位、分十位的計數，其中秒十位和分十位是6進制，秒個位和分個位是10進制。當第一個秒個位計數器的計數到9的時候，就發(fā)出一個脈沖給秒十位計數器電路一個進位信號，當秒十位計數器到5，秒個位計數器到9的時候給分個位計數器電路一個進位信號。如下圖可看出秒

9、個、十位和分個、十位電路圖相同。所有計數器的顯示均采用DCD-HEX譯碼顯示器。如下圖<3>計數器功能 該部分要求就是的最大值為99.我們選用兩片74LS160，通過級聯的方式組成十進制計數器。同時其要求通話時長超過三種按一次計數。故其分別由分個位，分十位引出輸出0011，0000再分別通過一個二輸入與門和四輸入與非門之后，二者的輸出在經過74LS00與非之后送入個位芯片的74LS160的CLK端，作為輸入信號。如下圖：<4>報警功能模塊 該模塊由一個燈泡和一個74LS04非門組成。其輸入信號是74LS12的輸出端輸出的信號，以達到每一分鐘報警一次。如下圖<5&g

10、t;手動復位和清零模塊 該模塊分別有開關，5V電壓源，電阻組成。構成簡單的開關。復位開關四個計時裝置的74LS160清零端相連，而清零裝置與計數裝置的兩片74LS160芯片的清零端相連。如下圖：5、 總體設計電路圖本電路的工作過程如下：  由555定時器組成一個多諧振蕩器，產生周期為1Hz的脈沖，秒脈沖傳給秒個位計數器的CP脈沖輸入端，從而4位顯示計數開始工作。   4位顯示計數的秒個位、分個位都是十進制計數器（顯示09），秒十位、分十位都是6進制計數器（顯示05），總共使用4片74LS160實現。  當秒個位計數器顯示9，秒十位計數

11、器顯示5的時候給分個位計數器一個脈沖信號使其進位，同時給報警電路一個脈沖信號，使起報警1秒鐘。  同時當通話時長超過1分鐘時，信號傳輸到由兩片74LS160組成的計數器，計數一次。最大計數為99.  當按下清零開關時，所有顯示計數器得到一個低電平，計數器清零。當按下復位開關時的時候，給所有顯示計數器清零端一個有效低電頻，使其清零.6、 元器件清單7、 參考資料姚福安主編:電子電路設計與實踐山東科技出版社2004康華光主編：電子技術基礎（數字部分）北京高等教育出版社2005 李銀華主編：電子線路設計指導北京 .北京航空航天大學 20058、 心得體會通過這

12、次簡易公用電話計時器的設計與制作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于公用電話的原理與設計理念。在此次設計過程中,更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法.這次課程設計使我深刻認識到自己在課本知識與實際應用之間存在的不足，意識到平時自己在理論與實踐相結合方面下的功夫太少，根本不能適應本專業(yè)的要求與將來社會的需求。在實驗的硬件實現過程中，理論的電路實現結果與真實的結果往往存在差別，由于實驗器件的限制，實際操作連接的電路與理論的也存在差別。在各個仿真過程中，并不是一次性就可以出現結果。需要找出不能進行仿真的原因，一次次對電路進行修改。由于存在器件的限制，有個別器件必須要以其他一個或幾個器件代替。本次課程設計，使我深刻認識到在以后的學習生活中要注意理論與實際相結合，在學習理論知識方面要力求精益求精。在設計過程中，經常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我覺得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內