電子綜合設計-公用電話計時器

1、電子綜合設計電子綜合開發(fā)實踐報告設計課題： 公用電話計時器 專業(yè)班級： 電子信息工程專業(yè)1班學生學號： 學生姓名： 設計時間： 2014年1月15日 信息科學與技術學院 2014年1月公共電話計時器1、 設計任務及要求1. 每3分鐘計時一次；2. 顯示通話次數(shù)，最多為99次；3. 具有手動復位功能；4. 具有聲響提醒功能，一次通話中，每3分鐘提醒一次。2、 方案設計與論證采用74LS160十進制計數(shù)器計數(shù)，并且通過對其端口進行設置從而達到各個設計模塊的設計目的。本設計主要分為3分鐘計時模塊、手動復位模塊、3分鐘聲響提醒模塊和顯示通話次數(shù)模塊四個模塊。3分鐘計時模塊采用三片74LS160計數(shù)器，

2、三片74LS48計數(shù)器和三個LED數(shù)碼管顯示器組成，分別用2片74LS160計數(shù)器和1片74LS160計數(shù)器來控制秒鐘數(shù)和分鐘數(shù)的顯示，將其顯示在LED數(shù)碼顯示器上。由于秒鐘是由十位和個位組成，個位設為十進制，十位設為六進制，當十位到六時，就會向前進位，可實現(xiàn)分鐘的顯示。由于在3分鐘時要計數(shù)一次，故將分鐘設為3進制，每到3時就向前進位，可實現(xiàn)對其計數(shù)。每計數(shù)到3分鐘時，蜂鳴器發(fā)送一個信號，可使其鳴聲。復位信號是由一個單刀雙擲開關來控制的，具體的連接方法如電路圖所示。此外，每3分鐘計時1次采用了兩個74LS160組成的100進制計數(shù)器來實現(xiàn)并且控制相應位的顯示。手動復位一般采用的是開關控制，這個

3、設計中思路是正確的。計時模塊采用74LS160，74LS48與LED數(shù)碼顯示管，分別控制和顯示，這個思路從理論上來說是正確的。本設計的原理框圖為：次數(shù)顯示器分顯示器秒顯示器秒計時器分計時器次數(shù)計時器聲響提示復位 圖1 原理框圖3、 單元電路設計與參數(shù)計算1. 3分鐘計時模塊1.1 秒鐘顯示模塊秒鐘由兩位顯示，分別顯示個位和十位，個位為10進制，十位為6進制，具體連接方式如圖2，U2為個位對應的計時器，由于74LS160為十進制，所以U2本身就是十進制，其時鐘輸入端接脈沖信號源，將其進位作為下一片的時鐘輸入，控制下一片的工作狀態(tài)，在計數(shù)器的輸出端，都接上了譯碼器74LS48N和用于顯示該位的數(shù)碼

4、管顯示器，可以從顯示器上很清晰的看出該位的狀態(tài)。在U1上，為了產(chǎn)生1個6進制的輸出，故在其輸出端設了0110作為其位清零的狀態(tài)，即當輸出為0110時，將進行清零操作，該位置入0。 圖2 秒鐘顯示模塊 1.2 分鐘顯示模塊模塊也采用74LS160，74LS48和LED數(shù)碼管顯示器來控制和顯示分鐘。由于分鐘只需要顯示到3，故將其設為3進制，便于向前一級進位。3進制的連接方法如右圖，其脈沖信號是有上一級的U1提供的，由于U1是6進制，只有當0110狀態(tài)到達時才會有進位，故設置一個與門，將U1的Qb和Qc作為輸入。當U1的輸出端達到了0110時，通過該與門將向U16輸送一個CLK信號，所以，U7可以工

5、作，計時一次，即1分鐘。U16是三進制，故當輸出為0011時，就應 該置零，并且向前一級輸出進位信號。同秒鐘的十位一樣，需要在74LS160這個十進制的基礎上改動為三進制，故將Qa，Qb接入到一個與非門中，且輸出接到該74LS160的清零信號端，且將Qa，Qb接入到一個與門中，作為進位輸出為下一級的的脈沖輸入。圖3 分鐘顯示模塊 2. 復位模塊 圖4 復位模塊該模塊采用開關來實現(xiàn)，對分秒的復位控制，當開關J1如圖示情況時，是非復位狀態(tài)。此時，CLK以脈沖為時鐘輸入，將進行計數(shù)，且CLR為高電平，是無效的。當開關J1打到下面時，CLR將由高電平轉為低電平，使得其有效，故實現(xiàn)了清零的作用。3. 聲

6、響提醒模塊 圖5 聲響提醒模塊 聲響提醒模塊由一個蜂鳴器組成，由分鐘計數(shù)器的輸出進位控制其鳴聲，只有當分鐘計數(shù)器有進位輸出時，將會在蜂鳴器上鳴聲，以起到提醒的作用。4. 計數(shù)模塊 圖6 計數(shù)模塊計數(shù)模塊主要是用來計量次數(shù)，其由兩個74LS160計數(shù)器，2個74LS48譯碼器以及LED數(shù)碼管顯示器組成，實現(xiàn)100進制。由于74LS160本身就是10進制，故實現(xiàn)100進制很容易實現(xiàn)，只需將第一片的進位輸出作為下一片的脈沖輸入即可實現(xiàn)。4、 總原理圖及器件清單1. 總原理圖圖7 系統(tǒng)總原理圖2. 在Altium 中繪制原理圖及PCB圖2.1原理圖截圖：圖9 Altium原理圖2.2 PCB截圖：圖1

7、0 PCB截圖3.器件清單 表1 器件清單74LS48N譯碼器5個74LS160D計數(shù)器5個HEX DisplaysLED顯示管5個7408N與門4個7400N與非門2個NOT非門1個BUZZER蜂鳴器1個開關單刀雙擲1個5、 性能測試與分析1. 仿真截圖1.1秒鐘顯示： 圖11 秒鐘顯示截圖1.2 分鐘顯示： 圖12 分鐘顯示截圖1.3清零： 圖13清零截圖1.4次數(shù)顯示： 圖14 次數(shù)顯示2. 系統(tǒng)分析由以上的仿真截圖可知，該設計基本完成了設計要求，能進行3分鐘計數(shù)，復位，聲響提醒和顯示次數(shù)。在系統(tǒng)的輸入端的脈沖信號的頻率，仿真時定為100KHZ，是便于觀察顯示結果。6. 結論與心得6.1

8、總結本次設計主要是對公用電話計時,主要采用芯片74LS160,74LS48和LED數(shù)碼管顯示器，分別通過控制芯片74LS160從而實現(xiàn)各種數(shù)制，從而達到顯示的目的。復位模塊主要用了一個單刀雙擲的開關，一個方向上是正常的計數(shù)，在秒鐘到達59時便向分鐘進1，分鐘到達2分，秒鐘到達59時便向次數(shù)進1，次數(shù)最高值是99，另一個方向是復位功能，復位的是通話時長。聲響提醒模塊部分是由一個蜂鳴器模擬的，在3分鐘計時輸出端將輸出接到蜂鳴器上，從而實現(xiàn)了每3分鐘響一次。6.2實訓心得通過課程設計，我加深了對電子設計的一般過程的認識，掌握電子線路設計的基礎方法和一般過程，能用一些相關軟件繪制電路原理圖，能獨立解決設計中出現(xiàn)的一般問題,但是也遇到了很多問題，再畫pcb過程中出現(xiàn)了或多或少的錯誤，在不斷的修改中才逐漸解決問題，不過總的來說是基本實現(xiàn)了要求的功能，這次課程設計的收獲