電話脈沖按鍵顯示器.

1、課程設(shè)計(jì)說明書題目：電話脈沖按鍵顯示器專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化年級(jí)：2010級(jí)學(xué) 生：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：完成日期： 2012年06月24日電話脈沖按鍵顯示器摘要：電話脈沖按鍵顯示器主要由 4000系列芯片（40174鎖存器,4508譯碼器）和該電話脈沖按鍵顯示器除具有準(zhǔn)確顯示和反映按鍵數(shù)字功能外, 還具有清零、定時(shí)熄滅和逐位顯示功能。當(dāng)用戶輸入號(hào)碼時(shí)，顯示器顯示從低位向高位 前移，逐位顯示按鍵數(shù)字；重新按鍵時(shí)，可用清零按鈕清除顯示；在掛機(jī) 2分鐘或者按 下熄滅按鈕后，顯示器熄滅。系統(tǒng)通過 Proteus仿真軟件驗(yàn)證了其理論設(shè)計(jì)的正確性。關(guān)鍵詞：脈沖，顯示器，4000系列芯片，ProteusAbs

2、tract： Teleph one Pulse butt on mon itor con sists of 4000 series chip (a 40174 latch, decoder 4508) and 74HC147 en coder. The teleph one pulse butt on mon itor has accurate display and reflect the key digital function, also has the reset timing out, and bit by bit display fun cti on. When the user

3、in put nu mber, from low to high display forward, bit by bit display key figures; whe n the key is available aga in, a reset butt on clear display; in 2 minu tes or press out the on-hook butt on, display out. Simulatio n software by Proteus verify the correct ness of their theoretical desig n.Keywor

4、ds： Pulse, Mo nitor, 4000 series chip, ProteusI目錄1 前言11.1設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)概述12 總體方案設(shè)計(jì)32.1方案比較3.2.2方案論證4.2.3方案選擇4.3 單元模塊設(shè)計(jì)55 系統(tǒng)調(diào)試145.1仿真電路總圖.145.2系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置 145.3功能調(diào)試1.45.4調(diào)試結(jié)果分析.19620系統(tǒng)功能指標(biāo)參數(shù)6.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能6.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試 6.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析結(jié)論設(shè)計(jì)總結(jié)8.1設(shè)計(jì)的收獲體會(huì)8.2對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出意見或建議致謝2321.222020.20222210參考文獻(xiàn)24附錄：系統(tǒng)的仿真總圖253.1按鍵脈沖

5、電路5.3.2定時(shí)消隱功能電路7.3.3電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇.9.3.4特殊器件介紹9.4 軟件簡(jiǎn)介13II1 前言1.1設(shè)計(jì)背景隨著科技的發(fā)展，電話越來越普及。與此同時(shí)設(shè)計(jì)電話按鍵脈沖顯示器操作簡(jiǎn)單， 不但成本低，體積小，而且操作簡(jiǎn)單，因此成為小規(guī)模知識(shí)競(jìng)賽之首選。對(duì)與我們學(xué)生 來說電話脈沖按鍵顯示器也是比較適合初學(xué)者設(shè)計(jì)的一個(gè)課題。1.2設(shè)計(jì)概述基于電話脈沖按鍵顯示器自身的一些優(yōu)勢(shì)如原理簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)的器件大多為較為常見的器件等。本文的目的是使用比較常用的器件設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)逐位顯示按鍵數(shù)字的顯示器。 本次課題主要目的是培養(yǎng)我們自主動(dòng)手設(shè)計(jì)能力和解決問題的能力，加強(qiáng)我們對(duì)數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)的

6、認(rèn)識(shí)和運(yùn)用，讓我們對(duì)電子設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識(shí)。1.2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)用數(shù)字和模擬集成電路芯片以及配套的分立電子元件來設(shè)計(jì)電話脈沖按鍵顯示器 電路，該電路可以實(shí)現(xiàn)：基本功能：1、 能準(zhǔn)確顯示和反映按鍵數(shù)字（共計(jì) 12位按鍵）。2、 顯示器顯示從低位向高位前移，逐位顯示按鍵數(shù)字，最低位為當(dāng)前輸入位；3、重新 按鍵時(shí)，能首先清除顯示。發(fā)揮部分：1、在掛機(jī)2分鐘或者按下熄滅按鈕后，顯示器熄滅。2、熄滅的同時(shí)清零1.2.2技術(shù)路線要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，就應(yīng)把整個(gè)電路分為幾大模塊。分別是按鍵脈沖模塊，鎖存模塊， 譯碼顯示模塊，定時(shí)熄滅模塊。先通過對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試之后再將其組合起來 進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。1.2.3實(shí)施計(jì)劃

7、首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖， 在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖， 由要 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個(gè)電路元件的值， 并逐一對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行選擇。最后用仿真 軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對(duì)照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。1.2.4必備條件要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計(jì)，首要的就是要制定出設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖， 并在老師的指導(dǎo)和參 照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的各種元器件。另外， 還應(yīng)由必 要的軟件幫助設(shè)計(jì)完成。292總體方案設(shè)計(jì)對(duì)同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對(duì)同一目 的的實(shí)現(xiàn)方法。并比較兩種方案的優(yōu)劣。2.1方案比較2.1.1 方

8、案一系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。脈沖按鍵編碼輸入電路 移位寄存= 器清零控制V譯碼數(shù)字電路顯示A時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生圖2.1方案一的系統(tǒng)框圖工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，用戶輸入一個(gè)數(shù)字，給移位寄存器和譯碼器一個(gè)脈 沖，使其選通，數(shù)碼管顯示所輸數(shù)字；當(dāng)新按鍵脈沖來后，通過移位寄存器串聯(lián)延時(shí)實(shí) 現(xiàn)逐位顯示按鍵數(shù)字；需要重新按鍵時(shí)可以用清零按鈕實(shí)現(xiàn)清零；通過555集成定時(shí)器和計(jì)數(shù)器定時(shí)120秒實(shí)現(xiàn)滅燈功能，并同步清零。2.1.2方案二系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。工作原理簡(jiǎn)述：接通電源后，用戶每輸入一個(gè)數(shù)字，給鎖存器和譯碼器一個(gè)脈沖， 使數(shù)碼管顯示所輸數(shù)字；當(dāng)新按鍵脈沖來后，通過鎖存器串聯(lián)延時(shí)實(shí)現(xiàn)逐位顯示按鍵數(shù) 字；需

9、要重新按鍵時(shí)可以用清零按鈕實(shí)現(xiàn)清零；通過555集成定時(shí)器和計(jì)數(shù)器定時(shí)120秒實(shí)現(xiàn)滅燈功能，在120秒內(nèi)用戶再拿起話筒時(shí)，定時(shí)電路無效并清零。脈沖按鍵輸入編碼電路清零控制V鎖存器時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生定時(shí)r電路1鎖存圖2.2方案二的系統(tǒng)框圖2.2方案論證方案可行性分析：對(duì)于方案一不可行，因?yàn)閿?shù)碼管顯示熄滅后不能再次顯示數(shù)字， 而且不能實(shí)現(xiàn)同步 清零，即會(huì)保留上次所輸入號(hào)碼。并且移位寄存器管腳比鎖存器更復(fù)雜， 且需要兩片級(jí) 聯(lián)才能實(shí)現(xiàn)12位數(shù)字顯示。對(duì)于方案二可行，是在方案一的基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改和完善的。 采用的是當(dāng)用戶掛機(jī) 時(shí)計(jì)數(shù)，拿起話筒計(jì)數(shù)器清零。且用鎖存器實(shí)現(xiàn)數(shù)字逐位顯示， 思路清晰且不會(huì)遇到移 位寄

10、存器級(jí)聯(lián)延遲的問題。2.3方案選擇比較方案一和方案二可以看出，方案二比方案一更加可靠，而且使用到的元器件也 都是我們所常用到的一些元件比如：555, 74HC147、4508、40174、74LS161以及開關(guān)、 電容、電阻、門電路等一些我們所學(xué)過，用過的基本器件；從操作行和可行性上說方案 二思路清晰，成品的使用方便，芯片功能端能綜合利用等優(yōu)勢(shì)；從自身的勢(shì)力上來說， 方案二略顯復(fù)雜一些，但由于本次設(shè)計(jì)是第一次將數(shù)字電子電和模擬電子運(yùn)用于實(shí)際的 電路設(shè)計(jì)中，我們尚未完全的掌握這2門知識(shí)，并且不能將理論知識(shí)熟練應(yīng)用到實(shí)際電 路中，因而對(duì)電路還不能達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，所以綜合各個(gè)方面的因數(shù)，我選擇了方

11、案 二做為本次課題的主要研究對(duì)象，本文也將注重介紹方案二的設(shè)計(jì)方法。3單元模塊設(shè)計(jì)本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說明。3.1按鍵脈沖電路該部分電路要完成兩個(gè)功能：通過按鍵脈沖的輸入準(zhǔn)確顯示數(shù)字； 給鎖存器和譯碼 器一個(gè)脈沖，選通并實(shí)現(xiàn)移位顯示數(shù)字。3.1.1數(shù)字按鈕如圖3.1所示該電路由開關(guān)09所組成的數(shù)字鍵和清零、消隱按鍵共十二位按鍵組 成，按鈕開關(guān)應(yīng)為常開型，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，開關(guān)閉合，輸入信號(hào)；當(dāng)松開開關(guān)時(shí)，開關(guān) 自動(dòng)彈出。Y清零9丫870 丫丫評(píng)督1辛消隱鍵占圖3

12、.1按鍵輸入按鈕3.1.2編碼電路如圖3.2所示數(shù)字輸入電路由非門，按鈕和編碼器組成。在輸入數(shù)字信號(hào)前，編碼 器輸入端無效，輸出為高電平，接非門后連接下一級(jí)。當(dāng)有效數(shù)字脈沖輸入后，編碼器 相應(yīng)端輸入低電平，開始編碼；若需輸入數(shù)字 0，則不經(jīng)過編碼器直接輸入一個(gè)脈沖+5-O6V27TA：28A A清零1 74LS04P o0 CH-消隱鍵1234Q05Q16Q27Q3899汀一14A13115圖3.2按鍵輸入按鈕3.1.3鎖存譯碼顯示電路鎖存譯碼顯示電路主要由鎖存器 40174、譯碼器4508及數(shù)碼管組成，其電路圖如 圖3.3所示。通過編碼器74HC147編成的二進(jìn)制代碼送至第一個(gè)鎖存器鎖存，鎖

13、存后 的BCD碼再送至4508譯碼器譯碼到數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。當(dāng)1到9按鍵都沒有按下時(shí)，由于編碼器輸出端都是高電平，經(jīng)過40174后使4508的輸出全為低電平,因此數(shù)碼管全部顯示為零。為了解決不能顯示數(shù)字零的問題，在D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5+CLK|MR3脈沖輸入017412 工13_1491編碼數(shù)據(jù)輸入?yún)[11 25710電平輸入f46810D0D1D2D31 57911Q0Q1Q2Q3D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5卜CLKMR14154017491346111325710124508STBOEMRD0D1D2D323STBOEMR4508Q0Q1Q

14、2Q31719212374HC147的前面接有一個(gè)按鈕直接控制譯碼器選通。當(dāng)有按鍵脈沖輸入后，編碼器的 數(shù)據(jù)送到40174的輸入端，同時(shí)經(jīng)過有一個(gè)或門將高電平送到 40174的脈沖輸入端，此 時(shí)數(shù)據(jù)就能通過輸入端進(jìn)入鎖存器 40174送出；當(dāng)高電平降到低電平時(shí)，40174輸出段 保持輸出，同時(shí)再將此輸出信號(hào)送到下一片 40174的輸入端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的移位和 鎖存輸出。脈沖產(chǎn)生的同時(shí)也使 4508的STB段產(chǎn)生了一個(gè)高電平，使4508進(jìn)行選通 功能，從而使40174的輸出端的數(shù)據(jù)送到4508的輸入端，再進(jìn)行譯碼顯示。圖3.3鎖存譯碼、顯示電路3.2定時(shí)消隱功能電路該部分主要完成兩個(gè)功能：1、

15、在掛機(jī)2分鐘或者按下熄滅按鈕后，顯示器熄滅。2、熄滅的同時(shí)清零定時(shí)電路部分主要由555定時(shí)器、十六進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器74LS161減法計(jì)數(shù)電路、40174鎖存器及相關(guān)電路組成。具體電路如圖 3.4所示。555定時(shí)器提供每秒一次的脈沖 輸入，兩塊74LS161實(shí)現(xiàn)加法計(jì)數(shù)，通過開關(guān)SW模擬話筒的掛機(jī)與拿起，當(dāng)開關(guān)選通時(shí), 脈沖輸入并開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)119次加上延時(shí)即約120秒后經(jīng)與非門輸出低電平，由鎖存器 鎖存輸出至4508消隱端，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管熄滅。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，脈沖無法輸入，同時(shí)計(jì)數(shù)器清零端為低電平有效，便于在下一次掛機(jī)時(shí)開始計(jì)數(shù)。熄滅按鈕與定時(shí)電路部分輸出通 過或門相連，都能使數(shù)碼管熄滅的功能。C

16、1圖3.4消隱功能電路U3ANOT3.3電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇3.3.1按鍵脈沖電路選用了 10個(gè)按鈕作為0到9數(shù)字信號(hào)的輸入按鍵和一個(gè)清零按鈕，編碼器74HC147,十二個(gè)鎖存器40174和4508譯碼器，一個(gè)11相輸入或門，十二個(gè)數(shù)碼管作 為數(shù)字顯示。3.3.2消隱功能電路定時(shí)電路用了兩個(gè)計(jì)數(shù)器 74LS161,兩個(gè)BCD碼譯碼器4508,個(gè)555和兩個(gè)電阻 R10、R11、兩個(gè)電容C1、C2組成的多諧振蕩器，為計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘信號(hào)。多謝震蕩1 43的頻率 fo1Hz,而取 C2 =10uf,R10 =43KR11=50K(2* R11 + R10)C23.4特殊器件介紹3.4.1 編

17、碼器 74HC147如圖3.5所示，該圖為74HC147的引腳圖。編碼器74HC147是 9線輸入4線輸出的 二進(jìn)制編碼器，其輸出為反碼。當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一 個(gè)進(jìn)行編碼。其中19優(yōu)先權(quán)最高，I1的優(yōu)先權(quán)最低。當(dāng)19=0時(shí)，無論其它輸入端有無 輸入信號(hào)(表中以X表示)，輸出端只給出19的編碼，即DCBA=0110。當(dāng)19=1、18=0 時(shí)，無論其余輸入端有無信號(hào)，只對(duì)18編碼，輸出DCBA=0111。其余的輸入狀態(tài)依次 類推。編碼后輸出通常要接反相器使其輸出正碼，如19的編碼，即DCBA=1001，再接下一級(jí)。1234Q05Q16Q27Q38974HC14794圖3

18、.574HC147的引腳圖3.4.2 鎖存器 40174如圖3.6所示，該圖為鎖存器40174的引腳圖。鎖存器是最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件，基本鎖存器由兩個(gè)交叉耦合的門電路組成。其中D0D5為數(shù)據(jù)輸入端，Q0Q5為數(shù)據(jù)輸出端，CLK為輸入數(shù)據(jù)鎖存端，MR為清零端。當(dāng)鎖存器CLK輸入端為低電平時(shí)， 可將輸入數(shù)據(jù)DOD5暫時(shí)存放在鎖存器內(nèi)部，一旦當(dāng) CLK端有脈沖輸入，暫存數(shù)據(jù) 才反映到輸出數(shù)據(jù)端 Q0Q5H上。如果將MR端接低電平，則40174輸出直接為低電1314D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5CLKMR45671110401741215圖3.640174引腳圖3.4.3 BCD 譯

19、碼器 4508如下圖3.7所示，該圖為BCD碼譯碼器。其中D0D5為BCD碼輸入端，Q0 Q5為譯碼輸出端，當(dāng)STB為高電平時(shí)數(shù)據(jù)正常通過，低電平時(shí)鎖存數(shù)據(jù)；OE為高電平時(shí)數(shù)碼管熄滅，OE端為低電平時(shí)正常譯碼；MR為清零端，為高電平時(shí)有效，直接 清零。3.4.4 計(jì)數(shù)器 74LS161如下圖3.8所示，該圖為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74IS161的MR端具有異步清零作用。 當(dāng)清除端（MR）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功 能。161的預(yù)置數(shù)是同步的，需要時(shí)鐘脈沖 CP觸發(fā)CLK，輸出端（Q0Q3）才可預(yù) 置成與數(shù)據(jù)輸入端（P0P3）相一致的狀態(tài)。其中ENT, ENP為高

20、電平時(shí)正常工作， 為低電平時(shí)保持計(jì)數(shù)。D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3STBOeMR45084681023157911D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3RCOENPENTCLKLOAD MR7102345614275圖3.74508引腳圖圖3.874LS161引腳圖3.4.5 555時(shí)鐘芯片如圖3.9, 555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本 RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能如下:1腳：GND（或Vss）外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC（或VDD）夕卜接電源VCC，雙極型時(shí)基電路 VCC的范圍是4.516V, CMOS 型時(shí)基電路VCC的范圍為

21、318V。一般用5VO |3腳：OUT （或Vo）輸出端。2腳：TR低觸發(fā)端。6腳：TH高觸發(fā)端。4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR、TH處于 何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：CO（或VC）為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電 壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 0.01卩F電容接地，以防引入干擾。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由 三個(gè)5kQ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器 C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同 相輸入端，比較器C

22、2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同 的集成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在 C1的反相輸入端，與同相輸入端的參 考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 RS觸發(fā)器R端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在 C2 的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號(hào)。基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器 C1、C2的輸出端控制。在1腳接地，5 腳未外接電壓，兩個(gè)比較器 C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc, 1/3Vcc.8375261555圖3.9555引腳圖4軟件簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics 公司出版的ED

23、A工具軟件。它不僅具 有其它EDAX具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單 片機(jī)及外圍器件的工具。具有4大功能模塊革命性的特點(diǎn)：（1） 互動(dòng)的電路仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2） 仿真處理器及其外圍電路?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、ARM、等常 用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Protues建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。具有4大功能模塊智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS

24、）豐富的器件庫超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以 快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷， 大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰； 可輸出高質(zhì)量圖紙。ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超 過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器 件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能支持主流的 CPU類型：如 ARM7 8051/52、AVR

25、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、 dsPIC33、HC11 等。實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能；支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人 工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；完整的PCB設(shè)計(jì)功能； 可以輸出多種格式文件。5系統(tǒng)調(diào)試5.1仿真電路總圖見附錄所示。5.2系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置在系統(tǒng)調(diào)試之前，我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如表5.1所示序號(hào)編號(hào)參數(shù)序號(hào)編號(hào)參數(shù)序號(hào)編號(hào)參數(shù)1R110K17C210uF33U1645083R310K19U24017435U1845084R410K20U34017436U1945085R510K21U4

26、4017437U2045086R610K22U54017438U2145087R710K23U64017439U2245088R810K24U74017440U2345089R910K25U84017441U24450810R1043K26U94017442U25450811R1150K27U104017443U2655512R121028U114017444U2774LS16113R1310K29U124017445U2874LS16114R141K30U134017446U2974HC14715R010K31U1445084716C110uF32U154508485.3功能調(diào)試通過這幾天的

27、的理論設(shè)計(jì)表5.1 兀件參數(shù)表Proteus軟件進(jìn)行為了驗(yàn)證對(duì)理論應(yīng)用的正確性，選用仿真，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確顯示和反映按鍵數(shù)字，能否實(shí)現(xiàn)數(shù)字從低位向高位逐位顯示及清零，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到能否消隱，在消隱后能否再次正常工作5.3.1鎖存譯碼顯示電路D1Q1D2Q2D3Q3STB竺MRU15D1Q1D2Q2D3Q3STBOEMRU16D1Q1D2Q2D3Q3STBJOEMRU17D1Q1D2Q2D3Q3STB-OEMR DO-D1QOQ1Q2D3Q3D4Q4D5Q5i CLKMR圖5.1按鍵脈沖電路U18DOQOD1Q1D2Q2D3Q3STBEMRU19DOQOD1Q1D2Q2D3Q3STBE

28、MRU20DOQOD1Q1D2Q2D3Q3STBEMR4508U21DOQOD1Q1D2Q2STBOEMR4508U22DOQOD1Q1D2Q2D3Q3STBOEMRT5O8U23DOQOD1Q1D2Q2STBOEMR531.1 調(diào)試目的測(cè)試譯碼顯示電路是否具有能準(zhǔn)確顯示和反映按鍵數(shù)字，并且數(shù)字從低位向高位逐 位顯示，最低位為當(dāng)前輸入位；當(dāng)重新按鍵時(shí)，能首先清零的功能。531.2 調(diào)試電路調(diào)試電路如圖5.1所示。531.3 調(diào)試結(jié)果1、 假設(shè)用戶按下數(shù)字5時(shí)，編碼器對(duì)5進(jìn)行編碼，其顯示結(jié)果為如圖5.2所示2、 假設(shè)用戶接著依次按下數(shù)字按鈕0,2,3時(shí)，其顯示結(jié)果為如圖5.3所示。3、 當(dāng)調(diào)試移

29、位成功后，按下清零按鍵時(shí)，結(jié)果如圖5.4圖5.2數(shù)字按鍵5輸入圖5.3數(shù)字顯示5.3.2定時(shí)消隱電路5.321 調(diào)試目的調(diào)試定時(shí)電路能否實(shí)現(xiàn)120秒后或直接按鍵消隱,5.322 調(diào)試電路定時(shí)電路如圖5.5所示。 調(diào)試結(jié)果1、假設(shè)已輸入數(shù)字88,其顯示結(jié)果如圖5.6所示。2、打開開關(guān)120秒時(shí)，其顯示結(jié)果如圖5.7所示。3、閉合開關(guān)后，其顯示結(jié)果如圖5.8所示3、閉合開關(guān)后，其顯示結(jié)果如圖 5.8所示圖5.6 預(yù)先輸入數(shù)為圖5.7打開開關(guān)120秒圖5.8閉合開關(guān)10uC6trcvRGNDVCCthDC Q5i55550kR210R131511R110ksMRloC嚴(yán)NP D3D2D

30、1D0U643120loAdentnp D3D2D1D0RCQ3Q2Q1Q01240U10014131164391413117MRclk D5D4D3D2D1D0Q5Q4Q3Q2Q1 Q01512107MRclk D5D4D3D2D1D0Q5Q4Q3Q2Q1Q0151210U31U26543132841022201816574LU11:A11:BRCQ3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1 Q059751123211917U4:A74LS30U3141311643U21:A1512107 52)8MR)EsTB D3D2D1D0電tB D3D2D1 D021163401TMFClk D5D

31、4D3D2D1D0/Q5Q4Q3Q2Q1Q05.4調(diào)試結(jié)果分析圖5.5定時(shí)消隱電路5.4.1調(diào)試電路已實(shí)現(xiàn)的功能通過先分步調(diào)試后整體調(diào)試的方法,本設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了逐位顯示按鍵數(shù)字,通過清零按鈕一鍵清零和120秒后自動(dòng)消隱清零的功能。542調(diào)試中遇到的問題和此電路的不足在調(diào)試的過程中遇到了許多的問題，主要在于如何實(shí)現(xiàn)從低位到高位逐位顯示數(shù)字 及如何用按鍵脈沖選通鎖存器、譯碼器，如經(jīng)比較譯碼器4511和4508的詳細(xì)功能后，選擇4508有利于減少連線和實(shí)現(xiàn)消隱同步清零；并且定時(shí)部分用74LS161計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)120秒實(shí)現(xiàn)熄滅后，遇到了只能消隱1秒的問題，經(jīng)反復(fù)調(diào)試和對(duì)161電路的分析知道， 需要加入一個(gè)

32、鎖存器和由兩個(gè)開關(guān)組合而成的同步開關(guān)連接到計(jì)數(shù)器清零端，實(shí)現(xiàn)反復(fù)計(jì)數(shù)消隱功能。此電路的不足在于使用元器件較多，結(jié)構(gòu)連線復(fù)雜，耗能較大。6系統(tǒng)功能指標(biāo)參數(shù)6.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確顯示和反映按鍵數(shù)字， 并將顯示從低位向高位前移，逐位顯示， 其 中最低位為當(dāng)前輸入位；當(dāng)按下清零鍵時(shí)，能清除顯示；在掛機(jī)2分鐘或者按下熄滅按鈕后，能自動(dòng)使顯示器熄滅并同時(shí)清零。6.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試對(duì)于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)試，先分部分解決所需功能，并將我們電路的各部分分開 進(jìn)行仿真。對(duì)此部分仿真可用到仿真軟件proteus。在對(duì)每個(gè)部分仿真達(dá)到正確結(jié)果后， 然后將各個(gè)模塊連接起來進(jìn)行整體測(cè)試。經(jīng)過仿真證明我設(shè)計(jì)的

33、電話脈沖按鍵顯示器電路工作正常，能實(shí)現(xiàn)所需功能。6.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析通過前面的參數(shù)計(jì)算和仿真的如系統(tǒng)各兀件的參數(shù)表如表6.1所示。表6.1 兀件參數(shù)表15 Resistors29 In tegrated circuitsqua ntityrefere neevaluequa ntityrefere neevalue11R0-R9,R1310k13U1-U13401741R1043K12U14-U2545081R1150K1U265551R12102U27,U2874LS1611R131K1U2974HC1742 Capacitorsqua ntityrefere neevalue2C1

34、, C210uf7結(jié)論該設(shè)計(jì)用仿真軟件proteus的驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過為期2周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下 結(jié)論：能準(zhǔn)確顯示和反映按鍵數(shù)字，顯示器顯示能從低位向高位前移，逐位顯示按鍵數(shù) 字，最低位為當(dāng)前輸入位；當(dāng)重新按鍵時(shí)，能首先清除顯示；在掛機(jī) 2分鐘或者按下熄 滅按鈕后，能自動(dòng)使顯示器熄滅并同時(shí)清零。學(xué)會(huì)了通過40174鎖存器和4508譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)字移位功能，尤其是理解了40174的上升沿觸發(fā)和4508的高電平選通功能，實(shí)現(xiàn)了按鍵脈沖輸入數(shù)字信號(hào)并逐位顯示的 功能。同時(shí)也更加的理解了 555定時(shí)器組成的多諧觸發(fā)器和74L

35、S161計(jì)數(shù)器可以組成時(shí) 間控制電路，以及74HC147編碼器的使用方法。不過，這個(gè)設(shè)計(jì)還是有它的不足之處。首先就是電路設(shè)計(jì)有些復(fù)雜，元器件種類和數(shù)目有點(diǎn)多，它們會(huì)耗費(fèi)掉一定的電力。其次布局還需要一定優(yōu)化，減少占用空間。8設(shè)計(jì)總結(jié)8.1設(shè)計(jì)的收獲體會(huì)在動(dòng)手設(shè)計(jì)之前，參考了許多相關(guān)的資料。在設(shè)計(jì)中又參考了以前學(xué)過的按鍵脈沖 輸入的原理，有了基本思路。但著手設(shè)計(jì)時(shí)，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問題，例如元件 的選擇：在選擇實(shí)現(xiàn)移位功能的器件時(shí)，是用移位寄存器還是用鎖存器，經(jīng)過慎重思考， 最終選擇了鎖存器40174。因?yàn)樾枰@示輸入的數(shù)字，所以選擇了數(shù)碼顯示管，相應(yīng)的 選擇了譯碼器4508,用它將輸出的二

36、進(jìn)制代碼譯成相對(duì)應(yīng)的高、低信號(hào)，用其作為數(shù) 碼顯示管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在定時(shí)電路中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇了 555定時(shí)器組成的多諧振蕩 器來產(chǎn)生脈沖，并用 74LS161計(jì)數(shù)器來設(shè)定數(shù)碼管消隱時(shí)間。在一些設(shè)計(jì)原理上也遇 到了許多新問題。如發(fā)現(xiàn)當(dāng)數(shù)字消隱后，不能再次亮起，經(jīng)同學(xué)以及老師的幫助，發(fā)現(xiàn) 適當(dāng)?shù)母淖冮_關(guān)的型號(hào)和位置，能解決問題。在設(shè)計(jì)過程中，其實(shí)最大的收獲就是不斷的調(diào)試、優(yōu)化電路，增加有益的使用功能， 如通過5輸入或門減少了一個(gè)555定時(shí)器脈沖輸入來控制芯片導(dǎo)通；利用 4508的清零 端，使清零消隱同步發(fā)生，避免了對(duì)下一次號(hào)碼輸入的干擾?？傊?，這次實(shí)驗(yàn)過程中我 受益匪淺，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加

37、了動(dòng)手操作的能力。更讓我體會(huì)到學(xué)以致用的快 樂與滿足。8.2對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出意見或建議本次設(shè)計(jì)還是有許多的不足之處，比如說本次設(shè)計(jì)的電話按鍵脈沖顯示器的功能并 不強(qiáng)大等問題.我們?cè)谝院罂梢栽O(shè)計(jì)功能更為強(qiáng)大的顯示器 ，比如說我們可以添加星號(hào) 和井號(hào)輸入和記錄號(hào)碼等功能，只是由于時(shí)間以及個(gè)人的能力問題我們暫時(shí)還難以設(shè)計(jì) 出這樣的電路，就有待于今后我們?cè)趯W(xué)習(xí)中認(rèn)真領(lǐng)悟、參透。9致謝首先，衷心感謝我們的老師，在這兩周時(shí)間里他對(duì)我們課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面細(xì)致 的輔導(dǎo)，使我們能夠成功設(shè)計(jì)出作品，并能不斷優(yōu)化其功能。老師合理的安排了指導(dǎo)、答辯等的時(shí)間，對(duì)每一個(gè)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，在課程設(shè)計(jì)方面有 深厚的功底，讓

38、我們快速有效的學(xué)以致用， 實(shí)現(xiàn)了綜合應(yīng)用能力的顯著提高。在龍老師 的指導(dǎo)幫助下，我學(xué)到了很多平時(shí)沒有學(xué)到的東西， 尤其是學(xué)到了很多依托我們的專業(yè) 知識(shí)在實(shí)際生活中廣泛應(yīng)用的東西。另外，我還要感謝學(xué)校能安排這次課程設(shè)計(jì)，為我們熟悉我們的專業(yè)相關(guān)提供了平 臺(tái)。當(dāng)然，這次課程設(shè)計(jì)能取得成功，還少不了我們組幾個(gè)同學(xué)的通力合作，解決了一 個(gè)個(gè)難題，積極發(fā)揮著個(gè)人的聰明與才智。10參考文獻(xiàn)1 朱清慧等.Proteus教程一電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真M.北京：清華大學(xué)出版 社，20082 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)一模擬部分（第 5版）M 北京：清華大學(xué)出版社，20063 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)一數(shù)字部分（第 5版）M

39、北京：清華大學(xué)出版社，20064 陳明義等電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)用教程（第 3版）M 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2009 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：高等教育出版社，20066 華成英.電子技術(shù)M.北京.中央廣播電視大學(xué)出版社，20067 徐學(xué)彬.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書M.成都：西華大學(xué),2009，108 趙淑范等.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，20069 賈更新.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真M.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，200610 楊旭東等.實(shí)用電子電路精選M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007第24頁西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書附錄：系統(tǒng)仿真總圖U1U15:ER01110U13:C667

40、4LS04U5:A74LS04U15:AR1R2R3+5U15:FU5:CQ-74LS04U12:A74LS04U15:BR10nU26 43kU14D2Q2D3Q：14508U1545119112STB14508U174D010D3STB179794508U21711U224508U23424508U24D3Q；2OEMR4508U2579D2Q：1011D3Q36&23-OEMRD0D1D1D2D0D1D2D3D0D1D2D0D1QQQQQ0Q1Q2Q(Q1OEMRQ0Q1STBOEMR4R2STBOEMRQ0Q1Q2Q34634691157_8To11U36U5U19:B34ULS04C6U3312OR_574LS04346-449101