市話計(jì)時(shí)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

..TOC\o"1-2"\h\z\u一、設(shè)計(jì)要求2二、設(shè)計(jì)框圖2三、分步設(shè)計(jì)31、秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)32、十進(jìn)制2位計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)53、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)64、數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)85、計(jì)費(fèi)金額電路設(shè)計(jì)106、清零功能得設(shè)計(jì)12四、整體設(shè)計(jì)131、各各分系統(tǒng)組合132、原理圖13五：總結(jié)15六：參考書15市話的計(jì)費(fèi)計(jì)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)<EWB>一、設(shè)計(jì)要求1、每次通話前<拿起前>時(shí)、分、金額的顯示器自動(dòng)清零,但通話次數(shù)的顯示器不清零；2、每分鐘0.2元,每分鐘計(jì)一次；3、通話次數(shù)、時(shí)、分、金額的顯示分別為2位、1位、2位、3位；4、具有手動(dòng)清零功能。二、設(shè)計(jì)框圖三、分步設(shè)計(jì)1、秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)〔1、器件的功能介紹〔參考"我愛微電論壇"555集成時(shí)基電路稱為集成定時(shí)器,是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路,其應(yīng)用十分廣泛。該電路使用靈活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器,因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類,兩者的工作原理和結(jié)構(gòu)相似。555和7555是單定時(shí)器,556和7556是雙定時(shí)器。雙極型的電壓是+5V~+15V,輸出的最大電流可達(dá)200mA,CMOS型的電源電壓是+3V~+18V。圖1555定時(shí)器內(nèi)部框圖555電路的工作原理555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖1所示。它含有兩個(gè)電壓比較器,一個(gè)基本RS觸發(fā)器,一個(gè)放電開關(guān)T,比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻器構(gòu)成分壓,它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過時(shí),觸發(fā)器復(fù)位,555的輸出端3腳輸出低電平,同時(shí)放電,開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí),觸發(fā)器置位,555的3腳輸出高電平,同時(shí)放電,開關(guān)管截止。是復(fù)位端,當(dāng)其為0時(shí),555輸出低電平。平時(shí)該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端〔5腳,平時(shí)輸出作為比較器A1的參考電平,當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓,即改變了比較器的參考電平,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制,在不接外加電壓時(shí),通常接一個(gè)0.01uf的電容器到地,起濾波作用,以消除外來的干擾,以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管,當(dāng)T導(dǎo)通時(shí),將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路?！?、秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)圖〔參考數(shù)電教材P354設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算：由CB555的特性參數(shù)可知,當(dāng)電源電壓取5V時(shí),在100mA的輸出電流下輸出電壓的經(jīng)典值為3.3V,所以取VCC=5V可以滿足對(duì)輸出脈沖幅度的要求。采用上圖可知：故得到R1=R2。T=<R1 +2R2>Cln2=1s如果取C=10uf,則代入上式得到3R1Cln2=1化簡(jiǎn)得：R1=R2=48KΩ〔3、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明由圖得t1=1.5315st2=11.5363sn=10故周期為1s,每秒產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào),符合設(shè)計(jì)要求。2、十進(jìn)制2位計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)〔1、器件的功能介紹〔參考"我愛微電論壇"74160,是一個(gè)4位二進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,它具有異步清除端與同步清除端不同的是,它不受時(shí)鐘脈沖控制,只要來有效電平,就立即清零,無需再等下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的有效沿到來。

具體功能如下：1.異步清零功能只要〔CR的非有效電平到來,無論有無CP脈沖,輸出為"0”。在圖形符號(hào)中,CR的非的信號(hào)為CT=0,若接成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器,這里要特別注意,控制清零端的信號(hào)不是N-1〔6,而是N〔7狀態(tài)。其實(shí),很容易解釋,由于異步清零端信號(hào)一旦出現(xiàn)就立即生效,如剛出現(xiàn)0111,就立即送到〔CR的非端,使?fàn)顟B(tài)變?yōu)?000。所以,清零信號(hào)是非常短暫的,僅是過度狀態(tài),不能成為計(jì)數(shù)的一個(gè)狀態(tài)。清零端是低電平有效。2.同步置數(shù)功能當(dāng)〔LD的非為有效電平時(shí),計(jì)數(shù)功能被禁止,在CP脈沖上升沿作用下D0～D3的數(shù)據(jù)被置入計(jì)數(shù)器并呈現(xiàn)在Q0～Q3端。若接成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器,控制置數(shù)端的信號(hào)是N〔7狀態(tài),如在D0～D3置入0000,則在Q0～Q3端呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是0110?！?、十進(jìn)制2位計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)說明同下面六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器〔3、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明電源時(shí)為了模擬秒脈沖信號(hào)得,CLR’現(xiàn)在接高電平計(jì)數(shù)器正常運(yùn)行,當(dāng)計(jì)CLR’低電平時(shí)清零。3、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)〔1、器件的功能介紹同上設(shè)計(jì)"十進(jìn)制2位計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)"〔2、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)圖〔參考"我愛微電論壇"設(shè)計(jì)原理：同樣由兩片74160組成,原理基本相同,不同的是十位計(jì)數(shù)器〔C2選擇Qc與QB做反饋端,經(jīng)與非門〔NEND輸出控制清零端〔CLR`,接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)形式。將個(gè)位計(jì)數(shù)器的RCO端和十位計(jì)數(shù)器的QC、QA端經(jīng)過與門AND1和AND2由CO端輸出,作為六十進(jìn)制的進(jìn)位輸出脈沖信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)為59時(shí),CO端輸出高電平,在同步級(jí)連方式下,容許高電位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。圖中與門起進(jìn)位得作用,與非門起清零作用。方波電源是為了模擬555秒脈沖產(chǎn)生電路。這個(gè)電路將作為下面設(shè)計(jì)數(shù)字時(shí)鐘得基本電路?！?、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明說明驗(yàn)證：本設(shè)計(jì)使用得信號(hào)f=5HZ、T=0.2s,經(jīng)運(yùn)行驗(yàn)證得：t1=11.9112st2=23.9112sT’=t2-t1=12sT*60=T’所以進(jìn)位信號(hào)正確,設(shè)計(jì)可行。4、數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)〔1、器件的功能介紹同上設(shè)計(jì)"十進(jìn)制2位計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)"〔2、數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)圖〔3、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明設(shè)計(jì)說明：本設(shè)計(jì)由兩個(gè)"六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路"和一個(gè)"十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路"串聯(lián)連接起來得,其各各部分互相獨(dú)立,第一級(jí)將時(shí)鐘信號(hào)頻率擴(kuò)大60倍給第二級(jí),第二級(jí)再將時(shí)鐘信號(hào)頻率擴(kuò)大60倍給第三級(jí),各級(jí)之間不存在干撓。這樣得好處是減小設(shè)計(jì)得難度,實(shí)現(xiàn)模塊化。5、計(jì)費(fèi)金額電路設(shè)計(jì)〔1、器件的功能介紹〔參考"我愛微電論壇"JK觸發(fā)器工作原理：1.CP=0時(shí),觸發(fā)器處于一個(gè)穩(wěn)態(tài)。CP為0時(shí),G3、G4被封鎖,不論J、K為何種狀態(tài),Q3、Q4均為1,另一方面,G12、G22也被CP封鎖,因而由與或非門組成的觸發(fā)器處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),使輸出Q、Q狀態(tài)不變。2.CP由0變1時(shí),觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn),為接收輸入信號(hào)作準(zhǔn)備。設(shè)觸發(fā)器原狀態(tài)為Q=0,Q=1。當(dāng)CP由0變1時(shí),有兩個(gè)信號(hào)通道影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài),一個(gè)是G12和G22打開,直接影響觸發(fā)器的輸出,另一個(gè)是G4和G3打開,再經(jīng)G13和G23影響觸發(fā)器的狀態(tài)。前一個(gè)通道只經(jīng)一級(jí)與門,而后一個(gè)通道則要經(jīng)一級(jí)與非門和一級(jí)與門,顯然CP的跳變經(jīng)前者影響輸出比經(jīng)后者要快得多。在CP由0變1時(shí),G22的輸出首先由0變1,這時(shí)無論G23為何種狀態(tài)〔即無論J、K為何狀態(tài),都使Q仍為0。由于Q同時(shí)連接G12和G13的輸入端,因此它們的輸出均為0,使G11的輸出Q=1,觸發(fā)器的狀態(tài)不變。CP由0變1后,打開G3和G4,為接收輸入信號(hào)J、K作好準(zhǔn)備。3.CP由1變0時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)設(shè)輸入信號(hào)J=1、K=0,則Q3=0、Q4=1,G13和G23的輸出均為0。當(dāng)CP下降沿到來時(shí),G22的輸出由1變0,則有Q=1,使G13輸出為1,Q=0,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。雖然CP變0后,G3、G4、G12和G22封鎖,Q3=Q4=1,但由于與非門的延遲時(shí)間比與門長(zhǎng)〔在制造工藝上予以保證,因此Q3和Q4這一新狀態(tài)的穩(wěn)定是在觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)之后。由此可知,該觸發(fā)器在CP下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn),CP一旦到0電平,則將觸發(fā)器封鎖,處于<1>所分析的情況?？傊?該觸發(fā)器在CP下降沿前接受信息,在下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn),在下降沿后觸發(fā)器被封鎖?！?、金額計(jì)費(fèi)電路的設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)原理：以2角為單位遞增,〔3、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明0,1,2,3JK觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)4位二進(jìn)制信號(hào)由顯示器編譯顯示,第3個(gè)JK觸發(fā)器Q端口產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)送給十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其電路同"數(shù)字時(shí)鐘電路""時(shí)"的部分。6、清零功能得設(shè)計(jì)〔1、器件的功能介紹與門：與門真值表ABY110010101000〔2、與門設(shè)計(jì)圖〔3、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明設(shè)計(jì)目的：當(dāng)有手動(dòng)清零且掛下時(shí)給計(jì)數(shù)器一個(gè)清零信號(hào)。四、整體設(shè)計(jì)1、各各分系統(tǒng)組合當(dāng)接通時(shí)由"555秒脈沖產(chǎn)生電路"產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)：1、送給"六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路"秒脈沖信號(hào)作為計(jì)時(shí)用。2、送給"十進(jìn)制2位計(jì)數(shù)器電路"一個(gè)脈沖使其計(jì)數(shù)。3、"六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路"分進(jìn)位信號(hào)送給"計(jì)費(fèi)金額電路"計(jì)費(fèi)。當(dāng)掛下且按清零開關(guān)：1、"