公用电话计时器.docx

公用电话计时器.docx

《公用电话计时器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公用电话计时器.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

公用电话计时器

电子综合开发实践报告

设计课题：

公用电话计时器

专业班级：

学生学号：

学生姓名：

设计时间：

信息科学与技术学院

2013年1月

公用电话计时器

1、设计任务及要求

1.每3分钟计时一次；

2.显示通话次数，最多为99次；

3.具有手动复位功能；

4.具有声响提醒功能，一次通话中，每3分钟提醒一次。

2、方案设计与论证

采用74LS160十进制计数器计数，并且通过对其端口进行设置从而达到各个设计模块的设计目的。

本设计主要分为3分钟计时模块、手动复位模块、3分钟声响提醒模块和显示通话次数模块四个模块。

3分钟计时模块采用三片74LS160计数器和三个LED数码管显示器组成，分别用2片74LS160计数器和1片74LS160计数器来控制秒钟数和分钟数的显示，将其显示在LED数码显示器上。

由于秒钟是由十位和个位组成，个位设为十进制，十位设为六进制，当十位到六时，就会向前进位，可实现分钟的显示。

由于在3分钟时要计数一次，故将分钟设为3进制，每到3时就向前进位，可实现对其计数。

每计数到3分钟时，蜂鸣器发送一个信号，可使其鸣声。

复位信号是由一个单刀双掷开关来控制的，具体的连接方法如电路图所示。

此外，每3分钟计时1次采用了两个74LS160组成的100进制计数器来实现并且控制相应位的显示。

手动复位一般采用的是开关控制，这个设计中思路是正确的。

计时模块采用74LS160与LED数码显示管，分别控制和显示，这个思路从理论上来说是正确的。

由于在画PCB图时，若采用Multisim软件中的DCD_HEX作为数码显示模块，在PCB中将找不到该元件，从而应该才用十六进制转换为十进制显示的芯片4511，从而可以接7位数码管来显示十进制数。

由于每一个显示部分都要用到4511进行转换，电路将变得很复杂，故，在Multisim软件中用DCD_HEX来代替了4511及7位数码管模块部分。

本设计的原理框图为：

图1原理框图

3、单元电路设计与参数计算

1.3分钟计时模块

1.1秒钟显示模块

图2秒钟显示模块

秒钟由两位显示，分别显示个位和十位，个位为10进制，十位为6进制，具体连接方式如右图，U2为个位对应的计时器，由于74LS160为十进制，所以U2本身就是十进制，其时钟输入端接脉冲信号源，将其进位位作为下一片的时钟输入，控制下一片的工作状态，在计数器的输出端，都接上了用于显示该位的数码管显示器，可以从显示器上很清晰的看出该位的状态。

在U1上，为了产生1个6进制的输出，故在其输出端设了0110作为其位清零的状态，即当输出为0110时，将进行清零操作，该位置入0。

在该位的下一位的计数器上，不直接以输出端的进位为时钟输入，由于其本身是十进制，故只有在1001的时候才会产生进位，而此时已经改为6进制，故其进位位已经不能很好的体现进位情况。

1.2分钟显示模块

模块也采用74LS160和LED数码管显示器来控制和显示分钟。

由于分钟只需要显示到3，故将其设为3进制，便于向前一级进位。

3进制的连接方法如右图，其脉冲信号是有上一级的U1提供的，由于U1是6进制，只有当0110状态到达时才会有进位，故设置一个与门，将U1的Qb和Qc作为输入。

当U1的输出端达到了0110时，通过该与门将向U7输送一个CLK信号，所以，U7可以工作，计时一次，即1分钟。

U7是三进制，故当输出为0011时，就应该置零，并且向前一级输出进位信号。

同秒钟的十位一样，需要在74LS160这个十进制的基础上改动为三进制，故将Qa，Qb接入到一个与非门中，且输出接到该74LS160的清零信号端，且将Qa，Qb接入到一个与门中，作为进位输出为下一级的的脉冲输入。

图3分钟显示模块

2.复位模块

图4复位模块

该模块采用开关来实现，此处的截图只体现了对U1的复位控制，当开关J1如图示情况时，是非复位状态。

此时，CLK以脉冲为时钟输入，将进行计数，且CLR为高电平，是无效的。

当开关J1打到下面时，CLR将由高电平转为低电平，使得其有效，故实现了清零的作用。

其他几部分的复位实现方法类似。

3.声响提醒模块

图5声响提醒模块

声响提醒模块由一个蜂鸣器组成，由分钟计数器的输出进位控制其鸣声，只有当分钟计数器有进位输出时，将会在蜂鸣器上鸣声，以起到提醒的作用。

在实际的设计中，不一定采用的是蜂鸣器，可能会有一些其他的元器件，

在此处设计为了设计方便，且便于观察设计的结果，也可以采用一个灯泡的形式代替蜂鸣器。

4.计数模块

图6计数模块

计数模块主要是用来计量次数，其由两片74LS160和LED数码管显示器组成，实现100进制。

由于74LS160本身就是10进制，故实现100进制很容易实现，只需将第一片的进位输出作为下一片的脉冲输入即可实现。

4、总原理图及器件清单

1.总原理图

图7系统总原理图1

将4511和7位数码管部分加入到电路中的电路原理图为：

图8系统总原理图2

2.在Altium中绘制原理图及PCB图

2.1原理图截图：

图9Altium原理图

2.2PCB截图：

图10PCB截图

3.器件清单

表1器件清单

DCD-HEX

LED显示管

5个

NC7S08

与门

4个

NC7S00

与非门

2个

NOT

非门

1个

BUZZER

蜂鸣器

1个

开关

单刀双掷

1个

5、性能测试与分析

1.仿真截图

1.1秒钟显示：

图11秒钟显示截图

1.2分钟显示：

图12分钟显示截图

1.3清零：

图13清零截图

1.4次数显示：

图14次数显示

2.系统分析

由以上的仿真截图可知，该设计基本完成了设计要求，能进行3分钟计数，复位，声响提醒和显示次数。

在系统的输入端的脉冲信号的频率，仿真时定为300HZ，是由于便于观察显示结果。

这个系统是有可实现性的，及能实现规定的任务。

6.结论与心得

1.内容总结

本次设计主要是对公用电话计时，并做出声响提醒，主要采用芯片74LS160十进制计数器和LED数码管显示器，分别通过控制芯片74LS160从而实现各种数制，从而达到显示的目的。

复位模块主要用了一个单刀双掷的开关，通过打到不同的位置上实现不同的功能，一个方向上是正常的计数，一个方向是复位功能。

声响提醒模块部分是由一个蜂鸣器模拟的，在3分钟计时输出端将输出接到蜂鸣器上，从而实现了每3分钟响一次，提醒一次。

总的来说，这个设计还是具有可实现性，在现实生活中也还是可以用到的。

2.心得体会

这次的课程设计在接到题目以后就开始进行准备，但还是由于时间不足，整个设计做的不是很完美。

查资料是做设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，在课程设计的过程中，较多的时间是用来查阅资料，积累了一些知识后，对所要做的题目也大概有了一些了解，

通过课程设计，我加深了对电子设计的一般过程的认识，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能用一些相关软件绘制电路原理图，能独立解决设计中出现的一般问题。

这次的课程设计总的来说是实现了要求的功能，但是也还存在很多的问题，在不断的进行修改之后才将这些问题解决。

这次课程设计的收获是很丰富的，这些学习经历也将影响以后的学习。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）.北京:

高等教育出版社,2011.

[2]童诗白华成英.模拟电子技术基础（第四版）.北京;高等教育出版社,2010.