公用电话计时器.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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22.在Altium 中绘制原理图及PCB图2.1原理图截图：图9 Altium原理图2.2 PCB截图：图10 PCB截图3.器件清单 表1 器件清单DCD-H

8、EX 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74

9、LS160十进制计数器和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.