電話機使用次數(shù)記錄器

1、電子課程設計電話機使用次數(shù)記錄器 學院：電子信息工程學院 專業(yè)、班級 姓名： 學號： 指導教師： 2014年12月 使用次數(shù)記錄器一、設計任務與要求 設計一個電話機使用次數(shù)記錄器。 要求： 1、計數(shù)范圍是0到99，到99后自動復零重新計數(shù)； 2、在計數(shù)過程中可隨時手工復位重新計數(shù)； 3、電話接聽與撥號均計數(shù)一次；課設總體框圖脈沖發(fā)生器總計數(shù)器顯示器自動清零模塊手動清零模塊接聽計數(shù)器撥號計數(shù)器 4、通話顯示。二、總體框圖本設計可分為接聽計數(shù)模塊、撥號計數(shù)模塊、總計數(shù)模塊、手動清零模塊、自動清零模塊、顯示模塊和脈沖輸出模塊。利用同步十進制計數(shù)器74LS160接成一百進制實現(xiàn)計數(shù)功能，兩片74LS1

2、60 可實現(xiàn)這一功能，但設計要求計數(shù)過程中可隨時手工復位重新計數(shù)，要實現(xiàn)這一功能，需要手動開關控制，通過調(diào)節(jié)高低電平的輸入來控制計數(shù)器的清零與計數(shù)。我所采用的是通過控制LD'輸入高低電平來控制每一模塊的計數(shù)。當需要手動復零時將LD'接地，當需要正常計數(shù)時將其接入高電平。接聽計數(shù)與撥號計數(shù)都是服務于總計數(shù)的，總計數(shù)器顯示的數(shù)字是由接聽計數(shù)器與撥號計數(shù)器之和組成的，話機各計數(shù)器范圍都為0到99，即總計數(shù)器當記到99后復零，而總通話次數(shù)是接聽次數(shù)與撥號次數(shù)的累計，當總計數(shù)器記到99后無論接聽與撥通計數(shù)多少都要隨總計數(shù)器復零，這時需要總計數(shù)器在記到99后同時產(chǎn)生一信號能使接聽計數(shù)器和撥

3、號計數(shù)器在此時復零，當總計數(shù)器計數(shù)到99時，利用門電路的邏輯關系，把十位和個位的1001組成的一個經(jīng)門電路邏輯成為一個清零信號，接入各計數(shù)器的清零端，使計數(shù)器自動清為零?？傆嫈?shù)器在記到99時會產(chǎn)生一進位信號，在其進位端接一非門接到接聽計數(shù)器與撥號計數(shù)器RD'端使兩計數(shù)器復零，這樣既保證了在總計數(shù)器計數(shù)時接聽計數(shù)器與撥號計數(shù)器能夠正常計數(shù)，又能在達到計數(shù)要求后總體復零。對于如何讓在接聽計數(shù)器計數(shù)時總計數(shù)器同時計數(shù)，在撥通計數(shù)器計數(shù)時總計數(shù)器同時計數(shù)，采用開關原理，當有電話打入時按接聽鍵，此時脈沖信號 接入接入模塊，進行計數(shù)，當需要撥號電話時，這是按撥號鍵，此時脈沖便接入撥號模塊，接聽模塊

4、與撥號模塊計數(shù)不沖突，在此過程脈沖是一直接入總計 數(shù)模塊的，接聽與撥號均計入計數(shù)器。與非門自動清零是為了滿足記到99后自動清零要求，當計數(shù)器記到99后產(chǎn)生進位信號，利用此進位信號取非同時接入接聽計數(shù)模塊和撥號計數(shù)模塊R'，使倆模塊自動清零。顯示模塊利用顯示譯碼器，將計數(shù)器輸出接到顯示譯碼器的輸入端能夠很直觀的觀察到計數(shù)結果。脈沖輸出模塊使用555多諧振蕩器電路，接通電源產(chǎn)生脈沖信號，為計數(shù)器提供時鐘信號。三、選擇器件 設計要求選擇常用器件，計數(shù)選用常規(guī)器件4片74LS160、一片555多諧振蕩器，3片74LS283加法器，門電路若干，若干按鍵開關。74LS160同步十進制加法計數(shù)器邏輯

5、功能:從0000開始計數(shù)，直到輸入第九個脈沖為止，電路將跳過1010-1111六個狀態(tài)，返回0000狀態(tài)，重新計數(shù)，與此同時產(chǎn)生向高位進位信號，從而實現(xiàn)十進制計數(shù)功能。設計構思：設計要求要從0記到99實現(xiàn)一百進制，由于74LS160是十進制計數(shù)器，可將兩片直接按并行進位方式或串行進位方式得到百進制計數(shù)器。如果電路采取并行進位方式接法。則以第一片的進位輸出C作為第二片的EP和ET輸入，每當?shù)谝黄洺?（1001）時，C變?yōu)橐唬乱粋€信號到達時第二片為計數(shù)工作狀態(tài)，計入一，而第一片計成0（0000），她的C端回到低電平。第一片的EP和ET恒為一，始終處于計數(shù)工作狀態(tài)。如果采用串行進位方式，兩片74

6、LS160的EP和ET恒為一，都工作在計數(shù)狀態(tài)。第一片每計到9（1001）時，C端時鐘信號為電平，這種接法下兩片74LS160不是同步工作的。在設計中選用第一種方案，一片控制高位輸出，一片控制低位輸出，由LD'接入高低電平來控制手動復零，再由總計數(shù)端產(chǎn)生的信號通過門電路產(chǎn)生清零信號時接入撥號計數(shù)模塊和接入計數(shù)模塊的RD'端使兩模塊自動清零。說明：Qd,Qc,Qb,Qa分別對應Q3，Q2,Q1,Q0。74LS160的邏輯符號 74LS160邏輯功能表74LS160邏輯功能表74LS160管腳圖74LS160內(nèi)部原理圖功能原理：LD'為預置數(shù)控制端，D0D1D2D3為數(shù)據(jù)輸

7、入端，C為僅為輸出端，RD'為異步置零（復位）端，EP和ET為工作狀態(tài)控制端。當RD'=0時所有觸發(fā)器將同時被置零，而且置零操作不受其它輸入端狀態(tài)的影響。當RD'=1、LD'=0時，電路工作在同步預置數(shù)狀態(tài)，此時FF0FF1FF2FF3輸入端J、K端的狀態(tài)由D0D1D2D3的狀態(tài)決定。當RD'=LD'=1而EP=0、ET=1時，F(xiàn)F0FF1FF2FF3均處在J=K=0的狀態(tài)，所以時鐘信號到達時他們保持原來的狀態(tài)不變。同時C的狀態(tài)也得到保持。如果ET=0，則EP無論為何狀態(tài)，計數(shù)器的狀態(tài)也將保持不變，但這時進位輸出C=0。當RD'=LD&#

8、39;=EP=ET=1時，電路工作在計數(shù)狀態(tài)，電路從0000狀態(tài)開始，到第九個脈沖時電路進入1001狀態(tài)，當十個計數(shù)脈沖輸入后，F(xiàn)F1和FF2維持零狀態(tài)不變，F(xiàn)F0和FF3從一翻轉為零，故電路跳過1010到1111六個狀態(tài)返回0000狀態(tài)從而形成十進制計數(shù)器。555定時器接成的多諧振蕩器：多諧振蕩器連接圖：邏輯符號：邏輯功能表：內(nèi)部原理圖：器件邏輯功能：器件由比較器C1和C2、SR鎖存器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成。Vl1是比較器C1的輸入端（也稱閥值電壓），Vl2是比較器C2的輸入端（也稱觸發(fā)端）。C1和C2的參考電壓VR1和VR2由Vcc經(jīng)三個5千歐電阻分壓給出。在控制電壓Vco

9、懸空時，Vr1=2/3Vcc,Vr2=1/3Vcc。如果Vco外接固定電壓，則Vr1=Vco,Vr2=1/2Vco。RD'是置零輸入端。只要在RD'端上加上低電平，輸出端Vo便立即被置成低電平，不受其他輸入狀態(tài)的影響。正常工作必須使RD處于高電平。當Vl1>Vr1、Vl2>Vr2時，比較器C1的輸出為0，比較器C2的輸出為1，SR鎖存器被置零，TD導通，同時Vo為低電平。當Vl1<Vr1、Vl2>Vr2時，Vc1=1,Vc2=1,鎖存器的狀態(tài)保持不變，因而TD和輸出的狀態(tài)也維持不變。當Vl1<Vr1、Vl2<Vr2時，Vc1=1,Vc2=0,

10、故鎖存器被置一Vo為高電平，同時TD截止。當Vl1>Vr2、V12<Vr2時，Vc1=0,Vc2=0,鎖存器處于Q=Q'=1的狀態(tài)，Vo處于高電平，同時TD截止。將555定時器的Vl1,Vl2連在一起接成施密特觸發(fā)器，然后將Vo經(jīng)RC積分電路接回輸入端就構成了多諧振蕩器。由外接電阻控制振蕩頻率的大小。74LS283全加器：管腳圖：管腳功能：內(nèi)部原理圖邏輯功能表：74LS238：具有超前進位的四位全加器。當四位二進制數(shù)分別從A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4端輸入時，全加器將兩數(shù)相加，經(jīng)由1、2、3、4和輸出端得到相加后的結果；C0端為進位輸入端，C4為進位輸出端

11、，當芯片進行組合時，進位輸入端和進位輸出端就會被利用起來，本次設計進位輸入端和進位輸出端都有所利用。四、功能模塊接聽模塊：與手動清零模塊相連，通過LD'控制其隨時清零功能，其與多諧振蕩器相連利用有通話時產(chǎn)生的脈沖信號，每接一次記一次通話，其輸出與顯示譯碼器相連將其二進制代碼轉化成十進制數(shù)顯示出來。與總計數(shù)器相連，作為總計數(shù)器的計數(shù)部分計入總數(shù)。撥號模塊：其功能與接聽計數(shù)模塊原理相同，在此不再贅述。將其與前兩模塊輸出相連，得到總通話次數(shù)，與顯示譯碼器相連實現(xiàn)與前面相同的顯示功能，與自動清零模塊相連使其產(chǎn)生清零信號，在清零模塊詳述。手動清零模塊如圖如圖所示通過按鍵對計數(shù)器LD'接入

12、高低電平控制，當接高電平時正常計數(shù)，當接低電平時，計數(shù)器將被復零?？偟募夹g模塊：將計數(shù)器的輸出端接入顯示譯碼器輸入端顯示其所對應的十進制數(shù)。自動清零模塊：因全加器為十六進制，需要接成十進制以滿足要求，到99產(chǎn)生清零信號，即一百進制數(shù)，將高位端1010的兩1經(jīng)與門，此時低位為0000，經(jīng)過非門再與高低位經(jīng)門電路得到的結果經(jīng)過與非門組成邏輯電路，得到清零信號低電平，接到兩計數(shù)模塊的RD'端，自動清零功能實現(xiàn)。秒脈沖發(fā)生器由555計時器、外電容和電阻組成由實際情況決定，當有電話打進或者需要撥出電話時，脈沖發(fā)生器開始工作，產(chǎn)生的信號傳給計數(shù)器，計數(shù)器此時開始工作。當接聽電話或者撥打電話停止時，

13、脈沖發(fā)生器停止工作。五、總體設計電路圖：假設有電話打入時此時會通過555多諧振蕩器（這里用秒脈沖代替，由于圖的關系）產(chǎn)生脈沖，通過按鍵接到接聽計數(shù)模塊，與此同時總計數(shù)也用過全加器增加一，當需要撥通電話時，此時多諧振蕩器又會產(chǎn)生脈沖，通過按鍵計入到撥話計數(shù)模塊，與此同時總計數(shù)又通過全加器增一，當總計數(shù)達到計數(shù)要求，記到99時會產(chǎn)生清零信號（原理前面已述）接入到接聽模塊與撥通模塊的清零端RD',此時無論兩計數(shù)模塊記到何值，都要清零重新計數(shù)。同時電路具有手動復零功能，通過按鍵對計數(shù)模塊LD'進行控制， 當接入高電平時，正常計數(shù)，當接入低電平，計數(shù)器復零，通過顯示譯碼器能夠直接觀察所記

14、數(shù)字。仿真結果：上圖為仿真記錄，兩計數(shù)模塊總和正好為總計數(shù)顯示數(shù)字，由此可知仿真的正確性。硬件試驗箱實驗結果：由于計數(shù)模塊與接聽模塊原理相同，所以接取部分就能驗證其正確性。實物連接以顯示能正常計數(shù)，各功能能夠正常實現(xiàn)。6、 心得體會：課程設計用了整整兩周時間，對于數(shù)字電子有了新的認識，從一開始的無從下手到自己設計出電路，感覺自己學習數(shù)字電子有太多的不足，首先對各種器件的功能不是很了解，導致根本不清楚設計該用哪些器件，通過重新看書，查閱資料終于慢慢理出一些頭緒，但是全加器74LS283N的問題一直困擾著我，要不斷嘗試和修改。慢慢了解器件功能，會加以運用這就是這次課程設計的最大收獲，要完成設計就必

15、須認識自己的不足，充實自己的知識儲備。而且這對電腦運用也是一種提高，對自己的動手和動腦能力也是一種促進。雖然這次的課程設計還很不成熟，但卻是我用心完成的，可能會有一些不足，但從現(xiàn)在的知識儲備來看，這是盡力達到的水平，從專業(yè)方面講，需要改進補充很多，需要在以后的學習中慢慢了解學習相關知識。這里對自己感觸最深的全加器74LS283重點介紹一下：首先它是一個16進制的加法器，實驗中需要把他連接成100進制的，這就要考慮各位到9以后立刻要變到0，同時十位進位輸入為1，這需要各位數(shù)加法和小于等于9時，需要正常顯示，但實際過程中操作發(fā)現(xiàn)各位數(shù)字始終不對，經(jīng)過仔細檢查后后發(fā)現(xiàn)進位端沒有接地，相當于接了高電平，永遠有個1，發(fā)現(xiàn)這個問題后繼續(xù)連接，然后就是考慮到9變0十位進1的的問題，這是需要考慮各位加到10需要顯示0，加到11需要現(xiàn)實1，一直類推，加到15顯示5，這時通過結合各位輸出和設置一個重新的加法器實現(xiàn)，產(chǎn)生進位信號和一個0110重新和原各位相加，比如說