簡易公用電話計(jì)時(shí)器ppt課件

1、簡易公用計(jì)時(shí)器簡易公用計(jì)時(shí)器 1 1、 設(shè)計(jì)義務(wù)和根本要求設(shè)計(jì)義務(wù)和根本要求 用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個公用計(jì)時(shí)系統(tǒng)，根本要求如下：用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個公用計(jì)時(shí)系統(tǒng)，根本要求如下： 每每3 3分鐘計(jì)時(shí)一次。分鐘計(jì)時(shí)一次。 顯示通話次數(shù)，最多為顯示通話次數(shù)，最多為9999次。次。 每次定時(shí)誤差小于每次定時(shí)誤差小于1 1秒。秒。 具有手動復(fù)位功能。具有手動復(fù)位功能。 具有聲響提示功能。具有聲響提示功能。 2 2、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方案 VCC_CIRCLE+5VS計(jì)數(shù)器3分鐘定時(shí)器音響提醒電路分頻器標(biāo)準(zhǔn)信號源f0f0復(fù)位鍵譯碼顯示電路原理框圖原理框圖 主要有規(guī)范信號源、分頻器、主要有規(guī)范信號

2、源、分頻器、3分鐘定時(shí)器、計(jì)數(shù)譯碼顯分鐘定時(shí)器、計(jì)數(shù)譯碼顯示、聲響提示等電路組成。其任務(wù)原理為：當(dāng)按下復(fù)位按鍵示、聲響提示等電路組成。其任務(wù)原理為：當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí)，復(fù)位電路保證時(shí)，復(fù)位電路保證3分鐘電路及二位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同時(shí)清零，分鐘電路及二位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同時(shí)清零，此時(shí)顯示通話次數(shù)為零。當(dāng)松開復(fù)位按鍵時(shí)，計(jì)時(shí)開場，此此時(shí)顯示通話次數(shù)為零。當(dāng)松開復(fù)位按鍵時(shí)，計(jì)時(shí)開場，此時(shí)由規(guī)范信號發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)由規(guī)范信號發(fā)生器產(chǎn)生的 f0=32768Hz信號經(jīng)過十二級分信號經(jīng)過十二級分頻得到頻得到f0=8Hz的脈沖輸入的脈沖輸入3分鐘定時(shí)器，選用分鐘定時(shí)器，選用f0=8Hz的緣由的緣由是思索到設(shè)計(jì)要求定時(shí)精度

3、所選定的。是思索到設(shè)計(jì)要求定時(shí)精度所選定的。3分鐘定時(shí)器的功能是分鐘定時(shí)器的功能是每每3分鐘輸出一個脈沖，該脈沖被送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路，便分鐘輸出一個脈沖，該脈沖被送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路，便可顯示出通話次數(shù)；同時(shí)該脈沖被送到聲響提示電路，可控可顯示出通話次數(shù)；同時(shí)該脈沖被送到聲響提示電路，可控制聲響時(shí)間及腔調(diào)，實(shí)現(xiàn)聲響提示功能。制聲響時(shí)間及腔調(diào)，實(shí)現(xiàn)聲響提示功能。3 3、 電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) 3.13.1規(guī)范信號源規(guī)范信號源 產(chǎn)生脈沖信號的電路非常多，例如由集成門電路構(gòu)成的多諧產(chǎn)生脈沖信號的電路非常多，例如由集成門電路構(gòu)成的多諧振蕩器、由振蕩器、由555555定時(shí)器組成的方波發(fā)生器等。由于該規(guī)范信

4、號定時(shí)器組成的方波發(fā)生器等。由于該規(guī)范信號源要求頻率穩(wěn)定性及輸出信號精度比較高，故采用由源要求頻率穩(wěn)定性及輸出信號精度比較高，故采用由CD4011CD4011與與非門非門CMOSCMOS電路及晶體元件組成的多諧振蕩器如下圖。晶振電路及晶體元件組成的多諧振蕩器如下圖。晶振的標(biāo)稱頻率為的標(biāo)稱頻率為32768Hz32768Hz。 電路中的電阻電路中的電阻R R是保證是保證G1G1門任務(wù)在線性形狀而參與的，電容門任務(wù)在線性形狀而參與的，電容C C抑制高次諧波，以保證輸出頻率穩(wěn)定。抑制高次諧波，以保證輸出頻率穩(wěn)定。G3G3門是為了改善輸出波門是為了改善輸出波形質(zhì)量，添加帶負(fù)載才干而參與的緩沖級。形質(zhì)量，

5、添加帶負(fù)載才干而參與的緩沖級。12R1MCS32768HzC100pFG1G2G3fo CPCrQ11foCD404012R1MCS32768HzC100pFG1G2G3fo CPCrQ11foCD40403.23.2分頻器分頻器 由于由于f0=32768Hzf0=32768Hz頻率比較高，為了得到低頻信號且又能滿足定頻率比較高，為了得到低頻信號且又能滿足定時(shí)要求的脈沖，可采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器對時(shí)要求的脈沖，可采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器對f0f0進(jìn)展分頻。進(jìn)展分頻。n n位二進(jìn)制位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的最高位輸出信號的頻率計(jì)數(shù)器的最高位輸出信號的頻率fnfn與計(jì)數(shù)脈沖頻率與計(jì)數(shù)脈沖頻率fcpfcp的關(guān)系為。的關(guān)系為

6、。 ncpn2ff 現(xiàn)選擇現(xiàn)選擇1212位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4040CD4040，且令，且令fCP=f0fCP=f0，那，那么么CD4040CD4040計(jì)數(shù)器最高位輸出頻率為計(jì)數(shù)器最高位輸出頻率為 : :）（Hz823276821212CP012fffCD4040計(jì)數(shù)器的功能表：計(jì)數(shù)器的功能表：輸 入輸出CPRd0不變0計(jì)數(shù)X1清零CD40408916Q12Q6Q5Q7Q4Q3Q2GNDQ1CPRdQ9Q8Q10Q11Vcc3.33.33 3分鐘定時(shí)器分鐘定時(shí)器 該電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。該電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。n n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出形狀與計(jì)數(shù)脈沖位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出形狀與計(jì)

7、數(shù)脈沖的個數(shù)關(guān)系為：的個數(shù)關(guān)系為： 002211D222)(QQQNnnnn 由于輸入脈沖的周期由于輸入脈沖的周期 ，那么定時(shí)為，那么定時(shí)為3 3分鐘分鐘=180=180秒所秒所需輸入脈沖的個數(shù)需輸入脈沖的個數(shù)N N為：為：001fT )(1440818018018000個fTN 又由于又由于N ND=D=14401440D=D=1011010000010110100000B B即要求計(jì)數(shù)器的即要求計(jì)數(shù)器的模等于模等于14401440，利用反響清零法，可設(shè)計(jì)出該電路，利用反響清零法，可設(shè)計(jì)出該電路 . .12G1G2G3R1100KD11N4148CD4040CrQ10 Q8Q7Q5CPCD4

8、082CD4001fTfo12G1G2G3R1100KD11N4148CD4040CrQ10 Q8Q7Q5CPCD4082CD4001fTfo 當(dāng)當(dāng)CD4040CD4040累計(jì)到累計(jì)到14401440個脈沖時(shí)，個脈沖時(shí)，G1G1輸出為輸出為1 1，G2G2輸出為輸出為0 0，G3G3被被置為置為1 1。一旦。一旦CD4040CD4040的的CrCr端為高電平，其輸出立刻被清零，由于端為高電平，其輸出立刻被清零，由于G2G2、G3G3組成的觸發(fā)器具有記憶功能，故組成的觸發(fā)器具有記憶功能，故G3G3輸出不變。當(dāng)輸出不變。當(dāng)f0f0上升沿到來上升沿到來時(shí)，時(shí)，G3G3輸出為輸出為0 0，CD4040

9、CD4040的清零信號解除?？梢姷那辶阈盘柦獬?。可見G3G3輸出的信號輸出的信號fTfT是是周期為周期為3 3分鐘，輸出高電平為分鐘，輸出高電平為1/161/16秒的窄脈沖。二極管秒的窄脈沖。二極管D1D1的作用見的作用見復(fù)位電路。復(fù)位電路。3.43.4通話次數(shù)計(jì)數(shù)顯示電路通話次數(shù)計(jì)數(shù)顯示電路 該電路由二位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成，可采用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器該電路由二位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成，可采用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器CD4029CD4029組成。組成。 譯碼器選用譯碼器選用OCOC門輸出的七段顯示譯碼器門輸出的七段顯示譯碼器74LS4774LS47，顯示器采用，顯示器采用共陽極七段共陽極七段LEDLED數(shù)碼管。其

10、中數(shù)碼管。其中R R是限流電阻，即當(dāng)是限流電阻，即當(dāng)74LS4774LS47輸出輸出為低電平常，流入其輸出端電流要小于為低電平常，流入其輸出端電流要小于74LS4774LS47的最大允許灌的最大允許灌電流。假設(shè)電流。假設(shè)R R過小，流入過小，流入74LS4774LS47的灌電流增大；假設(shè)的灌電流增大；假設(shè)R R過大，過大，那么那么LEDLED數(shù)碼管太暗。普通數(shù)碼管太暗。普通R R選擇選擇200W200W500W500W在在5V5V電源下。電源下。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE12121212U/ DU/ D+5V+5VB/ DB/ DJ0J0J

11、1J1J2J2J3J3CICICOQ3Q3Q2Q2Q1Q1Q0Q0DDCCBBAAaagg74LS4774LS47R2R2100K100KfTCD4029(I)CD4029( )CPCP復(fù)位信號+5V+5V3.53.5復(fù)位電路復(fù)位電路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在每次通話之前一定要清零。當(dāng)復(fù)位按根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在每次通話之前一定要清零。當(dāng)復(fù)位按鍵按下時(shí)，鍵按下時(shí)，3 3分鐘定時(shí)電路和通話次數(shù)計(jì)數(shù)電路均被清零。分鐘定時(shí)電路和通話次數(shù)計(jì)數(shù)電路均被清零。 VCC_CIRCLE121212CD4029(I)CD4029(II)PEPECPCPCO100K100K100KD1D21N4001S+5VCrCD4040(

12、II)fT 當(dāng)當(dāng)S S復(fù)位開關(guān)按下時(shí)，復(fù)位開關(guān)按下時(shí)，+5V+5V電源同時(shí)加到電源同時(shí)加到3 3分鐘定時(shí)器的分鐘定時(shí)器的清零端和通話計(jì)數(shù)器的置數(shù)端，使其強(qiáng)迫清零。清零端和通話計(jì)數(shù)器的置數(shù)端，使其強(qiáng)迫清零。 但由于二極管但由于二極管D1 D1 的存在，的存在，+5V+5V電源加不到門電路電源加不到門電路CD4001CD4001的輸?shù)妮敵龆?，防止了出端，防止了CD4001CD4001的損壞。的損壞。 VCC_CIRCLE121212CD4029(I)CD4029(II)PEPECPCPCO100K100K100KD1D21N4001S+5VCrCD4040(II)fT 另外，由于另外，由于D2D2

13、的作用，使得的作用，使得3 3分鐘定時(shí)脈沖僅能加到分鐘定時(shí)脈沖僅能加到3 3分分鐘定時(shí)器的清零端和通話次數(shù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入端，鐘定時(shí)器的清零端和通話次數(shù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入端，而傳送不到通話次數(shù)計(jì)數(shù)器的置數(shù)端上來，從而實(shí)現(xiàn)了正而傳送不到通話次數(shù)計(jì)數(shù)器的置數(shù)端上來，從而實(shí)現(xiàn)了正常的計(jì)數(shù)。常的計(jì)數(shù)。3.63.6聲響提示電路聲響提示電路 該電路的主要功能是每到一個該電路的主要功能是每到一個3 3分鐘時(shí)間，提示通話者一分鐘時(shí)間，提示通話者一下，提示時(shí)間為下，提示時(shí)間為5 5秒鐘。秒鐘。 實(shí)現(xiàn)此功能可用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器加多諧振蕩器完成。利用實(shí)現(xiàn)此功能可用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器加多諧振蕩器完成。利用555555定時(shí)

14、器組成的電路如下圖。定時(shí)器組成的電路如下圖。 VCC_CIRCLE121212+C1C2C3Vcc+5V100uF16NE555NE5550.1uF0.1uF10uF0.1uFR1R2R347K27K2008844776622115533fT根據(jù)定時(shí)時(shí)間的要求，可確定電阻根據(jù)定時(shí)時(shí)間的要求，可確定電阻R1R1、電容、電容C1C1的值。的值。 ， T0=5 T0=5 秒秒 ， 取取C1=10uF C1=10uF ，可得，可得R1=4.7KWR1=4.7KW。取振蕩頻率。取振蕩頻率f=500Hzf=500Hz，R2=200WR2=200W，C2=0.1uFC2=0.1uF。1101 . 1CRT

15、223)2(43. 1CRRfk28243. 1223RCfR 4 4、調(diào)試要點(diǎn)、調(diào)試要點(diǎn) 4.1規(guī)范信號源調(diào)試規(guī)范信號源調(diào)試?yán)檬静ㄆ鞑炜凑袷幤鬏敵霾ㄐ文芊裾_。假設(shè)用萬用表直流利用示波器察看振蕩器輸出波形能否正確。假設(shè)用萬用表直流量程丈量其輸出，應(yīng)為量程丈量其輸出，應(yīng)為2.5V左右輸出。然后用示波器察看分頻左右輸出。然后用示波器察看分頻器器CD4040的的Q11端輸出，檢驗(yàn)?zāi)芊裼卸溯敵觯瑱z驗(yàn)?zāi)芊裼?Hz信號輸出。信號輸出。4.23分鐘信號丈量分鐘信號丈量由于由于3分鐘定時(shí)信號脈沖輸出高電平常間極短，故利用示波器丈量分鐘定時(shí)信號脈沖輸出高電平常間極短，故利用示波器丈量時(shí)，可把示波器掃描速度開關(guān)打在時(shí)，可把示波器掃描速度開關(guān)打在“掃描停頓檔，察看光點(diǎn)的變掃描停頓檔，察看光點(diǎn)的變化?；?4.3計(jì)數(shù)顯示電路調(diào)試計(jì)數(shù)顯示電路調(diào)試首先外參與首先外參與1Hz左右的脈沖信號，察看計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電左右的脈沖信號，察看計(jì)數(shù)器、譯碼、顯示電路能否正常任務(wù)。路能否正常任務(wù)。