自動撥號機控制器的設(shè)計與制作

目錄2設(shè)計的目的和任務(wù) 34秒脈沖 計數(shù)模塊 譯碼模塊9顯示模塊105整體電路圖16電路的仿真實驗結(jié)果 127實物圖 138拓展部分························································149小結(jié)····························································71018附件：元件清單1.緒論自動數(shù)字撥號控制器作為一種基礎(chǔ)的電子設(shè)施對于我們并不陌生,我們現(xiàn)在生活在信息時代,同時作為一名信息學院的學生,掌握一到兩種基礎(chǔ)電子設(shè)施不僅是對我們知識的檢驗,同時也能鍛煉我們的動手能力,為將來的工作打下堅實的基礎(chǔ),所以我們選擇學習并研究自動數(shù)字撥號器來檢驗知識,并對其進行仿真和制作;自動數(shù)字撥號器的產(chǎn)生自動數(shù)字撥號器現(xiàn)在大量應(yīng)用在電話,網(wǎng)絡(luò)連接上,重播功能不僅降低了人們的工作量,同時還經(jīng)過各種改進構(gòu)成各種電子產(chǎn)品應(yīng)用在裝飾和廣告上,這篇報告對簡易的撥號機控制器進行了簡要的介紹分析已經(jīng)仿真上的研究;本文中介紹數(shù)字撥號器的重點本文主要采用一些常用芯片,如74LS161,74HC154,74HC20,7432N,555定時器等來實現(xiàn)數(shù)字撥號器不斷重復呼出特定電話號碼的功能;設(shè)計的目的和任務(wù)設(shè)計任務(wù)自動撥號機一般具有自動連續(xù)撥出某一設(shè)定電話號碼的功能;本課程設(shè)計,要求用中、小規(guī)模集成電路芯片實現(xiàn)控制功能,芯片型號、數(shù)量不限;根據(jù)已知條件,設(shè)計并制作一個自動撥號機控制器;設(shè)計要求A基本要求：=1\GB3①控制器具備以下輸入信號：start：開始撥號；reset：復位;=2\GB3②控制器具備至少1位數(shù)碼管,逐一顯示所撥出的具體號碼;=3\GB3③控制過程：用戶按start開始撥號請撥出設(shè)計者本人的手機號碼,固話和小靈通加撥027;=4\GB3④選擇電路方案,完成對確定方案電路的設(shè)計;計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖,闡述基本原理;用EWB或MULTISIM軟件完成仿真,之后制作相應(yīng)實物,并按規(guī)定格式寫出課程設(shè)計報告書;B擴展要求：在完成基本要求的前提下,學有余力的同學可完成①采用11位數(shù)碼管顯示號碼;②所撥號碼可由用戶任意設(shè)定和修改;3.系統(tǒng)方案的論證本系統(tǒng)核心在于實現(xiàn)計數(shù)與輸出之間的轉(zhuǎn)換,系統(tǒng)包括：秒脈沖產(chǎn)生模塊,計數(shù)模塊,譯碼模塊,顯示模塊;下面分別簡要介紹各個模塊的設(shè)計思路或功能;秒脈沖產(chǎn)生模塊多諧振蕩器是一種能夠產(chǎn)生矩形脈沖信號的電路,產(chǎn)生的脈沖信號比較理想,秒脈沖信號就是利用555定時器制作的一種多諧振蕩器來產(chǎn)生1HZ的秒脈沖信號;計數(shù)模塊計數(shù)模塊是在秒脈沖的激勵下進行循環(huán)計數(shù),具備開始計數(shù)和清零功能,所用芯片是十六進制計數(shù)器74LS161,其中開始計數(shù)與清零鍵由外部引線通過開關(guān)控制;譯碼模塊譯碼模塊是這個設(shè)計的核心,它完成的功能是實現(xiàn)計數(shù)與輸出數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換,即譯碼功能;可以通過譯碼器或者數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn),本次設(shè)計的兩個不同方案不同之處也在于此;顯示模塊顯示模塊是將譯碼模塊的輸出顯示出來,譯碼模塊的輸出送入BCD七段譯碼器,通過七段數(shù)碼管顯示輸出數(shù)據(jù);總體電路框圖秒脈沖產(chǎn)生計數(shù)模塊譯碼模塊秒脈沖產(chǎn)生計數(shù)模塊譯碼模塊顯示模塊4.單元電路的設(shè)計秒脈沖秒脈沖電路的制作圖4-1-1秒脈沖發(fā)生電路由555振蕩器公式脈沖頻率f=,要產(chǎn)生1HZ秒脈沖,則R1+2R2C2=,令R1=R2=20kΩ,C2=,接入整體電路對脈沖頻率進行調(diào)整,使其接近1HZ,調(diào)整得R1=20kΩ,R2=20kΩ,C2=22uf.秒脈沖電路的工作原理圖3-1-2555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2和3-1,當電路與電源接通瞬間,C2兩端電壓為0,555定時器的2、6端電壓為零,放大器C1輸出高電平和C2輸出低電平,RS觸發(fā)器置“1”,輸出高電平,晶體管截止,對C2充電,直到V6電壓大于2/3VCC；1如圖3-2和3-1,當電路與電源接通瞬間,C2兩端電壓為0,555定時器的2、6端電壓為零,放大器C1輸出高電平和C2輸出低電平,RS觸發(fā)器置“1”,輸出高電平,晶體管截止,對C2充電,直到V6電壓大于2/3VCC；2當C2兩端電壓大于2/3VCC,運放C1輸出低電平,運放C2輸出高電平,RS觸發(fā)器清零,輸出低電平,晶體管導通,使C2放電,直到V6電壓小于1/3VCC;電路振蕩頻率充電過程：充電時間：放電過程：放電時間：脈沖周期：=所以,脈沖頻率計數(shù)模塊計數(shù)過程如圖4-2-1,0000001000000010000100110100010101100111100010011010圖4-2-1外部開始與清零如圖3-2-2,RESET由接地開關(guān)控制,開關(guān)斷開則清零端由與非門的輸出控制,開關(guān)閉合時,異步清零端接地為低電平,則清零；START由一個連接脈沖發(fā)生器電路輸出的開關(guān)控制,開關(guān)閉合則開始工作,開關(guān)斷開時暫停工作;圖4-2-2外部清零和開始控制譯碼模塊譯碼譯碼模塊是實現(xiàn)計數(shù)與輸出的轉(zhuǎn)換,由電路功能要求;如圖4-2-3所示Q3Q2Q1Q0輸出十進制二進制輸出Y3Y2Y1Y00000100010001501010010100010011200100100701110101200100110910010111810001000810001001200101010701111011圖4-2-3真值表由真值表可得,Y3=M6M7M8,Y2=M1M4M10,Y1=M3M4M5M9M10Y0=M0M1M2M4M6M10根據(jù)真值表所得輸出數(shù)據(jù)的表達式連接電路實現(xiàn)電路有兩個方案：1.用譯碼器實現(xiàn);2.用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn);1用4-16線譯碼器74LS154實現(xiàn),電路圖如圖3-2-4所示圖4-2-4用74154實現(xiàn)的譯碼模塊2用16選一數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn),數(shù)據(jù)選擇器在輸入的地址信號Q3,Q2,Q1,Q0的控制下,從16路輸出中選擇一路輸出;電路圖如圖4-2-5所示圖4-2-5用數(shù)選74150實現(xiàn)的譯碼模塊方案一和方案二都能實現(xiàn)譯碼模塊的功能,但是各有優(yōu)缺點,下面為比較分析：1方案一接線比較簡單,但是需要的芯片較多,但是經(jīng)過改進后可以減少74HC154的使用,從而將芯片數(shù)量縮減到8個,然而市面上150的芯片停產(chǎn),所以選擇這個;2方案二邏輯比較簡單易懂,但是由于大量的連線導致連線復雜,最主要的是市面的150停產(chǎn),無法購得元件所以只能放棄;顯示模塊顯示模塊即是用七段數(shù)碼管來依次顯示輸出數(shù)據(jù),數(shù)碼管的驅(qū)動為74LS48,電路圖如下圖4-2-7顯示電路5．整體電路整體電路圖如下所示圖5-1整體電路圖6.電路仿真結(jié)果實驗所示仿真結(jié)果是手機號碼的循環(huán)輸出,截取其中一個畫面如圖6-1;仿真圖圖6-17.實物圖8.拓展部分拓展部分原理在基本電路上,加上4個移位寄存器,對譯碼器輸出地4位2進制進行移位,已達到11位號碼相繼輸出;拓展部分仿真圖圖1拓展部分的基本部分圖2移位部分圖3整體部分.拓展部分仿真結(jié)果9.小結(jié)這次課程設(shè)計我們這個小組的要求完成的基本任務(wù)相對比較簡單,電路圖和仿真都較能比較順利的完成;由于電路板所限,拓展部分的實物電路就無法上進行了,僅僅只做了基本任務(wù)的實物電路;這次在設(shè)計電路上也花了不少時間,希望可以想出更好的方案;后來再做的過程中也遇到了各種麻煩,連線接觸不良等等都造成了實物不能工作,后來經(jīng)過幾次連線,實物終于能工作了,這個過程中讓我充分了解了各個芯片的管腳分布,也掌握了連線的技巧,同時還使用了萬用表來測定連線是否連通,讓我掌握了很多知識;10.參考文獻1伍時和主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),清華大學出版社,2009年出版;2高吉祥主編電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計,電子工業(yè)出版社,2008年出版;3任致程主編經(jīng)典集成電路400例,機械工業(yè)出版社,2007年出版;4陳啟華Proteus教程,電子技術(shù)應(yīng)用,2008年08期,電子技術(shù)應(yīng)用雜志社;5朱寬勝高職模電數(shù)電教學實踐課的初探,科技