自動撥號機控制器的設計與制作

目錄2設計的目的和任務 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電路的仿真實驗結果 127實物圖 138拓展部分························································149小結····························································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的電子設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,掌握一到兩種基礎電子設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,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)字撥號器的產生自動數(shù)字撥號器現(xiàn)在大量應用在電話,網絡連接上,重播功能不僅降低了人們的工作量,同時還經過各種改進構成各種電子產品應用在裝飾和廣告上,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;設計的目的和任務設計任務自動撥號機一般具有自動連續(xù)撥出某一設定電話號碼的功能;本課程設計,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;根據已知條件,設計并制作一個自動撥號機控制器;設計要求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,之后制作相應實物,并按規(guī)定格式寫出課程設計報告書;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)與輸出之間的轉換,系統(tǒng)包括：秒脈沖產生模塊,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計思路或功能;秒脈沖產生模塊多諧振蕩器是一種能夠產生矩形脈沖信號的電路,產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控制;譯碼模塊譯碼模塊是這個設計的核心,它完成的功能是實現(xiàn)計數(shù)與輸出數(shù)據之間的轉換,即譯碼功能;可以通過譯碼器或者數(shù)據選擇器來實現(xiàn),本次設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;總體電路框圖秒脈沖產生計數(shù)模塊譯碼模塊秒脈沖產生計數(shù)模塊譯碼模塊顯示模塊4.單元電路的設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整,使其接近1HZ,調整得R1=20kΩ,R2=20kΩ,C2=22uf.秒脈沖電路的工作原理圖3-1-2555定時器內部結構如圖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由接地開關控制,開關斷開則清零端由與非門的輸出控制,開關閉合時,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控制,開關閉合則開始工作,開關斷開時暫停工作;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根據真值表所得輸出數(shù)據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)據選擇器實現(xiàn),數(shù)據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,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,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,數(shù)碼管的驅動為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.電路仿真結果實驗所示仿真結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.拓展部分仿真結果9.小結這次課程設計我們這個小組的要求完成的基本任務相對比較簡單,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的實物電路;這次在設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)字電子技術基礎,清華大學出版社,2009年出版;2高吉祥主編電子技術基礎實驗與課程設計,電子工業(yè)出版社,2008年出版;3任致程主編經典集成電路400例,機械工業(yè)出版社,2007年出版;4陳啟華Proteus教程,電子技術應用,2008年08期,電子技術應用雜志社;5朱寬勝高職模電數(shù)電教學實踐課的初探,科技