市話計時系統(tǒng)課程設(shè)計

1、一、設(shè)計要求2二、設(shè)計框圖2三、分步設(shè)計31、秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計32、十進(jìn)制2位計數(shù)器電路的設(shè)計53、六十進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計64、數(shù)字時鐘電路的設(shè)計85、計費(fèi)金額電路設(shè)計106、清零功能得設(shè)計12四、整體設(shè)計131、各各分系統(tǒng)組合132、原理圖13五：總結(jié)15六：參考書15市話的計費(fèi)計時系統(tǒng)設(shè)計(EWB)一、設(shè)計要求1、每次通話前(拿起電話前)時、分、金額的顯示器自動清零，但通話次數(shù)的顯示器不清零；2、每分鐘0.2元，每分鐘計一次；3、通話次數(shù)、時、分、金額的顯示分別為2位、1位、2位、3位；4、具有手動清零功能。二、設(shè)計框圖三、分步設(shè)計1、秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計（1）、器件的功能介紹（參考

2、“我愛微電論壇”）555集成時基電路稱為集成定時器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用十分廣泛。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，兩者的工作原理和結(jié)構(gòu)相似。555和7555是單定時器，556和7556是雙定時器。雙極型的電壓是+5V+15V，輸出的最大電流可達(dá)200mA，CMOS型的電源電壓是+3V+18V。圖1 555定時器內(nèi)部框圖555電路的工作原理 555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖1所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)T，比較器的

3、參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號輸入并超過時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。是復(fù)位端，當(dāng)其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01uf的電容器到

4、地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。（2）、秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計圖（參考數(shù)電教材P354）設(shè)計參數(shù)計算： 由CB555的特性參數(shù)可知，當(dāng)電源電壓取5V時，在100mA的輸出電流下輸出電壓的經(jīng)典值為3.3V,所以取VCC =5V可以滿足對輸出脈沖幅度的要求。采用上圖可知：故得到R1=R2 。T=( R1+2R2)Cln2=1s如果取C=10uf,則代入上式得到3R1Cln2=1 化簡得：R1=R2=48K（3）、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明由圖得t1=1.5315s t2=11.5363s n=10 故 周期為1s，每秒產(chǎn)

5、生一個脈沖信號，符合設(shè)計要求。2、十進(jìn)制2位計數(shù)器電路的設(shè)計（1）、器件的功能介紹（參考“我愛微電論壇”）74160，是一個4位二進(jìn)制的計數(shù)器，它具有異步清除端與同步清除端不同的是，它不受時鐘脈沖控制，只要來有效電平，就立即清零，無需再等下一個計數(shù)脈沖的有效沿到來。 具體功能如下： 1.異步清零功能 只要（CR的非）有效電平到來，無論有無CP脈沖，輸出為“0”。在圖形符號中，CR的非的信號為CT=0，若接成七進(jìn)制計數(shù)器，這里要特別注意，控制清零端的信號不是N-1（6），而是N（7）狀態(tài)。其實，很容易解釋，由于異步清零端信號一旦出現(xiàn)就立即生效，如剛出現(xiàn)0111，就立即送到（CR的非）端，使?fàn)顟B(tài)變

6、為0000。所以，清零信號是非常短暫的，僅是過度狀態(tài)，不能成為計數(shù)的一個狀態(tài)。清零端是低電平有效。 2.同步置數(shù)功能 當(dāng)（LD的非）為有效電平時，計數(shù)功能被禁止，在CP脈沖上升沿作用下D0D3的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器并呈現(xiàn)在Q0Q3端。若接成七進(jìn)制計數(shù)器，控制置數(shù)端的信號是N（7）狀態(tài)，如在D0D3置入0000，則在Q0Q3端呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是0110。（2）、十進(jìn)制2位計數(shù)器電路的設(shè)計圖設(shè)計說明同下面六十進(jìn)制計數(shù)器（3）、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明電源時為了模擬秒脈沖信號得，CLR現(xiàn)在接高電平計數(shù)器正常運(yùn)行，當(dāng)計CLR低電平時清零。3、六十進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計（1）、器件的功能介紹同上設(shè)計“十進(jìn)制2位計數(shù)器

7、電路的設(shè)計”（2）、六十進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計圖（參考“我愛微電論壇”）設(shè)計原理：同樣由兩片74160組成,原理基本相同,不同的是十位計數(shù)器（C2）選擇Qc與QB做反饋端，經(jīng)與非門（NEND）輸出控制清零端（CLR），接成六進(jìn)制計數(shù)形式。將個位計數(shù)器的RCO端和十位計數(shù)器的QC、QA端經(jīng)過與門AND1和AND2由CO端輸出，作為六十進(jìn)制的進(jìn)位輸出脈沖信號。當(dāng)計數(shù)器計數(shù)狀態(tài)為59時，CO端輸出高電平，在同步級連方式下，容許高電位計數(shù)器計數(shù)。 圖中與門起進(jìn)位得作用，與非門起清零作用。方波電源是為了模擬555秒脈沖產(chǎn)生電路。這個電路將作為下面設(shè)計數(shù)字時鐘得基本電路。（3）、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明說明驗證

8、：本設(shè)計使用得信號f=5HZ、T=0.2s,經(jīng)運(yùn)行驗證得：t1=11.9112s t2=23.9112sT=t2-t1=12sT*60=T所以進(jìn)位信號正確，設(shè)計可行。4、數(shù)字時鐘電路的設(shè)計（1）、器件的功能介紹同上設(shè)計“十進(jìn)制2位計數(shù)器電路的設(shè)計”（2）、數(shù)字時鐘電路的設(shè)計圖 （3）、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明設(shè)計說明：本設(shè)計由兩個“六十進(jìn)制計數(shù)器電路”和一個“十進(jìn)制計數(shù)器電路”串聯(lián)連接起來得，其各各部分互相獨立，第一級將時鐘信號頻率擴(kuò)大60倍給第二級，第二級再將時鐘信號頻率擴(kuò)大60倍給第三級，各級之間不存在干撓。這樣得好處是減小設(shè)計得難度，實現(xiàn)模塊化。5、計費(fèi)金額電路設(shè)計（1）、器件的功能介紹（參

9、考“我愛微電論壇”）JK觸發(fā)器工作原理：1.CP=0時，觸發(fā)器處于一個穩(wěn)態(tài)。 CP為0時，G3、G4被封鎖，不論J、K為何種狀態(tài)，Q3、Q4均為1，另一方面,G12、G22也被CP封鎖,因而由與或非門組成的觸發(fā)器處于一個穩(wěn)定狀態(tài)，使輸出Q、Q狀態(tài)不變。 2.CP由0變1時，觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，為接收輸入信號作準(zhǔn)備。 設(shè)觸發(fā)器原狀態(tài)為Q=0，Q=1。當(dāng)CP由0變1時，有兩個信號通道影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，一個是G12和G22打開，直接影響觸發(fā)器的輸出，另一個是G4和G3打開，再經(jīng)G13和G23影響觸發(fā)器的狀態(tài)。前一個通道只經(jīng)一級與門，而后一個通道則要經(jīng)一級與非門和一級與門，顯然CP的跳變經(jīng)前者影響輸出比

10、經(jīng)后者要快得多。在CP由0變1時，G22的輸出首先由0變1，這時無論G23為何種狀態(tài)（即無論J、K為何狀態(tài)），都使Q仍為0。由于Q同時連接G12和G13的輸入端，因此它們的輸出均為0，使G11的輸出Q=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。CP由0變1后，打開G3和G4，為接收輸入信號J、K作好準(zhǔn)備。 3.CP 由1變0時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn) 設(shè)輸入信號J=1、K=0，則Q3=0、Q4=1，G13和G23的輸出均為0。當(dāng)CP 下降沿到來時,G22的輸出由1變0,則有Q=1，使G13輸出為1，Q=0，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。雖然CP變0后，G3、G4、G12和G22封鎖，Q3=Q4=1，但由于與非門的延遲時間比與門長（在制造工藝上予

11、以保證）,因此Q3和Q4這一新狀態(tài)的穩(wěn)定是在觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)之后。由此可知,該觸發(fā)器在CP下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，CP一旦到0電平，則將觸發(fā)器封鎖，處于(1)所分析的情況。 總之，該觸發(fā)器在CP下降沿前接受信息，在下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，在下降沿后觸發(fā)器被封鎖。 （2）、金額計費(fèi)電路的設(shè)計圖設(shè)計原理：以2角為單位遞增， （3）、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明0，1，2，3JK觸發(fā)器產(chǎn)生一個4位二進(jìn)制信號由顯示器編譯顯示，第3個JK觸發(fā)器Q端口產(chǎn)生一個進(jìn)位信號送給十進(jìn)制計數(shù)器，其電路同“數(shù)字時鐘電路”“時”的部分。6、清零功能得設(shè)計（1）、器件的功能介紹與門：與門真值表ABY110010101000（2）、與門設(shè)計圖（3）、EWB運(yùn)行結(jié)果和說明設(shè)計目的：當(dāng)有手動清零且掛下電話時給計數(shù)器一個清零信號。四、整體設(shè)計1、各各分系統(tǒng)組合當(dāng)電話接通時由“555秒脈沖產(chǎn)生電路”產(chǎn)生秒脈沖信號：1、送給“六十進(jìn)制計數(shù)器電路” 秒脈沖信號作為計時用。2、送給“十進(jìn)制2位計數(shù)器電路”一個脈沖使其計數(shù)。3、“六十進(jìn)制計數(shù)器電路”分進(jìn)位信號送給“計費(fèi)金額電路”計費(fèi)。當(dāng)掛下電話且按清零開關(guān)：1、“六十進(jìn)制計數(shù)器電路”電路清零。2、“計費(fèi)金額電路”電路清零。2、原理圖五：總