脈沖按鍵撥號(hào)電路設(shè)計(jì)(2013年10月)

《電子電路課程設(shè)計(jì)》

脈沖按鍵撥號(hào)電路的設(shè)計(jì)盧慶莉編寫(xiě)2023/2/3一、課程概況簡(jiǎn)介二、課題技術(shù)指標(biāo)三、設(shè)計(jì)提示四、電路調(diào)測(cè)提示主要授課內(nèi)容:2023/2/3一、課程概況簡(jiǎn)介課程名稱(chēng):電子電路課程設(shè)計(jì)（32學(xué)時(shí)，兩周）

課程性質(zhì):必修（2學(xué)分）教材: 《電子電路課程設(shè)計(jì)》張?jiān)サ峋幗虒W(xué)目的:1.提高模擬電路、數(shù)字電路理論和實(shí)驗(yàn)的綜合能力。2.掌握綜合型電子電路的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)測(cè)方法。3.掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法。4.提高設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)能力。5.全面培養(yǎng)學(xué)生科技工作素質(zhì)。2023/2/3教學(xué)進(jìn)程：1.設(shè)計(jì)要求和提示（在實(shí)驗(yàn)室教師授課，半天）查閱資料、設(shè)計(jì)電路（同學(xué)獨(dú)立完成，1天半）。2.講述裝配方法和調(diào)測(cè)要求（2學(xué)時(shí)）。3.調(diào)測(cè)（第一周星期三至第二周星期三）。4.驗(yàn)收（第一周星期三至第二周星期四）。5.撰寫(xiě)報(bào)告（第二周星期五）、講評(píng)、收尾、衛(wèi)生工作。2023/2/3教學(xué)方法：1.教法：①在實(shí)驗(yàn)室集中，分3次講解。

*電路設(shè)計(jì)提示。

*裝配要求、調(diào)測(cè)方法。

*

實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)要求。

②輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、最后逐一驗(yàn)收。2.學(xué)習(xí)方法：

*認(rèn)真自學(xué)《電子電路課程設(shè)計(jì)》相關(guān)章節(jié)。

*獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。

*獨(dú)立裝配、調(diào)測(cè)、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。2023/2/3課程紀(jì)律：1.缺少實(shí)驗(yàn)達(dá)三分之一以上無(wú)成績(jī)，必須重修。2.設(shè)計(jì)報(bào)告必須手寫(xiě)，不得用打印機(jī)打印。3.預(yù)習(xí)報(bào)告和設(shè)計(jì)報(bào)告抄襲他人者，報(bào)告成績(jī)按0分論處。4.遲到、早退3次成績(jī)降檔。成績(jī)?cè)u(píng)定：1.評(píng)分項(xiàng)目：預(yù)習(xí)報(bào)告、裝配水平、調(diào)測(cè)水平、完成指標(biāo)、報(bào)告、其他。

2.成績(jī)分檔：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必須重修，沒(méi)有補(bǔ)考。2023/2/3二、課題技術(shù)指標(biāo)2.1設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)

脈沖按鍵撥號(hào)電路2.2技術(shù)指標(biāo)(P96課題六)

1、整體功能要求脈沖按鍵撥號(hào)電路的功能是,當(dāng)按下0～9鍵盤(pán)中的某一鍵時(shí),電路將產(chǎn)生一組與按鍵相對(duì)應(yīng)的一串脈沖，同時(shí)顯示電路顯示出所按鍵盤(pán)的數(shù)值。2023/2/3盧慶莉編寫(xiě)2009年8月2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求

脈沖按鍵撥號(hào)電路的結(jié)構(gòu)要求如圖1所示。鍵盤(pán)由標(biāo)0～9自復(fù)鍵組成，每當(dāng)按下其中一個(gè)鍵時(shí)，由脈沖產(chǎn)生電路識(shí)別鍵號(hào)并產(chǎn)生與鍵號(hào)對(duì)應(yīng)的一串序列碼。數(shù)字顯示電路用于顯示撥出的鍵號(hào)數(shù)值。2023/2/33、技術(shù)指標(biāo)（1）鍵盤(pán)值為0～9，按某一鍵后，發(fā)出一串序列碼，序列碼為含有與鍵值相同周期數(shù)的脈沖串（例如，按“5”鍵后發(fā)出5個(gè)周期的脈沖信號(hào)），鍵值為“0”的發(fā)出10個(gè)周期的脈沖。（2）未按任何鍵時(shí)，脈沖發(fā)送端輸出低電位。2023/2/3（3）具有四位數(shù)字顯示，要求用動(dòng)態(tài)方式顯示。（4）當(dāng)前的鍵值顯示在數(shù)碼管最低位（最右側(cè)一位），再次按鍵后之前的鍵值左移一位（例如：共輸入2468四個(gè)鍵值，應(yīng)先在最后一位顯示“2”，再依次顯示“24”、“246”，最后顯示“2468”）。（5）發(fā)送脈沖碼元單元為1ms,發(fā)送信號(hào)為T(mén)TL電平。2023/2/34、擴(kuò)展指標(biāo)*

先存入并顯示4位數(shù)碼，按“確認(rèn)”鍵后，再自動(dòng)將4組串行序列號(hào)相繼發(fā)出。5、設(shè)計(jì)條件（1）電源條件：使用+5V電源。（2）可供選擇的元器件范圍，請(qǐng)參看下面的元件清單。2023/2/32023/2/3（1）設(shè)計(jì)策略（參見(jiàn)教材1.2小節(jié)）①自下而上,先局部后整體（試湊法）。②自頂向下,由粗到細(xì),逐步細(xì)化（系統(tǒng)法）。③圍繞核心器件設(shè)計(jì)。④多種方法的綜合運(yùn)用。1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提示三、設(shè)計(jì)提示2023/2/3(2)本課題系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)選擇自頂向下,由粗到細(xì),逐步細(xì)化（系統(tǒng)法）的方案設(shè)計(jì),頂層的設(shè)計(jì)框圖如下:2023/2/32、技術(shù)分析(根據(jù)框圖需要采用功能電路分析)（1）按鍵電路。（2）編碼電路。（3）BCD碼移位寄存電路。（4）動(dòng)態(tài)顯示譯碼器及顯示電路。（5）系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路。（6）序列信號(hào)產(chǎn)生電路。2023/2/3（1）編碼電路需要自行設(shè)計(jì)。（2）脈沖個(gè)數(shù)控制電路。（3）BCD移位與顯示電路

3、分析技術(shù)難點(diǎn)4、關(guān)鍵性電路脈沖個(gè)數(shù)控制電路2023/2/3四、單元電路設(shè)計(jì)提示1、按鍵及編碼電路①參考74LS147譯碼電路。②參考本教材P89課題四十翻二運(yùn)算電路。③參考電工電子實(shí)驗(yàn)教材“CUPL語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)軟件使用”。④參考P171課題二十四密碼鎖“2.按鍵錄入電路”。（1）參考資料2023/2/3盧慶莉編寫(xiě)2009年8月（2）設(shè)計(jì)思想

本電路中有十個(gè)開(kāi)關(guān)按鍵,分別對(duì)應(yīng)0～9這十個(gè)數(shù)字,其中如果“0”鍵被按下,產(chǎn)生的BCD碼為1010,其余9個(gè)數(shù)字的BCD碼與十進(jìn)制相對(duì)應(yīng)。①輸出信號(hào)說(shuō)明2023/2/3盧慶莉編寫(xiě)2009年8月②按鍵設(shè)計(jì)

按鍵設(shè)計(jì)采用十個(gè)開(kāi)關(guān)和10個(gè)1K的電阻構(gòu)成。如下圖所示。當(dāng)“0”鍵按下時(shí)，“0”線(xiàn)=0V；當(dāng)“0”鍵放開(kāi)時(shí)，“0”線(xiàn)=高電平（+5V）。2023/2/3③編碼器設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)原理

按鍵輸入10個(gè)數(shù)字鍵，分別對(duì)應(yīng)于0～9。按其中某一鍵后由二-十進(jìn)制編碼電路分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的8421

BCD碼，這樣的電路所完成的功能完全是起著翻譯的作用。

2）設(shè)計(jì)方案選擇*方案一：采用74147芯片（即：10-4線(xiàn)優(yōu)先編碼器）實(shí)現(xiàn)0～9轉(zhuǎn)化成為8421BCD碼。74147的功能表如下所示。2023/2/32023/2/3按鍵編碼電路2023/2/3*方案二：編碼器采用可編程邏輯器件GAL16V8實(shí)現(xiàn)。2023/2/3編碼器電路:A.由可編程器件GAL16V8及少量門(mén)電路實(shí)現(xiàn)。完成按鍵值到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；注意按鍵“0”時(shí)顯示“0”，發(fā)10個(gè)脈沖。建議：

GAL的數(shù)據(jù)輸出不用組合邏輯方式，采用觸發(fā)器方式。根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)換表寫(xiě)出GAL輸出與輸入關(guān)系的次態(tài)激勵(lì)方程。一片GAL的內(nèi)部資源不夠，可外部添加組合電路。2023/2/3B．給出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和預(yù)置數(shù)控制信號(hào)：按下任一鍵后同時(shí)給出74194的CLK1移存信號(hào)和74191的LD置數(shù)信號(hào)。GAL編程舉例(邏輯方程):S3.D=!IN0#!IN8#!IN9;S2.D=………;S1.D=………….;S0.D=!IN1#!IN3#!IN5#!IN7#!IN9;CLK1.D=IN0&IN1&IN2&IN3&IN4&IN5&IN6&IN7&IN8&IN9;LD.D=!(S3#S2#S1#S0);2023/2/3按鍵及編碼電路圖2023/2/3（1）參考74LS194器件說(shuō)明。（2）參考本教材P98圖6-31說(shuō)明2、按鍵移位寄存電路2023/2/374194移位寄存器的管腳圖和功能表：

四位串入?并入—串出?并出雙向移存器注意:左移?右移的說(shuō)法。

右移：Q0→Q3（0to3的移位）；

左移：Q0←Q3

（3downto0的移位）。2023/2/32023/2/32023/2/39、動(dòng)態(tài)譯碼及顯示電路（1）《電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》教材“7.6譯碼與顯示電路”。（2）參考74LS13974LS48及4位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管資料。（3）參考74LS161。（4）參考電子文檔《電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)》。2023/2/3盧慶莉編寫(xiě)2009年8月BCD碼移位寄存電路和實(shí)現(xiàn)顯示當(dāng)前數(shù)字的數(shù)據(jù)選擇器2023/2/3顯示譯碼電路(動(dòng)態(tài)顯示):2023/2/310、系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路（1）參考555定時(shí)器電子文檔。（2）參考由555定時(shí)器構(gòu)成的方波振蕩器。（3）參考由555定時(shí)器構(gòu)成的其它激振蕩器。2023/2/3時(shí)鐘電路:時(shí)鐘頻率直接影響顯示和脈沖發(fā)生電路的時(shí)鐘信號(hào),為選取合適的電容和電阻,達(dá)到本設(shè)計(jì)的頻率要求1KHz,實(shí)現(xiàn)電路用555構(gòu)成時(shí)鐘電路.根據(jù)定時(shí)器確定信號(hào)頻率的公式:T1=0.7(RA+RB)C,T2=0.7RBC選取C=105PF=0.1μf(104),RA=1KΩ,RB=10KΩT=T1+T2≈1.4mS注意:RB用10KΩ電位器進(jìn)行調(diào)整,可獲得T=1mS脈沖信號(hào).2023/2/3系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路:2023/2/311、撥號(hào)脈沖產(chǎn)生電路（1）本教材P99圖6-32說(shuō)明（圖中74161可改為74191減法計(jì)數(shù)器。（2）參考脈沖電路中的微分電路原理。2023/2/374191的功能表:2023/2/31)異步置數(shù)。當(dāng)LD=0時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，不論有無(wú)時(shí)鐘脈沖CP，并行輸入端的數(shù)據(jù)d3d2d1d0被直接置入計(jì)數(shù)器的輸出端，即：Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0。由于該操作不受CP控制，所以稱(chēng)為異步置數(shù)。注意該計(jì)數(shù)器無(wú)清零端，需清零時(shí)可用預(yù)置數(shù)的方法置零。2)保持。當(dāng)LD=1時(shí)，且EN=1時(shí)，則計(jì)數(shù)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變。2023/2/32023/2/3盧慶莉編寫(xiě)2009年8月即：當(dāng)加法計(jì)數(shù)，計(jì)到最大值1111時(shí)。MAX/MIN端輸出1，如果此時(shí)CP=0，則RCO=0，發(fā)一個(gè)進(jìn)位信號(hào)；當(dāng)減法計(jì)數(shù)，計(jì)到最小值0000時(shí)，MAX/MIN端也輸出1。如果此時(shí)CP=0，則RCO=0，發(fā)一個(gè)借位信號(hào)。應(yīng)用74191產(chǎn)生序列信號(hào)：2023/2/32023/2/3閥門(mén)信號(hào)四、預(yù)習(xí)要求1、認(rèn)真閱讀教材要求認(rèn)真閱讀《電子電路課程設(shè)計(jì)》第一、二、三章2、查閱資料查找設(shè)計(jì)提示中要求的各種參考資料并認(rèn)真學(xué)習(xí)。2023/2/3（1）按照《電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》“4.2節(jié)電氣制圖基本知識(shí)”中的要求，繪制電路草圖。（2）必須繪制在規(guī)定的坐標(biāo)紙上，必須用鉛筆繪制。（3）集成電路必須采用CAD功能符號(hào)形式，不可用管腳圖。（4）所有元件必須有標(biāo)號(hào)。（5）獨(dú)立設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)雷同電路將影響成績(jī)。3、設(shè)計(jì)電路并繪制電路圖2023/2/3課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)格式：1、封面填寫(xiě)要求：設(shè)計(jì)題目 脈沖按鍵撥號(hào)電路課程名稱(chēng) 電子電路課程設(shè)計(jì)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師 開(kāi)課日期2013年10月8日至2013年10月18日2023/2/32、目錄目錄第一章技術(shù)指標(biāo)

----------------------1.1系統(tǒng)功能要求--------------------1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求--------------------1.3技術(shù)指標(biāo)------------------------1.4設(shè)計(jì)條件------------------------

第二章整體電路設(shè)計(jì)-------------------2.1整體方案設(shè)計(jì)---------------2.2設(shè)計(jì)原理-----------------------

2023/2/3第三章單元電路設(shè)計(jì)

---------------------3.1按鍵及編碼電路-------------------3.1.1設(shè)計(jì)思想----------------------3.1.2設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方案選擇--------3.2BCD移位寄存器的設(shè)計(jì)--------------3.2.1設(shè)計(jì)思路

----------------------3.2.2設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方案選擇---------3.3顯示譯碼電路------------------------3.3.1設(shè)計(jì)思想-----------------------3.3.2設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方案----