市话计时系统课程设计报告书

1、貝 录一、设计要求二、设计框图三、分步设计 1、秒脉冲产生电路的设计 2、十进制2位计数器电路的设计 3、六十进制计数器电路的设计4、 数字时钟电路的设计 85、 计费金额电路设计 106、清零功能得设计 12四、整体设计131、各各分系统组合 132、原理图13五：总结15市话的计费计时系统设计(EWB)一、设计要求1、每次通话前(拿起前)时、分、金额的显示器自动清零，但通话次数的显示器 不清零；2、每分钟0.2元，每分钟计一次；3、通话次数、时、分、金额的显示分别为 2位、1位、2位、3位；4、具有手动清零功能。二、设计框图ttn三、分步设计1、秒脉冲产生电路的设计（1）、器件的功能介绍（

2、参考“我爱微电论坛”）555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密 特触发器，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。其电路类型有双极型和CMO型两大类，两者的工作原理和结构相似。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。双极 型的电压是+5V+15V输出的最大电流可达 200mA CMO型的电源电压是+3V+18V555电路的工作原理555电路的部电路方框图如图1所示。它含有两个电压比较器，一个基本 RS触发器，一 个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KQ的电

3、阻器构成分压，它们分别使高电平比较器 A1同相比较端和低电平比较器 A2的反相输入端的参考电平为厂-'-和"仁。A1和A2的 输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过'时，触发器复 位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于，7；- 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。5是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接 VCCVc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电

4、压 时，通常接一个O.Oluf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的 稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。(2) 、秒脉冲产生电路的设计图(参考数电教材P354)设计参数计算：由CB555的特性参数可知，当电源电压取5V时，在100mA的输出电流下输出电压的经典值为 3.3V,所以取VCC =5V可以满足对输出脉冲幅度的要求。采用上图可知：Ri R22qRi 2R23故得到Ri=Fb 。T=( Ri +2R)CI n2=1s如果取C=10uf,则代入上式得到3RCI n2=1化简得：R=R=48KQ（3）、EWB运行结果和说明1.£

5、;916 s 5.0060 VT2 I 1 .eT2-T11. 0ki46 MOhscxlloscpeHmt baseTriqgfirChannel Ar hann-l 日|3 诃 V&恥| 1 VjDI1v orReduceK pojition | oaoLeT | ozx哥Y puttlon mjso¥ puttion | 口Rivers BW | MB |EH 1 B| Bet 1AC D期lajuaSaoeV02由图得 ti=1.5315s t 2=11.5363s n=10t2 t1故 T1.004sn周期为1s，每秒产生一个脉冲信号，符合设计要求。2、十进制2位计

6、数器电路的设计（1）、器件的功能介绍（参考“我爱微电论坛”）74160,是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端与同步清除端不同的是，它不受时钟脉冲控制，只要来有效电平，就立即清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。具体功能如下：1.异步清零功能只要(CR的非)有效电平到来，无论有无 CP脉冲，输出为“ 0”。在图形符号中，CR的 非的信号为CT=0若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1(6)， 而是N (7)状态。其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现 0111，就立即送到(CR的非)端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅

7、是过 度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。2.同步置数功能当(LD的非)为有效电平时，计数功能被禁止，在 CP脉冲上升沿作用下D旷D3的数据 被置入计数器并呈现在 Q0- Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是 N( 7)状态, 如在D0- D3置入0000,则在Q0-Q3端呈现的数据就是 0110。(2) 、十进制2位计数器电路的设计图两位-H2制计数黠电信閃王吟吟个恆nj；1 H# 网7416016151312111D9c o AVCRCQB c DT D QQQNALd oR KCLCLA B c D1 2p D十泣CLR'vccRCOAQAEQBCQCD

8、QBBNPEMGNDLOADf74160设计说明同下面六十进制计数器(3) 、EWB!行结果和说明电源时为了模拟秒脉冲信号得，CLR现在接高电平计数器正常运行，当计 CLR低电平 时清零。3、六十进制计数器电路的设计（1）、器件的功能介绍同上设计“十进制2位计数器电路的设计”（2） 、六十进制计数器电路的设计图（参考“我爱微电论坛”）电借E3 王吟吟进位信号+火tc o A B c D TQ QQQNERK p E CLCLAB 匚 Dmd区8盘常粘 >R E owLK CLCL2NDIA B c D E G设计原理：同样由两片74160组成,原理基本相同,不同的是十位计数器（C2）选择

9、Qc与QB做反馈 端，经与非门（NEND输出控制清零端（CLR'）,接成六进制计数形式。将个位计数器的 RCO 端和十位计数器的QC QA端经过与门AND1和AND2由 CO端输出，作为六十进制的进位输出 脉冲信号。当计数器计数状态为 59时，CO端输出高电平，在同步级连方式下，容许高电位 计数器计数。图中与门起进位得作用，与非门起清零作用。方波电源是为了模拟555秒脉冲产生电路 这个电路将作为下面设计数字时钟得基本电路。（3）、EWB!行结果和说明Osicil Loscope丄TIT2T2-T11 1.911223 .1 L2S1 2 .0 0 0 0吕 |Q3E 3V0 . U3&

10、gt;I3 O UVBIS2Charmel ATnggerEdge-Time basetiannel EP| ;5 WDIlJ K pcpsiticm OjQQ戸;OY rt ion I 0.40 肚百R&dlueeDCY lpo>2-rtiK?nACI 0R&dlueeAVQTQ说明验证：本设计使用得信号f=5HZ、T=0.2s,经运行验证得:ti=11.9112s t 2=23.9112sT' =t 2-t i=12sT*60=T'所以进位信号正确，设计可行。4、数字时钟电路的设计(1) 、器件的功能介绍同上设计“十进制2位计数器电路的设计”(2) 、

11、数字时钟电路的设计图a止出Ltiy 二a口 IT-c+vu:噹誥兽74160活計冃c D E -L I T E -c _L Q Q u Q N A V R E J卫LKF皿 cLJ M B IE E _lIN览邦书 探旳壬戦;斗CUD BP (74DVCCF 二貼曲XQDCNTLCAF加吴牛<3眦血铀QaHewl（3）、EWB运行结果和说明设计说明：本设计由两个“六十进制计数器电路”和一个“十进制计数器电路”串联连接起来得，其各各部分互相独立，第一级将时钟信号频率扩大60倍给第二级，第二级再将时钟信号频率 扩大60倍给第三级，各级之间不存在干挠。这样得好处是减小设计得难度，实现模块化。5

12、、计费金额电路设计（1）、器件的功能介绍（参考“我爱微电论坛”）JK触发器工作原理：1. CP=0时，触发器处于一个稳态。CP为0时，G3 G4被封锁，不论J、K为何种状态，Q3 Q4均为1,另一方面，G12、G22也被CP封锁,因而由与或非门组成的触发器处于一个稳定状态， 使输出QQ状态不变。2. CP由0变1时，触发器不翻转，为接收输入信号作准备。设触发器原状态为Q=Q Q=1当CP由0变1时，有两个信号通道影响触发器的输出状态，一个是G12和 G22打开，直接影响触发器的输出，另一个是G4和G3打开，再经G13 和G23影响触发器的状态。前一个通道只经一级与门，而后一个通道则要经一级与非

13、门和 一级与门，显然CP的跳变经前者影响输出比经后者要快得多。在CP由0变1时，G22的输出首先由0变1,这时无论G23为何种状态（即无论J、K为何状态），都使Q仍为0。 由于Q同时连接G12和G13的输入端，因此它们的输出均为 0,使G11的输出Q=1,触发 器的状态不变。CP由0变1后，打开G3和 G4,为接收输入信号J、K作好准备。3. CP由1变0时触发器翻转设输入信号J=1、K=0,则Q3=0 Q4=1 G13和 G23的输出均为0。当CP下降沿到来 时,G22的输出由1变0,则有Q=1,使G13输出为1, Q=Q触发器翻转。虽然CP变0后， G3 G4 G12和 G22封锁，Q3=

14、Q4=1但由于与非门的延迟时间比与门长（在制造工艺上予 以保证），因此Q3和 Q4这一新状态的稳定是在触发器翻转之后。由此可知，该触发器在CP下降沿触发翻转，CP旦到0电平，则将触发器封锁，处于（1）所分析的情况。封锁总之，该触发器在CP下降沿前接受信息，在下降沿触发翻转，在下降沿后触发器被(2)、金额计费电路的设计图74*60CD A B c D T DA B c D -F- G>设计原理：以2角为单位递增,、00011110000010XX0100010110XX100011XXXX100000/1XXX、00011110000XX0010XX011XXXX100XXX0XX00XX

15、0XXXX0XXX°00011110000XX1011XX011XXXX100XXX0XX11XX0XXXX0XXX(3)、EWB运行结果和说明0, 1, 2, 3JK触发器产生一个4位二进制信号由显示器编译显示，第 3个JK触发器Q端口 产生一个进位信号送给十进制计数器，其电路同“数字时钟电路”“时”的部分。6、清零功能得设计(1)、器件的功能介绍与门：与门真值表ABY111100010000(2) 、与门设计图清零电路电信63 王吟吟手动清零信号°°I一、卄数器清零信号挂下电话的信号丿#(3) 、EW陋行结果和说明设计目的：当有手动清零且挂下时给计数器一个清零信号四、整体设计1、各各分系统组合当接通时由“ 555秒脉冲产生电路”产生秒脉冲信号：1、 送给“六十进制计数器电路”秒脉冲信号作为计时用。2、送给“十进制2位计数器电路” 一个脉冲使其计数。3、“六十进制计数器电路”分进位信号送给“