脉冲按键拨号电路设计(2013年10月)

1、 电子电路课程设计电子电路课程设计 脉冲按键拨号电路的设计脉冲按键拨号电路的设计卢庆莉卢庆莉 编写编写2022-3-28一、课程概况简介一、课程概况简介二二、课题技术指标课题技术指标三三、设计提示设计提示四四、电路调测提示电路调测提示主要授课内容主要授课内容: :2022-3-28一、课程概况简介一、课程概况简介课程名称课程名称: : 电子电路课程设计电子电路课程设计 （3232学时，两周）学时，两周） 课程性质课程性质: : 必修必修 （2 2学分）学分）教教 材材: :电子电路课程设计电子电路课程设计张豫滇编张豫滇编教学目的教学目的: :1.1.提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能提高

2、模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力。力。2.2.掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法。掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法。3.3.掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法。掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法。4.4.提高设计报告的撰写能力。提高设计报告的撰写能力。5.5.全面培养学生科技工作素质。全面培养学生科技工作素质。2022-3-28教学进程：教学进程：1. 1. 设计要求和提示设计要求和提示（在实验室教师授课，半天）（在实验室教师授课，半天）查阅资料、设计电路查阅资料、设计电路（同学独立完成，（同学独立完成，1 1天半）天半）。2. 2. 讲述装配方法和调测要求讲述装配

3、方法和调测要求（2 2学时）学时）。3. 3. 调测调测（第一周星期三至第二周星期三）（第一周星期三至第二周星期三）。 4. 4. 验收验收（第一周星期三至第二周星期四）（第一周星期三至第二周星期四）。5. 5. 撰写报告撰写报告（第二周星期五）（第二周星期五）、讲评、收尾、讲评、收尾、卫生工作。卫生工作。2022-3-28教学方法：教学方法：1. 1. 教法：教法： 在实验室集中，分在实验室集中，分3 3次讲解。次讲解。 * 电路设计提示。电路设计提示。 * 装配要求、调测方法。装配要求、调测方法。 * 实验报告撰写要求。实验报告撰写要求。 辅导实验、最后逐一验收。辅导实验、最后逐一验收。2

4、. 2. 学习方法：学习方法： *认真自学认真自学电子电路课程设计电子电路课程设计相关章节。相关章节。 * 独立完成设计。独立完成设计。 *独立装配、调测、撰写设计报告独立装配、调测、撰写设计报告 。2022-3-28课程纪律：课程纪律：1. 缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。2. 设计报告必须设计报告必须手写手写，不得用打印机打印。，不得用打印机打印。3. 预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按按0 0分论处。分论处。4. 迟到、早退迟到、早退3 3次成绩降档。次成绩降档。成绩评定：成绩评定：1. 评分项目

5、：预习报告、装配水平、调测水平、评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成指标、报告、完成指标、报告、其他其他。 2. 成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必须重修，没有补考。格、不及格必须重修，没有补考。2022-3-28二、二、 课题技术指标课题技术指标2.1 2.1 设计课题名称设计课题名称 脉冲按键拨号电路脉冲按键拨号电路2.2 2.2 技术指标技术指标(P96 (P96 课题六课题六) ) 1 1、整体功能要求、整体功能要求 脉冲按键拨号电路的功能是脉冲按键拨号电路的功能是, ,当按下当按下0 09 9键盘中的某一键时键盘中的某一键

6、时, ,电路将产生一组与按键电路将产生一组与按键相对应的一串脉冲，同时显示电路显示出所相对应的一串脉冲，同时显示电路显示出所按键盘的数值。按键盘的数值。2022-3-28卢庆莉 编写 2009年8月2 2、系统结构要求、系统结构要求 脉冲按键拨号电路的结构要求如图脉冲按键拨号电路的结构要求如图1 1所示。键所示。键盘由标盘由标0 09 9自复键组成，每当按下其中一个键时，自复键组成，每当按下其中一个键时，由脉冲产生电路识别键号并产生与键号对应的一串由脉冲产生电路识别键号并产生与键号对应的一串序列码。数字显示电路用于显示拨出的键号数值。序列码。数字显示电路用于显示拨出的键号数值。2022-3-2

7、83 3、技术指标、技术指标（1 1）键盘值为）键盘值为0 09 9，按某一键后，按某一键后，发出一串序列码，序列码为含有与键发出一串序列码，序列码为含有与键值相同周期数的脉冲串（例如，按值相同周期数的脉冲串（例如，按“5 5”键后发出键后发出5 5个周期的脉冲信号），个周期的脉冲信号），键值为键值为“0 0”的发出的发出1010个周期的脉冲。个周期的脉冲。（2 2）未按任何键时，脉冲发送端输出低）未按任何键时，脉冲发送端输出低电位。电位。2022-3-28（3 3）具有四位数字显示，要求用动态方式）具有四位数字显示，要求用动态方式显示。显示。（4 4）当前的键值显示在数码管最低位（最）当前的

8、键值显示在数码管最低位（最右侧一位），再次按键后之前的键值左移右侧一位），再次按键后之前的键值左移一位（例如：共输入一位（例如：共输入24682468四个键值，应先四个键值，应先在最后一位显示在最后一位显示“2 2”，再依次显示，再依次显示“2424”、“246246”，最后显示，最后显示“24682468”）。）。（5 5）发送脉冲码元单元为）发送脉冲码元单元为1ms , 1ms , 发送信发送信号为号为TTLTTL电平。电平。2022-3-284 4、扩展指标、扩展指标* * 先存入并显示先存入并显示4 4位数码，按位数码，按“确认确认”键后，键后，再自动将再自动将4 4组串行序列号相继发

9、出。组串行序列号相继发出。5 5、设计条件、设计条件（1 1）电源条件：使用）电源条件：使用+5V+5V电源。电源。（2 2）可供选择的元器件范围，请参看下面）可供选择的元器件范围，请参看下面的元件清单。的元件清单。2022-3-282022-3-28（1 1）设计策略（参见教材）设计策略（参见教材1.21.2小节）小节） 自下而上自下而上, ,先局部后整体（试凑法）。先局部后整体（试凑法）。 自顶向下自顶向下, ,由粗到细由粗到细, ,逐步细化（系逐步细化（系统法）。统法）。 围绕核心器件设计。围绕核心器件设计。 多种方法的综合运用。多种方法的综合运用。1 1、系统方案设计提示、系统方案设计

10、提示三、设计提示三、设计提示2022-3-28(2)(2)本课题系统方案设计本课题系统方案设计 本系统选择自顶向下本系统选择自顶向下, ,由粗到细由粗到细, ,逐步细化逐步细化（系统法）（系统法）的方案设计的方案设计, ,顶层的设计框图如下顶层的设计框图如下: :2022-3-282 2、技术分析、技术分析( (根据框图需要采用功能电路分析根据框图需要采用功能电路分析) )（1 1）按键电路。）按键电路。（2 2）编码电路。）编码电路。（3 3）BCDBCD码移位寄存电路。码移位寄存电路。（4 4）动态显示译码器及显示电路。）动态显示译码器及显示电路。（5 5）系统时钟产生电路。）系统时钟产生

11、电路。（6 6）序列信号产生电路。）序列信号产生电路。2022-3-28（1 1）编码电路需要自行设计。）编码电路需要自行设计。（2 2）脉冲个数控制电路。）脉冲个数控制电路。（3 3）BCDBCD移位与显示电路移位与显示电路 3 3、分析技术难点、分析技术难点4 4、关键性电路、关键性电路脉冲个数控制电路脉冲个数控制电路2022-3-28四、单元电路设计提示四、单元电路设计提示1 1、按键及编码电路、按键及编码电路参考参考74LS14774LS147译码电路。译码电路。参考本教材参考本教材P89P89课题四课题四 十翻二运算电路。十翻二运算电路。 参考电工电子实验教材参考电工电子实验教材 “

12、 “CUPLCUPL语言及开发语言及开发软件使用软件使用”。参考参考P171P171课题二十四课题二十四 密码锁密码锁 “2.2.按键录按键录入电路入电路”。（1 1）参考资料）参考资料2022-3-28卢庆莉 编写 2009年8月（2 2）设计思想）设计思想 本电路中有十个开关按键本电路中有十个开关按键, ,分别对应分别对应0 09 9这这十个数字十个数字, ,其中如果其中如果“0 0”键被按下键被按下, ,产生的产生的BCDBCD码码为为1010,1010,其余其余9 9个数字的个数字的BCDBCD码与十进制相对应。码与十进制相对应。 输出信号说明输出信号说明2022-3-28卢庆莉 编写

13、 2009年8月按键设计按键设计 按键设计采用十个开关和按键设计采用十个开关和1010个个1K1K的电的电阻构成。如下图所示。当阻构成。如下图所示。当“0 0”键按下时，键按下时，“0 0”线线=0V=0V；当；当“0 0”键放开时，键放开时，“0 0”线线= =高电平（高电平（+5V+5V）。）。2022-3-28编码器设计编码器设计 1 1）设计原理设计原理 按键输入按键输入1010个数字键，分别对应于个数字键，分别对应于0 09 9。按。按其中某一键后由二其中某一键后由二- -十进制编码电路分别转化成十进制编码电路分别转化成相应的相应的84218421 BCDBCD码，这样的电路所完成的

14、功能完码，这样的电路所完成的功能完全是起着翻译的作用。全是起着翻译的作用。 2 2）设计方案选择）设计方案选择 * *方案一：方案一： 采用采用7414774147芯片（即：芯片（即：10-410-4线优先编码器）实线优先编码器）实现现0 09 9转化成为转化成为8421BCD8421BCD码。码。7414774147的功能表如下的功能表如下所示。所示。2022-3-282022-3-28按键编码电路按键编码电路2022-3-28* *方案二：方案二：编码器采用可编程逻辑器件编码器采用可编程逻辑器件GAL16V8GAL16V8实现。实现。2022-3-28编码器电路编码器电路: : A. A.

15、由可编程器件由可编程器件GAL16V8GAL16V8及少量门电路实现。及少量门电路实现。完成按键值到存储数据和计数预置数数据的转完成按键值到存储数据和计数预置数数据的转换；换； 注意按键注意按键“0 0”时显示时显示“0 0”，发，发1010个脉冲。个脉冲。建议：建议： GALGAL的数据输出不用组合逻辑方式，采用触的数据输出不用组合逻辑方式，采用触发器方式。根据键值转换表写出发器方式。根据键值转换表写出GALGAL输出与输入输出与输入关系的次态激励方程。一片关系的次态激励方程。一片GALGAL的内部资源不够，的内部资源不够，可外部添加组合电路。可外部添加组合电路。2022-3-28B B给出

16、数据存储和预置数控制信号：给出数据存储和预置数控制信号： 按下任一键后同时给出按下任一键后同时给出7419474194的的CLK1CLK1移存信号和移存信号和7419174191的的L LD D置数信号。置数信号。GALGAL编程举例编程举例( (逻辑方程逻辑方程):): S3.D= !IN0 # !IN8 # !IN9 ; S3.D= !IN0 # !IN8 # !IN9 ; S2.D= S2.D= ; ; S1.D= S1.D= . ;. ; S0.D= !IN1 # !IN3 # !IN5 # !IN7 # !IN9 ; S0.D= !IN1 # !IN3 # !IN5 # !IN7 #

17、 !IN9 ; CLK1.D= IN0 & IN1 & IN2 & IN3 & IN4 & IN5 & CLK1.D= IN0 & IN1 & IN2 & IN3 & IN4 & IN5 & IN6 & IN7 & IN8 & IN9 ;IN6 & IN7 & IN8 & IN9 ; L LD D.D= !(S3 # S2 # S1 # S0);.D= !(S3 # S2 # S1 # S0);2022-3-28按键及编码电路图按键及编码电路图2022

18、-3-28（1 1）参考）参考74LS194 74LS194 器件说明。器件说明。（2 2）参考本教材）参考本教材P98 P98 图图6-31 6-31 说明说明2 2、按键移位寄存电路、按键移位寄存电路2022-3-287419474194移位寄存器的管脚图和功能表：移位寄存器的管脚图和功能表： 四位串入四位串入 并入并入串出串出 并出双向移存器并出双向移存器注意注意: :左移左移 右移的说法。右移的说法。 右移：右移：Q Q0 0 Q Q3 3（0 to 30 to 3的移位）；的移位）； 左移：左移：Q Q0 0 Q Q3 3 （3 downto 03 downto 0的移位）。的移位）

19、。2022-3-282022-3-282022-3-289 9、动态译码及显示电路、动态译码及显示电路（1 1）电工电子基础实验电工电子基础实验教材教材“7.6 7.6 译译码与显示电路码与显示电路”。（2 2）参考）参考 74LS139 74LS4874LS139 74LS48及及4 4位动态数码位动态数码管资料。管资料。（3 3）参考）参考74LS16174LS161。（4 4）参考电子文档）参考电子文档电工电子实验技术电工电子实验技术。2022-3-28卢庆莉 编写 2009年8月BCDBCD码移位寄存电路和实现显示当前数字的数据选择器码移位寄存电路和实现显示当前数字的数据选择器2022

20、-3-28显示译码电路显示译码电路( (动态显示动态显示):):2022-3-281010、系统时钟产生电路、系统时钟产生电路（1 1）参考）参考 555555定时器电子文档。定时器电子文档。（2 2）参考由）参考由555555定时器构成的方波振荡器。定时器构成的方波振荡器。（3 3）参考由）参考由555555定时器构成的其它激振荡定时器构成的其它激振荡器。器。2022-3-28时钟电路时钟电路: :时钟频率直接影响显示和脉冲发生电路的时钟信时钟频率直接影响显示和脉冲发生电路的时钟信号号, ,为选取合适的电容和电阻为选取合适的电容和电阻, ,达到本设计的频率达到本设计的频率要求要求1KHz,1

21、KHz,实现电路用实现电路用555555构成时钟电路构成时钟电路. .根据定根据定时器确定信号频率的公式时器确定信号频率的公式: : T T1 1=0.7(R=0.7(RA A+R+RB B)C ,T2=0.7R)C ,T2=0.7RB B C C选取选取C=10C=105 5PF=0.1PF=0.1f(104) ,Rf(104) ,RA A=1K=1K ,R ,RB B=10K=10K T=T T=T1 1+T+T2 21.4mS1.4mS注意注意: :R RB B用用10K10K电位器进行调整电位器进行调整, ,可获得可获得T=1mST=1mS脉脉冲信号冲信号. .2022-3-28系统时

22、钟产生电路系统时钟产生电路:2022-3-281111、拨号脉冲产生电路、拨号脉冲产生电路（1 1）本教材）本教材P99 P99 图图6-32 6-32 说明（图中说明（图中7416174161可改为可改为7419174191减法计数器。减法计数器。（2 2）参考脉冲电路中的微分电路原理。）参考脉冲电路中的微分电路原理。2022-3-287419174191的功能表的功能表: :2022-3-281)1)异步置数。异步置数。 当当L LD D=0=0时，不管其他输入端的状态如何，时，不管其他输入端的状态如何，不论有无时钟脉冲不论有无时钟脉冲CPCP，并行输入端的数据，并行输入端的数据d d3

23、3d d2 2d d1 1d d0 0被直接置入计数器的输出端，即：被直接置入计数器的输出端，即：Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0=d=d3 3 d d2 2 d d1 1 d d0 0。由于该操作不受。由于该操作不受CPCP控控制，所以称为异步置数。注意该计数器无清制，所以称为异步置数。注意该计数器无清零端，需清零时可用预置数的方法置零。零端，需清零时可用预置数的方法置零。2)2)保持。保持。 当当L LD D=1=1时，且时，且EN=1EN=1时，则计数器保持原来时，则计数器保持原来的状态不变。的状态不变。2022-3-282022-3-28卢庆莉 编写 2009年8月即：

24、当加法计数，计到最大值即：当加法计数，计到最大值11111111时。时。MAX/MINMAX/MIN端输出端输出1 1，如果此时，如果此时CP=0CP=0，则，则RCO=0RCO=0，发一个进，发一个进位信号；当减法计数，计到最小值位信号；当减法计数，计到最小值00000000时，时，MAX/MINMAX/MIN端也输出端也输出1 1。如果此时。如果此时CP=0CP=0，则，则RCO=0RCO=0，发一个借位信号。发一个借位信号。应用应用7419174191产生序列信号：产生序列信号：2022-3-282022-3-28阀门信号阀门信号四、预习要求四、预习要求1 1、认真阅读教材、认真阅读教材

25、 要求认真阅读要求认真阅读电子电路课程设计电子电路课程设计第一、二、第一、二、三章三章2 2、 查阅资料查阅资料 查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。习。2022-3-28（1 1）按照）按照电工电子基础实验电工电子基础实验“4.24.2节电气制图节电气制图基本知识基本知识”中的要求，绘制电路草图。中的要求，绘制电路草图。（2 2）必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘）必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制。制。（3 3）集成电路必须采用）集成电路必须采用CADCAD功能符号形式，不可用功能符号形式，不可用管脚图。管脚图。（4 4）所有元件必须有标号。）所有元件必须有标号。（5 5）独立设计，发现雷同电路将影响成绩。）独立设计，发现雷同电路将影响成绩。3 3、设计电路并绘制电路图、设计电路并绘制电路图2022-3-28课程设计报告撰写格式：课程设计报告撰写格式：1 1、封面填写要求：、封面填写要求：设计题目设计题目 脉冲按键拨号电路脉冲按键拨号电路课程名称课程名称电子电路课程设计电子电路课程设计班班 级级学生姓名学生姓名 学号学号 指导老师指导老师开课日期开课日期 20132013年年1010月月8 8日至日至20132013年年1010月月1818日日2022-3-282 2、目录、目录 目录目录 第一章第一章 技术