《电子技术基础》课程设计说明书-自动拨号机

武汉理工大学《电子技术基础》课程设计说明书PAGE1目录1绪论 22方案的论证及选择 22.1设计任务 22.2设计要求 22.3系统论证 32.3.1秒脉冲产生模块 32.3.2计数模块 32.3.3译码模块 32.3.4显示模块 32.3.5总体电路框图 33单元电路的设计 43.1秒脉冲电路 43.1.1秒脉冲电路的制作 43.1.2秒脉冲电路的工作原理 43.1.2秒脉冲电路的工作原理 53.1.3电路振荡频率 53.2计数模块 63.2.1计数过程 63.3译码模块 63.3.1译码 63.3.2两种方案的比较与选择 94整体电路 105电路仿真结果及实物图 116心得体会 14参考文献 15附件 151元件清单 152重要芯片的引脚图及功能表 171绪论自动数字拨号机作为一种基础的电子设施，在现代社会广泛使用，电话，网络连接等都有使用。重播功能不仅降低了人们的工作量，同时还经过各种改进构成各种电子产品应用在装饰和广告上。作为信息学院的学生，我们应该了解其中的原理，通过实践加深对理论的理解。本设计主要是设计一个自动重复拨号机，当按下拨号键后，能自动重复的输出自己设定的11位号码。本设计的核心在于实现计数与输出之间的转换，其中包括：秒脉冲模块，计数模块，译码模块，显示模块。2方案的论证及选择2.1设计任务自动拨号机一般具有自动连续拨出某一设定电话号码的功能。本课程设计，要求用中、小规模集成电路芯片实现控制功能，芯片型号、数量不限。根据已知条件，设计并制作一个自动拨号机控制器。2.2设计要求1.可周期性自动输出学生本人的手机号码，并用数码管显示；2．广泛调研，提出几种可行的方案，多方论证，确定设计方案，用EWB等软件仿真；3.按格式要求撰写课程设计说明书一份；4．绘制电路总图一份；5.参考文献不少于5篇，其中期刊文献不少于2篇。2.3系统论证本系统核心在于实现计数与输出之间的转换，系统包括：秒脉冲产生模块，计数模块，译码模块，显示模块。下面分别简要介绍各个模块的设计思路或功能。2.3.1秒脉冲产生模块多谐振荡器是一种能够产生矩形脉冲信号的电路，产生的脉冲信号比较理想，秒脉冲信号就是利用555定时器制作的一种多谐振荡器来产生1HZ的秒脉冲信号。2.3.2计数模块计数模块是在秒脉冲的激励下进行循环计数，具备开始计数和清零功能，所用芯片是十六进制计数器74LS161.2.3.3译码模块译码模块是这个设计的核心，它完成的功能是实现计数与输出数据之间的转换，即译码功能。可以通过译码器或者数据选择器来实现，本次设计的两个不同方案不同之处也在于此。2.3.4显示模块显示模块是将译码模块的输出显示出来，译码模块的输出送入BCD七段译码器，通过七段数码管显示输出数据。2.3.5总体电路框图秒脉冲产生秒脉冲产生计数模块译码模块显示模块3单元电路的设计3.1秒脉冲电路3.1.1秒脉冲电路的制作图1秒脉冲发生电路由555振荡器公式脉冲频率f=，要产生1HZ秒脉冲，则(R1+2R2)C2=1.43，令R1=R2=20kΩ,C2=23.8uf,接入整体电路对脉冲频率进行调整，使其接近1HZ，调整得R1=20kΩ，R2=20kΩ,C2=22uf.3.1.2秒脉冲电路的工作原理图2555定时器内部结构(1)如图2和1，当电路与电源接通瞬间，C2两端电压为0，555定时器的2、6端电压为零，放大器C1输出高电平和C2输出低电平，RS触发器置“1”，输出高电平，晶体管截止，对C2充电，直到V6电压大于2/3VCC；(2)当C2两端电压大于2/3VCC，运放C1输出低电平，运放C2输出高电平,RS触发器清零，输出低电平，晶体管导通，使C2放电，直到V6电压小于1/3VCC。3.1.3电路振荡频率充电过程：充电时间：放电过程：放电时间：脉冲周期：=所以，脉冲频率3.2计数模块用74LS161计数器实现，要拨出的手机号码是11位，故需要11进制计数器，利用强制清零法将74LS161设置为11进制计数器。3.2.1计数过程如图3，000000000010000100110100010101100111100010011010图3计数过程3.3译码模块3.3.1译码译码模块是实现计数与输出的转换，由电路功能要求。如图4所示Q3Q2Q1Q0输出（十进制）（二进制输出）Y3Y2Y1Y00000100010001300110010601100011300110100810000101601100110200100111401001000000001001701111010200101011根据真值表：Y3=D4Y2=D2+D5+D7+D9Y1=D0+D4+D7+D8Y0=D0+D1+D3+D9根据真值表所得输出数据的表达式连接电路实现电路有两个方案：1.用译码器实现;2.用数据选择器实现;(1)用4-16线译码器74LS154实现，电路图如图5所示图5用74154实现的译码模(2)用16选一数据选择器实现，数据选择器在输入的地址信号Q3,Q2,Q1,Q0的控制下，从16路输出中选择一路输出。电路图如图6所示图6用数选74150实现的译码模块3.3.2两种方案的比较与选择方案一和方案二都能实现译码模块的功能，但是各有优缺点，下面为比较分析：(1)方案一：需要的芯片的过多，各种门电路。但是经过改进后可以减少74HC154的使用，为了方便清晰，决定将74LS154减少到2个，这个可以节省空间，然而市面上74LS150的芯片难买，所以选择这个用74LS154这个方案。(2)方案二：逻辑比较简单易懂，用的门电路很少，但是芯片难买，故舍去。3.4显示模块显示模块即是用七段数码管来依次显示输出数据，数码管的驱动为74LS48，电路图如下图7显示电路4整体电路图8方案一电路（选用74LS154）选择这个电路图图9方案二电路图（选74LS150）5电路仿真结果及实物图实验所示仿真结果是手机号码的循环输出，截取其中一个画面如图10。图10电路仿真结果图11实物图本系统核心在于实现计数与输出之间的转换，系统包括：秒脉冲产生模块，计数模块，译码模块，显示模块。秒脉冲信号就是利用555定时器制作的一种多谐振荡器来产生1HZ的秒脉冲信号。计数模块是在秒脉冲的激励下进行循环计数，具备清零功能，所用芯片是十六进制计数器74LS161。译码模块是这个设计的核心，它完成的功能是实现计数与输出数据之间的转换，即译码功能用74LS154来完成。显示模块是将译码模块的输出显示出来，译码模块的输出送入74LS47，通过七段数码管显示输出数据。6心得体会这次课程设计，电路图比较简单，设计思路和原理很容易理解。可是在软件上仿真的时候，不知道为什么显示屏一直不亮，我纠结这个问题很久，可是还是想不明白，最后发现是共阳极的显示屏接错了，应该公共端接VCC，我接成GROUND了。这点小小的失误就可能导致整个电路的错误。看来细节决定成败，任何小细节都不能放过。在设计这个电路的时候，我想到了用译码器或者数据选择器来实现计数与输出数据之间的转换，数据选择器74LS150很好，可是没有买到，因此只好放弃，买了译码器74LS154.虽然一个74LS154就可以实现电路，可是我觉得这样线接的太过密集，排查错误的时候，不容易。所以决定用两个74LS154，这样如果接线的时候漏线，或者接错都容易检查出来.在连接实物的时候，才发现仿真和实物真是太不一样了，不仅仅要查每个芯片的引脚图，还要考虑芯片的排布位置，并且还要细心不要遗漏了每个芯片的VCC和GROUND，连完电路，还要把分散的VCC和GROUND分别对应连接。剥导线也是一个很麻烦的过程，各种长度，真的很辛苦。连线也很痛苦，各种引脚。但是通过这个过程由让我充分了解了各个芯片的管脚分布，也掌握了连线的技巧，同时还使用了万用表来测定连线是否连通，让我掌握了很多知识。还学会了用面包板，知道了一些面包板的使用方法，更加了解了计数器，译码器，数据选择器，逻辑门，数码管的相关知识。这次课设学到了很多课堂上学不到的东西，虽然线插的很没有规律，成功做出了实物感到很开心。参考文献【1】伍时和主编《数字电子技术基础》，清华大学出版社，2009年出版。【2】高吉祥主编《电子技术基础实验与课程设计》，电子工业出版社，2008年出版。【3】任致程主编《经典集成电路400例》，机械工业出版社，2007年出版。【4】陈启华《Proteus教程》，《电子技术应用》，2008年08期，电子技术应用杂志社。【5】朱宽胜《高职模电数电教学实践课的初探》，《科技经济市场》，2007年05期，电工电子杂志社。附件1元件清单序号元件名称元件功能大小数量1555定时器多谐振荡器1274LS161计数器1374LS1544-16线译码器2474LS20四输入与非门2574LS21四输入与门1674LS04非门1774LS10三输入与非门1874LS47显示译码器19LG5011BSR七段数码管110C1电容22uf111C2电容0.1uf112R1,R2电阻20K22重要芯片的引脚图及功能表2.1同步计数器74LS16174LS161引脚图74LS161的功能表输入输出CTrCTpCPD0D1D2