简易公用电话计时器

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声响提醒电路调试 首先调试多谐振荡器,将第二片555定时器的4脚接高电平,用示波 器观察输出波形。然后将3分钟定时脉冲输出到第一片555定时器组 成的单稳态触发器中,同时将第二片555的4脚接到单稳态触发器的 输出端,用示波器观察输出波形的变化或用扬声器监听。
7、注意问题
1).安全:
人身安全,仪器安全,元件安全。 避免以下几种情况:电源接反或过大,带电操作,管 脚断裂(插、拔方法不得当)。集成元件输出端直接 接地、接电源、相并。
6、调试
① 分块调试: 振荡 → 分频 → 计数、译码、显示→ 复位
② 调试手段: 从LED显示器查看结果,万用表测试状态,示波器观察波形。
③常见故障: 接线错误,接触不良,元件损坏。 ④查找方法: 观察法:检查接线,发现错误。 测试法:万用表电阻档测试两点之间是否接通;直流电压档 测试电源电压是否加上,输出电平是否正确。 示波器测试各点波形是否正确。 替换法:同种元器件相互替换,以证明是否损坏。
4).地点、时间
地点:模拟、数字电子技术实验室,相对固定。 时间:周二~周五
8、报告格 式
1).题目 班级 姓名 合作者 2).设计要求 3).方案简介(包括原理框图、各部分系统图、整体系统图) 4).有关元件资料 5).故障分析;收获、体会。
3.6.声响提醒电路 该电路的主要功能是每到一个3分钟时间,提醒通话者一 下,提醒时间为5秒钟。 此功能可用单稳态触发器加多谐振荡器完成。利用555定时器组 成的电路如图所示。 VCC_CIRCLE
Vcc
1 1
+5V R3 27K
R1 47K
12
7 8 6
2
4 3 200
4 7 R2
8 3 100uF + C3
0 1 0 0
1 1 0 0
0 0 1 0
1 0 1 0
0 1 1 0
1 1 1 0
0 0 0 1
1 0 0 1
0 0 0 0
CO
3.4.2.译码显示电路 译码——将计数器的8421码转变为显示控制信号。 +5V 显示——显示计时情况。 360W
g f
COM
a b
COM
a f e d
COM
g
b c
1
CO
CD4029(I)
1
CP D1
CD4040(II) Cr
1
PE
100K
2
100K
2
D2 1N4001
2来自百度文库
100K
S +5V
VCC_CIRCLE
当S(复位开关)按下时,+5V电源同时加到3分钟定时器 的清零端和通话计数器的置数端,使其强迫清零。
fT
CD4029(II) CP PE
1
CO
CD4029(I)
VCC_CIRCLE
Vcc
1 1
+5V R3 27K
1.43 f ( R3 2 R2 )C2
fT
R1 47K
12
7 8 6
2
4 3 200
4 7 R2
8 3 100uF + C3
NE555 + C1 10uF 2 1 5
NE555
2
1.43 R3 2 R2 28kW f C2
N
180 T0
180 f 0 180 8 1440(个)
又因为(N)D=(1440)D=(0101 1010 0000)B ,即要求计数 器的模等于1440,利用反馈清零法,可设计出该电路 .
CD4082 G1
CD4001
fo
Q10 Q8 Q7 Q5 CP CD4040 Cr
1
见P226
金色 黑色 棕色
红色
橙色 黄色 绿色
2
3 4 5
102
103 104 105
±2
±0.5
蓝色
紫色 灰色 白色
6
7 8 9
106
107 108 109
±0.25
±0.1 ±50,-20
无色
±20
标称值27KW,允许偏差±5 %
红色(第一位数字) 紫色(第二位数字) 橙色(乘数) 金色(允许误差)
fT + C1 10uF 2
NE555
NE555
2
6 2 1 5 16 0.1uF 0.1uF
1
5 C2 0.1uF
根据定时时间的要求,可确定电阻R1、电容C1的值。 T0 1.1R1C1 T0=5 秒 , 取C1=10uF ,可得R1=4.7KW。取振荡频率f=500Hz, R2=200W,C2=0.1uF。
2).妥善保管元件、工具。
元件——每组一套(清单见后) 工具——每组一套(清单见后) 元件损坏,经确认后可以以旧换新(张老师)。 工具丢失,赔偿原物。 仪器定位,不能带出实验室。
3).独立完成
每组同学需分工合作,同心协力,独立完成任务。教师只 给以方法指导。完成后请及时通报,由教师验收通过。
周四上午之前完成,验收。上交器件和工具。
1
CP D1
CD4040(II) Cr
1
PE
100K
2
100K
2
D2 1N4001
2
100K
S +5V
VCC_CIRCLE
但由于二极管D1 的存在,+5V电源加不到门电路CD4001的输 出端,避免了CD4001的损坏。 另外,由于D2的作用,使得3分钟定时脉冲仅能加到3分钟 定时器的清零端和通话次数计数器的计数脉冲输入端,而 传送不到通话次数计数器的置数端上来,从而实现了正常 的计数。
a
360W
DP
……
b c d e b c d e f
f
g DP
a
e d c DP
g
74LS47 D C B A
LED共阳显示器
接R是限流电阻,当74LS47输出为低电平时,流入其输出 端电流要小于74LS47的最大允许灌电流。若R过小,流入 74LS47的灌电流增大;若R过大,则LED数码管太暗。一 般R选择200欧~500欧(在5V电源下)。
3、 电路设计
3.1.标准信号源
产生脉冲信号的电路非常多,例如由集成门电路构成的多谐振 荡器、由555定时器组成的方波发生器等。由于该标准信号源要求 频率稳定性及输出信号精度比较高,故采用由CD4011 (CMOS) 与非门电路及晶体元件组成的多谐振荡器,晶振的标称频率为 32768Hz。 电路中的电阻R是保证 G1非门工作在线性状态, 电容C抑制高次谐波,以 保证输出频率稳定。G3 门是为了改善输出波形质 量,增加带负载能力而加 入的缓冲级。
Q3 Q2 Q1 Q0
1
1
+5V VCC_CIRCLE
+5V VCC_CIRCLE
a 74LS47 D C B
2
g
a 74LS47 A D C B
2
g
A
Q3 Q2 Q1 Q0 U/ D B/ D J3
CD4029(¢ ) ò CP
+5V
¡ª CO
Q3 Q2 Q1 Q0 U/ D
CD4029(I) CP
2
3.4.通话次数计数显示电路 3.4.1.计数电路——由二位十进制计数器完成,可采用中规模集成 计数器CD4029组成。 CD4029——二/十、加/减、可预置的CMOS计数器
输入 状态 0 1 0 1 0 功能 十进制计数 二进制计数 减法 加法 不能置数
VDD CP Q2 J2 J1 Q1 U/D B/D 16 15 14 13 12 11 10 9
二进制/十进制 B/D 加/减
CD4029
1 2 3 4 5 6 7 8
U/D 预置
PE Q3 J3
J0 CI Q0 CO GND
PE
计数使能 CI
1
0 1
允许置数
允许计数 不能计数
CD4029时序图(十进制加法)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CP
Q0 Q1 Q2 Q3
0 0 0 0
1 0 0 0
★总体布局:
① 公共的电源线(红线)、地线(黑线)(全部连通)。 TTL与CMOS集成电路均采用+5V电源电压供电。 ②布局合理:
★工艺:
整齐、美观、简洁、可靠。 导线尽量短,平直。
+ 5V -
颜色
有效数字
乘数
允许偏差%
银色
10-2
10-1 0 1 100 101
±10
±5 ±1
固 定 式 电 阻 色 标 法
电路组成:标准信号源、分频器、3分钟定时器、计数译码显示、声响提醒电路。
f 0' ê× Å´ ± ÅºÔ ¼Ð ÖÆ÷ · Æ µ
f0
3· ¶ Ê Æ ÖÖ¨ ÷ Ó ±
Æý÷ ¼ÊÆ
´»ü ·Î¼
S
VCC_CIRCLE
原理框图
+5V
工作原理:当按下复位按键时,复位电路保证3分钟电路及计数器同时清零,此时 显示通话次数为零。当松开复位按键时,计时开始,此时由标准信号发生器产生 的 f0′=32768Hz信号经过十二级分频得到f0=8Hz的脉冲输入3分钟定时器。3分钟 定时器的功能是每3分钟输出一个脉冲,该脉冲被送到计数译码显示电路,便可 显示出通话次数;同时该脉冲被送到声响提醒电路,可控制声响时间及声调,实 现声响提醒功能。
fn f cp 2n
选择12位异步二进制计数器CD4040,即fCP=f0′,则CD4040 计数器最高位输出频率为 :
f CP 32768 f 0 12 12 8 (Hz) 2 2
CD4040计数器的功能表:
输 入
CP ↑ ↓ X
Rd 0 0 1
输 出 不变 计数 清零
Vcc
Q10 Q9
fo ' G1 R 1M CS C 32768Hz 100pF G2 G3 CP Cr
2
fo CD4040 Q11
1
3.2.分频器
标准信号源和分频器
由于f0′=32768Hz频率较高,为了得到低频信号且又能满足定时要 求的脉冲,可采用二进制计数器对 f0′进行分频。n位二进制计数器 的最高位输出信号的频率 fn与计数脉冲频率 fcp的关系为:
电子技术课程设计
一. 意义、要求
综合运用数字电子技术课程所学 知识,设计、安装、调试具体的电子 线路,写出设计报告。初步了解工程 设计实践的一般过程、步骤,初步掌 握工程设计一般技能。
二. 考核形式
考查形式,根据设计过程中各方面情况评定成绩: 优、良、中、及格、不及格。
三. 安排
1.设计(设计方案,画系统图、连线图) 2.组装、调试 3.总结报告
Q7
Q8
Rd
CP
Q0
16
9 CD4040
8
Q11
Q5
Q4
Q6
Q3
Q2
Q1
GND
3.3.3分钟定时器 该电路是本系统的关键,n位二进制加计数器的输出状态与计数脉 冲的个数关系为:
( N )D 2n1 Qn1 2n2 Qn2 20 Q0
因为输入脉冲的周期 T0 1 ,定时为3分钟=180秒所需输入脉 f0 冲的个数N为:
四. 方案介绍
简易公用电话计时器
1、 设计任务和基本要求
设计任务:用中、小规模集成电路设计一个公用电话计时系统 基本要求: ·每3分钟计时一次。 ·显示通话次数,最多为99次。
·每次定时误差小于1秒。
·具有手动复位功能。
·具有声响提醒功能。
2、设计方案
ôìáÑç· ÒÏÌе ëëÔ¾ç· ÒÂÏʵÂ
2 调试要点
标准信号源调试 利用示波器观察振荡器输出波形是否正确。然后用示波器观察 分频器CD4040的Q11端输出,检验是否有8Hz信号输出。 3分钟信号测量 3分钟定时信号脉冲输出高电平时间极短,故利用示波器测量时, 可把示波器扫描速度开关打在“扫描停止”档,观察光点的变化
计数显示电路调试 首先外加入1Hz左右的脉冲信号,观察计数器、译码、显示电 路是否正常工作。
6 2 1 5 16 0.1uF 0.1uF
C2 0.1uF
4、事先设计
1. 画出电路的系统图(将图5.6.2、5.6.3、5.6.4、 5.6.5、 综合画在一张图中)。
2. 画出电路中各个组成部分的连线图(每组一份)
5、组装、调试方法
1.组装:
原材料:数字集成器件、电阻、电容、晶体、 按键(导线代替);若干导线、面包板。
G2
G3
D1 R1 100K
fT
1N4148
2
CD4082 G1
CD4001
fo
Q10 Q8 Q7 Q5 CP CD4040 Cr
1
G2
G3
D1 R1 100K
fT
1N4148
当CD4040累计到1440个脉冲时,G1输出为1,G2输出为0,G3被 置为1。一旦CD4040的Cr端为高电平,其输出立即被清零,由于 G2、G3组成的触发器具有记忆功能,故G3输出不变。当f0上升沿 到来时,G3输出为0,CD4040的清零信号解除。可见G3输出的信 号fT是周期为3分钟,输出高电平为1/16秒的窄脉冲。二极管D1的 作用见复位电路。
+5V fT
VCC_CIRCLE
J2 J1
J0
CI
1
B/ D J3 J2 J1 J0
VCC_CIRCLE
CI R2 100K
1 2
R2 100K
2
´»ÅÅ ·Îк
3.5.复位电路 根据设计要求,在每次通话之前一定要清零。当复位按 键按下时,3分钟定时电路和通话次数计数电路均被清零。
fT
CD4029(II) CP PE
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