简单公用电话计时器

电子课程设计

——简易公用电话计时器

学院：电子信息工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导老师：闫晓梅

2014年12月14日

简易公用电话计时器

一．设计任务与要求

简易公用电话计时器是一种用数字显示的计时装置，具体要求如下：

1．每一秒钟计时一次。最大计时时间为59分59秒。

2．具有手动复位功能。

3．每一分钟报警一次。

4．通话时长超过三分钟按通话一次计数。最大计数为99

5．可对通话次数手动清零。

要求完成的任务如下：

1．画出整体电路图，并进行必要的分析说明。。

2．用设计软件对可编程器件进行设计输入、设计仿真和器件编程，使器件具有所规定的逻辑功能。

3. 安装调试所设计的电路，使之达到技术指标要求。

4.对实验结果进行分析记录。

二、总体框图

1.该简易公用电话计时器总体框图如下：

图1.简易公用电话计时器总体框图

2.设计思路：

实验的第一步是要提供一个标准时间，即提供一个周期为一秒的方波信号。由于最大计时为59分59秒，因此设计需要四位计数电路，分别为秒个位、秒十位、分个位、分十位。计数之后才能进行进行译码显示。同时在一分钟的时候给报警电路一个脉冲信号，用以达到报警的目的。另外需要设计电话的手动开关，即模拟打电话和挂电话的过程。同时其要求超过三分钟按一次计数。及要求有计数功能。最大计数为99故需要添加一个二位计数电路。同时为其设计一个开关以达到手动清零的目的。

3.模块功能：

（1）秒脉冲发生器模块

本实验选用555计时器组成多谐振荡器发出的脉冲，从而获得1HZ的秒脉冲。电路图如下图所示：

复位开关

图2.秒脉冲发生器

（2）译码显示模块

秒个位、秒分位、分个位、分十位分别位10、6、10、6进制计数器。秒、分个位均为十进制，即显示0~9.秒、分十位为6进制计数器，显示0~5、

图3.译码显示模块

（3）手动复位模块

该部分有一个开关和串联电阻以及一个5V电压源组成。用以达到模拟电话的通话及挂断过程。

（4）报警装置模块

用一个灯泡来实现该电路的报警功能。

（5）通话计数模块

该部分用俩片74LS160芯片来实现起最大计数为99的功能要求。

（6）计数器手动清零模块

该部分用与手动复位部分相同的元器件来实现其要求。

三、选择器件

74LS160十进制加法计数器6个

555555计时器1个

74LS03 双输入与非门2个

表一选用元器件

以下是几个主要元器件的介绍和说明：

（1）74LS160的应用

它是同步十进制加法记数器，当LOAD端输入底电平时处于预置数状态，D0、D1、D2、D3的数据将会在CP上升沿到达时被置入Q0、Q1、Q2、Q3中，它的预置数是同步的。下图是74LS160的逻辑图，图中LD为预置数控制端，A 到D为数据输入端，RCO为进位输出端，RLC为异步置零端，QA-QD位数据输出端，ENP和ENT为工作状态控制端。

图4. 74LS160的逻辑符号

图5 74LS160的内部结构图

图（5）为74LS160的内部原理图。当RC=0时所有触发器将同时被置零，

而且置零操作不受其他输入端状态的影响。当R.1、LD=0时，电路工作在预置数状态。这时门G16-G19的输出始终是1，所以FF0-FF1输入端J、K的状态由D0-D3的状态决定。当RC=LD=1而EP=0、ET=1时，由于这时门G16-G19的输出均为0，亦即FF0-FF3均处在J=K=0的状态，所以CP信号到达时它们保持原来的状态不变。同时C的状态也得到保持。如果ET=0、则EP不论为何状态，计数器的状态也保持不变，但这时进位输出C等于0。当RC=LD=EP=ET=1时，电路工作在计数状态。从电路的0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111的状态返回0000的状态，C端从高电平跳变至低电平。利用C端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。

CP EP ET 工作状态

X 0 X X X 置零

1 0 X X 预置数

X 1 1 0 1 保持

X 1 1 X 0 保持（但C＝0 ）

1 1 1 1 计数

表 2 四位同步二进制计数器74LS160的功能表由其功能表可得，当置数端为0时，输出全为0。预置数端为0，当脉冲到达时，计数器置数；当置数和预置数端都为1，且EP=ET=1时，计数器进行加法计数；当EP=0，EP=1时，输出不变，且RCO=0；当ET=1时，各输出及RCO都保持不变。

(2) 555定时器应用

国产双极型定时器CB555电路结构图。它是由比较器C1和C2，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管T D三部分组成。

V H是比较器C1的输入端，v12是比较器C2的输入端。C1和C2的参考电压V R1和V R2由V CC经三个五千欧电阻分压给出。在控制电压输入端V CO悬空时，V R1=2/3V CC,V R2=1/3V CC。如果V CO外接固定电压，则V R1=V CO,V R2=1/2V CO.

R D是置零输入端。只要在R D端加上低电平，输出端v0便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使R D处于高电平。图中的数码1—8为器件引脚的编号。

图6 555定时器逻辑符号

555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。

<1>电路组成

555集成定时器由五个部分组成。

1、基本RS触发器：由两个“与非”门组成

2、比较器：C1、C2是两个电压比较器