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1、15辽宁工程技术大学电子技术课程设计1.摘要本次设计的任务是设计出投币电话机的控制电路。当投有硬币后，此时秒脉冲发生器开始工作，输出秒脉冲信号。十六进制加法计数器74LS161芯片在接收到秒脉冲信号时开始计数，该电路可用四片74LS161来实现。市话模式下通话时间为3分钟共180秒，十六进制加法计数器计到160秒时输出一个信号，送到剩余时间控制电路完成下一步功能。控制电路在160秒通话期间内进行计数，当超过160秒，红灯亮并且开始倒计时。3分钟过后，当脉冲切断，通话也随之切断。减法器的作用是在电话最后的20秒用来控制译码显示电路显示剩余时间，每过1s自动减1。译码显示电路接收减法器的信号用来显
2、示电话的最后20s时间，并且开始倒数显示，此次实验因设备局限性将选择使用数字电子实验箱上的七段译码显示电路。电话通话3分钟由预置时间电路完成。3分钟过后，自动切断电源，所有电路均不工作。关键字：计数器 秒脉冲发生器 控制电路012.综述投币电话作为一种公共通信工具，给人们的日常生活和工作带来了极大的方便。投币电话控制器的设计思路与自动售货机和投币洗衣机等这类机器的控制思路大致相同。因此，了解投币电话的控制对于使用和维护这类设备都有着一定的现实意义。随着我国经济不断发展，人们对于自动售货的需求越来越大。从自动售货机，到投币公共电话，再到公共汽车投币，话费充值机等等，自动投币项目相关行业越来越被重
3、视。本设计通过对于投币公共电话控制器基本功能的分析与设计，给出了实现自动投币及时间控制的方案。通过对于各个方案的讨论，仿真，验证可以进一步了解，熟悉此类电路的设计与运用。123.各单位电路的设计及其参数计算3.1投币电话控制器的整体框架 根据投币电话控制器的设计任务和要求，及其概述中介绍的电话控制器电路的基本组成可知，投币电话控制器是由555秒脉冲发生器、可逆加减计数器、控制电路、译码显示电路、定时电路组成。因而，投币电话控制器的方案框图为图3-1所示。秒脉冲发生器预制时间执行机构 译码显示电路减法器计数器控制电路 图3-133.2秒脉冲发生器秒脉冲发生电路是由555定时器和若干电阻和电容原件
4、组成的多谐振荡器来实现的。多谐振荡器是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常作为脉冲信号源。我们用555定时器构成一个周期为1s的多谐振荡器来实现投币电话控制器的计时功能。其输出周期为T=（R1+2R2）C Ln20.7（R1+2R2）C的脉冲信号。 图3-2-1 图3-2-2阈值输入阈值输出复位输出放电管TXX00导通2/3VDD2/3VDD1/3VDD10导通1/3VDD1保持原态保持原态表3-2-1多谐振荡器的特点：（1）电路没有稳态，只有两个暂稳态。（2）通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，产生自激振荡，无需外触发。（3）输出周期性的脉冲信号。 电路
5、的工作原理为：接通电源瞬间t=0时，电容C来不及充电，C为低电平；此时，555定时器内R=0，S=1，触发器置1，即Q=1，输出U0为高电平。同时，由于Q=1，放电管V截止，电容C开始充电，电路进入暂稳态。充电电流由，电容两端电压随充电按指数上升，充电时间常数为。电容上电压上升正向阈值电压时，555定时器复位输出低电平，放电管导通，充电结束。定时器输出为低电平时，放电管导通，电容放电。放电电流由，电容两端电压随放电从正向阈值电压开始指数规律下降，放电时间常数。电容上电压下降到反向阈值电压时，定时器输出高电平，放电管截至，放电结束。电容放电结束，电路又开始新一轮的充放电。充电从到结束，放电从到结
6、束，此电路没有稳态，只有两个暂稳态，交替变化，输出连续的矩形波脉冲信号。3.3计数器 方案一：由于通话时间为3分钟共180秒，使用3个74LS192组合可完成180s计数。74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出。BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。 图3-3-1 图3-3-2 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加计数011 减计数表3-3-1第一片74192，采用预置法
7、，将其预置端输入1001状态，实现从9到0的十进制减计数，作为180秒计时的个位，其CP脉冲为555定时器输出的秒脉冲。第二片74192，采用预置法，将其预置端输入0111状态，实现从7到0的八进制减计数，作为180秒计时的十位，其触发脉冲为上一片74192的BO输出信号。第三片74192，采用预置法，将其预置端输入0001状态，实现从1到0的二进制减计数，作为180秒计时的百位，其触发脉冲为上一片74192的BO输出信号。将三个74LS192组合成一个初始值为179的减法器，由秒脉冲提供信号。个位上的74LS192接收到由秒脉冲发生器发出的信号，开始计数，当个位上为递减到0时，BO向十位上的
8、74LS192传递一个低电平，十位上的74LS192计数；当十位递减到0时向百位上的74LS192传递一个低电平，百位计数。图3-3-3方案二：由于通话时间为3分钟，共180秒，用三十进制加法器可把时间分为6段，当计数器每计到30秒时，就输出一个信号，送到控制电路完成下一步功能。该电路用两片74LS90来实现。74LS90具有复位、置9、计数等功能。7490是最基本的同步计数器，有简单的“加计数”和“清零”功能。电路中两个7490计数器除电源共用外，各自独立。计数器中有时钟输入端CP，清零端CR，行输出端依次为QA、QB、QC、QD。电位功能：复位。当复位输出端R01、R02全为“1”（而置9
9、输入端S91、S92中有“0”）时，使QA、QB、QC、QD清零，实现计数器清零工作。置“9”。当置“9”输入端S91、S92全为“1”（同时，复位输入端R01、R02中有“0”）时，可使触发器Q0、Q3置“1”，而Q1、Q2、置“0”；即当计数器连接成8421BCD码方式，可置“9”为QDQCQBQA=1001；当计数器连接成5421BCD码方式，则置“9”为QAQDQCQB=1100。因为复位和置9均不需要时钟脉冲CP作用，因为又称为异步复位和异步置“9”。计数。当R01、R02和S91、S92中均有“0”时，各触发器恢复JK触发器功能而实现计数功能。CP0、CP1时钟脉冲下降沿有效。74
10、90集成计数器的功能如表3-13所示。当右边的7490计数至3（即0011）时与门输出高点平使计数器复位。与门输出又是30进制计数器的进位输出端可获得CP脉冲的30分频信号3.4控制电路方案一：此电路在180秒的前160秒通话期间，绿灯亮，表示一切正常，而当时间超过160秒后，红灯亮。即计数器在180-020的过程中，绿灯一直亮；当计数器在019-000的过程中为红灯。当计数器在019-000时，百位上74LS192为0000，十位上74LS192为000X，故我们可用百位和十位上的输出端的电位特性控制红灯和绿灯亮。用四输入或非门将百位74LS192的Q0与十位74LS192的Q3,Q2,Q1
11、连接，输出端与红灯用与门和电源连接，输出端接非门与绿灯用与门和电源连接。当计数器在019-000时，四输入或非门的输入全为0，输出为1，红灯亮，而绿灯的与门输入端分别是0和1，所以不亮。其他情况下，四输入与非门的输入不全为0，所以输出为0。此时绿灯亮，而红灯不亮。图3-4-1预置时间即为通话的控制时间，具体时间设定为3分钟，用555定时器组成的单稳态触发器来实现通话时间的控制。将三个74LS192的P3,P2,P1,P0分别按百位，十位，个位设置为0001，0111，1001，即预置通话时间的为179s，将74LS192的预置输入控制端与电源连接。当开关断开或接地时，74LS192计数器无响应
12、；当开关接至电源时，74LS192计数器的预置输入控制端接受到信号，使计数器置数，开始工作。方案二：控制电路由CD4017十进制计数/脉冲分配器加上发光二级管组成，主要作用是时间控制。此电路在180秒的前160秒通话期间，绿灯亮，表示一切正常，而当时间超过160秒后，红灯亮，并且开始计时。基主要功能是接受三十进制加法器的输出信号，并把每一个信号分配输出。CD4017是一个脉冲分配器，它将每一个输入脉冲从Y0Y9分别输出并且在最后20秒开始倒计时。当脉冲切断，通话也随之切断。CD4017内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整体输出时序就是Y0、Y1、Y2Y9依次出现与
13、时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017有CP输入端和EN使能端，CR为清零端，当在CR端上加高电平或正脉冲时，其输出Y0为高电平，其余输出端（Y1Y9）均为低电平。CD4017有10个输出端（Y0Y9）和1个进位输出端C0。输入10个计数脉冲，C0就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。由此可知，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态。当CD4017的输出端依次输出高电平时，驱动发光二极管也被点亮。发光二极管要求驱动电压小一点，一般在1.66V左右，电流在5mA左右。330的电阻在电路中走限流作用。3.5数字显示器方案一：数字显示电路通
14、常由译码器和显示器等部分组成。此次数据已由十进制8421BCD码给出，因此可直接连接数码显示器。数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件。预置时间即为通话的控制时间，具体时间设定为3分钟，用555定时器组成的单稳态触发器来实现通话时间的控制。将三个74LS192的P3,P2,P1,P0分别按百位，十位，个位设置为0001，0111，1001，即预置通话时间的为179s，将74LS192的预置输入控制端与电源连接。当开关断开或接地时，74LS192计数器无响应；当开关接至电源时，74LS192计数器的预置输入控制端接受到信号，使计数器置数，开始工作。最后20秒时显示，即要求红灯亮时显示倒计时，将十位和个位的74192每个输出端都通过二输入与门与数码显示管连接，与门的另一个输入端连在一起后与红灯的控制信号相连（即连接到红灯前面的与门的输出端）。实现179进制百位数的数显器与74LS192连接如图所
