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1、 目 录1绪论11.1 课题发展背景11.2 国内研究及发展状况11.3 课题研究方法21.4 论文构成及研究内容22电路的基本工作原理33各单元电路设计43.1控制电路设计43.2译码显示电路设计53.3减法器电路设计73.4 预置时间电路设计83.5秒脉冲发生器设计103.5.1由555定时器组成的多谐振荡器103.5.2秒脉冲发生电路设计123.6二十进制加法计数器设计134整体电路设计15结论16致谢17参考文献181绪论1.1课题发展背景最早的投币电话机大约出现于上世纪末或本世纪初，只安装在电话公司或用户住宅里。在伦敦的英国电讯博物馆收藏有早期英国邮电部的投币电话机。这是一种采用“邮
2、政付费”方式的投币话机，即当叫通话务员并且接通被叫之后，呼叫者将一便士硬币插入到话机中，然后扭动一个旋钮，于是收进一个硬币并接通一个蜂鸣器到线路中，将付款信号送给话务员。1915年这个方式又经过修改，采用了一个工作于反极性线路电压的继电器，然后利用硬币落下复原发话电路。1982年，中国第一批投币式公用电话在北京市东、西长安街等繁华街道出现，共22个投币式公用电话亭，1900年我国第一部市内电话在南京问世；1904年至1905年，俄国在烟台至牛庄架设了无线电台。在1988年德国人斯托威克根据自动售货机的投币机构原理，设计了一种叫做“自动产蛋机”的机器，只要往机器里投入一枚硬币，“自动产蛋鸡”便“
3、产”下一只鸡蛋，并伴有叫声。人们把斯托威克发明的这台机器，看作是投币电话机的雏形。日常生活中我们都见过自动售货机，投币游戏机，以及现在最新新推出的投币洗衣机，这些设备的投币控制器和自动投币游戏机的投币控制器的电路设计及其工作原理都是一样的，所以说理解了投币电话机的投币控制器的设计方法，对于使用及其维护这类设备有着触类旁通的现实意义。1.2国内研究及发展状况随着我国经济不断发展，国家越来越重视自动投币项目相关行业的发展。2009年中国投币电话机市场发展迅速，产品产出持续扩张，在国家产业政策的鼓励下，行业产品向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目逐渐增多。投资者对行业关注越来越密切，这使得投币
4、电话机行业的发展需求不断增大。如邮电部天津电话设备厂与香港和记黄埔合作推出的“小财神”多功能投币电话机；由中讯服务中心、北京市话局联合推出的HT 1898 P/T投币电话机；北京邮电大学北翔公司与美国TTC公司合作推出TTC-200型采用汉字液晶显示的投币电话机；北京德生创建科技有限责任公司的CY-864系列投币电话机以及洛阳电话设备厂生产的HT 998P/T新型投币电话机等。我国投币电话发展前景虽好，但其发展势头仍然受到多方制约，目前仅限于大城市、经济发达地区使用，还远未覆盖到一些中小城市。其原因是磁卡电话发展的制约；各地电话计费率不一，加以币道限制，不能适应各种费率；缺少硬币流通。1.3课
5、题研究方法在老师指导下，对投币控制器的原理做深入理解，然后根据原理设计出原理框图, 在原理框图的基础上,对各部分电路进行设计，最后把各部分电路组合起来，便得到了总体电路的设计。 1.4论文构成及研究内容本文课题具体技术要求为：预置打电话时间为3min，即每投入一次硬币可打电话，一个计时单元3min；显示电路部分设计，在打电话时以绿灯显示，电话结束前二十秒以红灯提醒打电话者注意时间，并开始用数字显示通话剩余时间，每通话1s数字自动减1；控制电路部分主要是由CD4017十进制计数脉冲分配器加上放光二极管组成，控制电路的时，当数字显示为0之前，不再投币，电话将自动切断，控制器停止工作，如继续投币通话
6、仍可继续；秒脉冲发生电路是为计数器二-十进制加法器和减法器提供秒脉冲的，它的核心部分是NE555定时器。本文的主要研究内容是设计出符合要求的投币电话机控制器电路，并设定好电路所有元件的参数，撰写出毕业设计说明书。 2 电路的基本工作原理本次设计的任务是设计出投币电话机的控制电路，其原理框图如图2.1所示。当投有硬币时，秒脉冲发生器开始工作，输出秒脉冲信号1。二-十进制加法计数器在接收到秒脉冲信号时，开始计数，该电路可用一片CD4518来实现。通话时间为3分钟，共180秒，二-十进制加法计数器每计到20秒时就输出一个信号，送到控制电路完成下一步功能。控制电路在160秒通话期间，绿灯亮；当超过16
7、0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。译码显示电路是接收减法器的信号，用来显示电话的最后20s时间，并且开始倒数显示。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。图2.1 原理框图3 单元电路设计3.1控制电路控制电路由CD4017十进制计数脉冲分配器加上发光二极管组成，控制电路的主要作用是控制时间。CD4017引脚如图3.1所示。 3.1 CD4017引脚图 3.2 控制电路图 CD4017是十进制计数/分频器，其内部由计数器及译码器两部分组
8、成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是Y0、Y1、Y2、Y9依次出现与时钟同步的高电平2。 CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、EN为输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。EN为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作、无输入译码选通和无毛刺译码输出。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和
9、陶瓷片状载体(C)4种封装形式。控制电路电路图如3.2所示，CR端接收来自定时器的信号，CP端接收来自二-十进制计时器的的信号，Y8端输出的信号分别送给减法器的预置端和发光二极管（红灯）。CP端每20秒会接收到计数器2Q1端送来的高电平信号，以分别控制Y0Y8端的输出信号，从而控制红绿灯亮的情况。前8次接收到计数器2Q1端送来的高电平信号时，Y0Y7分别输出高电平从而驱动绿灯亮，当第9次接收到计数器2Q1端送来的高电平信号时，Y0Y7输出低电平，Y8端输出高电平从而驱动红灯亮，与此同时Y8端向减法器电路发送一个信号，译码显示器开始倒数计数。即在前160s打电话期间，绿灯亮；而当时间超过160s
10、以后红灯亮，并且开始倒计时。Y0Y7的输出信号用于控制绿灯亮，Y8的输出信号用于控制红灯亮。 3.2译码显示电路译码显示电路如图3.3所示，可由CD4511BCD锁存/七段译码/驱动器组成，它可以根据其输出端的信号驱动共阴极的数码管，在此，其输入是最后20s的剩余时间。CD4511输入端接收来自减法器CD4511输出的电平信号。其输出端与7个电阻相连，用于驱动数码管显示数字3。CD4511的引脚如图3.4所示： 图3.3 译码显示器 图3.4 CD4511引脚图CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。各引脚的名称：其中7、1、2、6管脚分别用A、B、C、
11、D来表示，是BCD码的输入端；5、4、3管脚分别用LE、来表示，是译码输入控制端；：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出，LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器的输出值被保持在LE=0时的数值。：3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。13、12、11、10、9、15、14分别用a、b、c、d、e、f、g表示4。外接七段数码管的输入端。（1） CD4511的工作原
12、理如表3.1所示： 表3.1 CD4511的真值表输 入输 出 LEBILIDCBAabcdefg显示 XX0XXXX1111111X01XXXX0000000消隐 0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隐 01110110000000消隐 01111000000000消隐 01111010000000消隐 011111000
13、00000消隐 0111111000000消隐 111XXXX锁 存 锁存 (2)锁存功能 译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。 （3）译码 CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出、四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。 （4）消隐 BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。消隐控制电路如图3-1所示。消隐输出J的电平为 J= =（C+B）D+BI，如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D据上式，当输入BCD代码从1010-1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。 8421 BCD 码对应的显示如图3.5所示：图3.5 BCD码显示3.3减法器电路设计减法器电路是由两个CD4510芯片完成的，其引脚如图3.6所示。 图3.6 CD
