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1、课 程 设 计 说 明 书题 目： 电话脉冲按键显示器专 业： 电气工程与自动化年 级： 2010级学 生： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2012 年 06 月 24 日电话脉冲按键显示器摘要：电话脉冲按键显示器主要由4000系列芯片（40174锁存器,4508译码器）和74HC147编码器组成。该电话脉冲按键显示器除具有准确显示和反映按键数字功能外，还具有清零、定时熄灭和逐位显示功能。当用户输入号码时，显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字；重新按键时，可用清零按钮清除显示；在挂机2分钟或者按下熄灭按钮后，显示器熄灭。系统通过Proteus仿真软件验证了其理论设计的正确性。关键词
2、：脉冲，显示器，4000系列芯片，ProteusAbstract：Telephone Pulse button monitor consists of 4000 series chip (a 40174 latch, decoder 4508) and 74HC147 encoder. The telephone pulse button monitor has accurate display and reflect the key digital function, also has the reset timing out, and bit by bit display function
3、. When the user input number, from low to high display forward, bit by bit display key figures; when the key is available again, a reset button clear display; in 2 minutes or press out the on-hook button, display out. Simulation software by Proteus verify the correctness of their theoretical design.
4、Keywords: Pulse, Monitor, 4000 series chip, ProteusII目录1 前言11.1 设计背景11.2 设计概述12 总体方案设计32.1 方案比较32.2 方案论证42.3 方案选择43 单元模块设计53.1 按键脉冲电路53.2 定时消隐功能电路73.3电路参数的计算及元器件的选择93.4特殊器件介绍94 软件简介135 系统调试145.1 仿真电路总图145.2 系统仿真参数设置145.3 功能调试145.4 调试结果分析196 系统功能指标参数206.1 系统实现的功能206.2 系统指标参数测试206.3 系统功能及指标参数分析207 结论2
5、18 设计总结228.1 设计的收获体会228.2 对设计的进一步完善提出意见或建议229 致谢2310 参考文献24附录：系统的仿真总图251 前言1.1 设计背景随着科技的发展,电话越来越普及。与此同时设计电话按键脉冲显示器操作简单，不但成本低，体积小，而且操作简单，因此成为小规模知识竞赛之首选。对与我们学生来说电话脉冲按键显示器也是比较适合初学者设计的一个课题。1.2 设计概述基于电话脉冲按键显示器自身的一些优势如原理简单，设计的器件大多为较为常见的器件等。本文的目的是使用比较常用的器件设计可实现逐位显示按键数字的显示器。本次课题主要目的是培养我们自主动手设计能力和解决问题的能力，加强我
6、们对数字信号、模拟信号的认识和运用，让我们对电子设计有一定的认识。1.2.1设计目标用数字和模拟集成电路芯片以及配套的分立电子元件来设计电话脉冲按键显示器电路，该电路可以实现：基本功能：1、能准确显示和反映按键数字（共计12位按键）。2、显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；3、重新按键时，能首先清除显示。发挥部分：1、 在挂机2分钟或者按下熄灭按钮后，显示器熄灭。2、 熄灭的同时清零1.2.2技术路线要实现该设计，就应把整个电路分为几大模块。分别是按键脉冲模块，锁存模块，译码显示模块，定时熄灭模块。先通过对各个模块进行设计、调试之后再将其组合起来进行整机调试。1.
7、2.3实施计划首先就是要理清实现设计的框图，在总体框图的指导下，作出具体的电路图，由要设计实现的功能，计算出各个电路元件的值，并逐一对各个元件进行选择。最后用仿真软件对设计进行仿真操作，调试软件，并对照出的设计有误的地方进行必要的修正，确保设计的正确。1.2.4必备条件要实现该电路的设计，首要的就是要制定出设计的实现框图，并在老师的指导和参照资料的条件下作出具体电路图，选定实现实现该设计的各种元器件。另外，还应由必要的软件帮助设计完成。2 总体方案设计对同一种目的的实现，可以用不同的方案，下面就着重介绍以下两种方案对同一目的的实现方法。并比较两种方案的优劣。2.1 方案比较2.1.1 方案一系
8、统框图如图2.1所示。图 2.1 方案一的系统框图脉冲按键输入编码电路译 码电 路数 字显 示移位寄存器时钟脉冲产生定 时电 路清零控制工作原理简述：接通电源后，用户输入一个数字，给移位寄存器和译码器一个脉冲，使其选通，数码管显示所输数字；当新按键脉冲来后，通过移位寄存器串联延时实现逐位显示按键数字；需要重新按键时可以用清零按钮实现清零；通过555集成定时器和计数器定时120秒实现灭灯功能，并同步清零。2.1.2方案二系统框图如图2.2所示。工作原理简述：接通电源后，用户每输入一个数字，给锁存器和译码器一个脉冲，使数码管显示所输数字；当新按键脉冲来后，通过锁存器串联延时实现逐位显示按键数字；需
9、要重新按键时可以用清零按钮实现清零；通过555集成定时器和计数器定时120秒实现灭灯功能，在120秒内用户再拿起话筒时，定时电路无效并清零。图2.2 方案二的系统框图脉冲按键输入编码电路译 码电 路数 字显 示锁 存器时钟脉冲产生定 时电 路锁 存器清零控制2.2 方案论证 方案可行性分析：对于方案一不可行，因为数码管显示熄灭后不能再次显示数字，而且不能实现同步清零，即会保留上次所输入号码。并且移位寄存器管脚比锁存器更复杂，且需要两片级联才能实现12位数字显示。对于方案二可行，是在方案一的基础之上进行修改和完善的。采用的是当用户挂机时计数，拿起话筒计数器清零。且用锁存器实现数字逐位显示，思路清
10、晰且不会遇到移位寄存器级联延迟的问题。2.3 方案选择比较方案一和方案二可以看出，方案二比方案一更加可靠，而且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如：555，74HC147、4508、40174、74LS161以及开关、电容、电阻、门电路等一些我们所学过，用过的基本器件；从操作行和可行性上说方案二思路清晰，成品的使用方便，芯片功能端能综合利用等优势；从自身的势力上来说，方案二略显复杂一些，但由于本次设计是第一次将数字电子电和模拟电子运用于实际的电路设计中，我们尚未完全的掌握这2门知识，并且不能将理论知识熟练应用到实际电路中，因而对电路还不能达到最优化的设计，所以综合各个方面的因数，我选
11、择了方案二做为本次课题的主要研究对象，本文也将注重介绍方案二的设计方法。3 单元模块设计本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。3.1按键脉冲电路该部分电路要完成两个功能：通过按键脉冲的输入准确显示数字；给锁存器和译码器一个脉冲，选通并实现移位显示数字。3.1.1 数字按钮如图3.1所示该电路由开关09所组成的数字键和清零、消隐按键共十二位按键组成，按钮开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合，输入信号；当松开开关时，开关自动弹出。图 3.1 按键输入按钮3.1.2编码电路
12、如图3.2所示数字输入电路由非门，按钮和编码器组成。在输入数字信号前，编码器输入端无效，输出为高电平，接非门后连接下一级。当有效数字脉冲输入后，编码器相应端输入低电平，开始编码；若需输入数字0，则不经过编码器直接输入一个脉冲。图 3.2按键输入按钮3.1.3 锁存译码显示电路锁存译码显示电路主要由锁存器40174、译码器4508及数码管组成，其电路图如图3.3所示。通过编码器74HC147编成的二进制代码送至第一个锁存器锁存，锁存后的BCD码再送至4508译码器译码到数码管显示相应的数字。当1到9按键都没有按下时，由于编码器输出端都是高电平，经过40174后使4508的输出全为低电平，因此数码
13、管全部显示为零。为了解决不能显示数字零的问题，在74HC147的前面接有一个按钮直接控制译码器选通。当有按键脉冲输入后，编码器的数据送到40174的输入端，同时经过有一个或门将高电平送到40174的脉冲输入端，此时数据就能通过输入端进入锁存器40174送出；当高电平降到低电平时，40174输出段保持输出，同时再将此输出信号送到下一片40174的输入端，进而实现了数据的移位和锁存输出。脉冲产生的同时也使4508的STB段产生了一个高电平，使4508进行选通功能，从而使40174的输出端的数据送到4508的输入端，再进行译码显示。图3.3 锁存译码、显示电路3.2 定时消隐功能电路该部分主要完成两
14、个功能：1、在挂机2分钟或者按下熄灭按钮后，显示器熄灭。2、熄灭的同时清零定时电路部分主要由555定时器、十六进制同步加计数器74LS161减法计数电路、40174锁存器及相关电路组成。具体电路如图3.4所示。555定时器提供每秒一次的脉冲输入，两块74LS161实现加法计数，通过开关SW1模拟话筒的挂机与拿起,当开关选通时，脉冲输入并开始计数，计数119次加上延时即约120秒后经与非门输出低电平，由锁存器锁存输出至4508消隐端，实现数码管熄灭。当开关断开时，脉冲无法输入，同时计数器清零端为低电平有效，便于在下一次挂机时开始计数。熄灭按钮与定时电路部分输出通过或门相连，都能使数码管熄灭的功能。图3.4 消隐功能电路图 3-63.3 电路参数的计算及元器件的选择3.3.1按键脉冲电路选用了10个按钮作为0到9数字信号的输入按键和一个清零按钮，编码器74HC147，十二个锁存器40174和4508译码器，一个11相输入或门，十二个数码管作为数字显示。3.3.2 消隐功能电路定时电路用了两个计数器74LS161,两个BCD码译码器4508,一个555和两个电阻R10、R11、两个电容C1、C2组成的多谐振荡器，为计数器提供时钟信号。多谢震荡的频率,而取3.4 特殊器件介绍3.4.1 编码器74HC147如图3.5所示，该图为74HC147的引脚图。编码器74HC147是9线输入4
