简易公用电话计数器电路课程设计说明书

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1、中北大学课程设计说明书   学生姓名:学号： 学院: 电子与计算机科学技术学院专业: 微电子学题目:简易公用电话计数器电路设计说明书指导教师：职称: 2010年1月15日-11-目录1、课程设计目的…………………………………………………………………….22、课程设计内容和要求2.1、设计内容……………………………………………………………………………………….22.2、设计要求……………………………………………………………………………………….23、 设计方案………………………………………………………………………….23.1、设计思路……………………

2、………………………………………………………………….23.2、工作原理及硬件框图………………………………………………………………………….3（一）标准信号源原理说明…………………………………………………………………………3（二）分频器原理说明………………………………………………………………………………4（三）3分钟定时器原理说明………………………………………………………………………5（四）通话次数计数器显示电路说明………………………………………………………………6（五）复位电路说明…………………………………………………………………………………73.

3、3、硬件电路原理图……………………………………………………………………………….83.4、PCB版图设计………………………………………………………………………………….94、课程设计总结……………………………………………………………………10-11-5、参考文献…………………………………………………………………………111、课程设计目的（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；（2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；（3）掌握计数器、显示等中规模数字集成器件的逻辑功能和使用方法；（4）学习掌握硬件电路设计的全过程。2、课程设计

4、内容和要求：2.1、设计内容（1）查阅所用器件技术资料，详细说明设计的公用电话计数器工作流程；（2）电话计数器每3分钟计数一次；（3）具有手动复位功能，显示通话次数；（4）整理设计内容，编写设计说明书。2.2、设计要求（1）理解公用电话计数器设计流程和工作原理；（2）设计方案电路原理图及PCB图；（3）课程设计说明书。3、 设计方案3.1、设计思路当按下复位按键时，复位电路保证3分钟电路及二位十进制计数器同时清零，此时电话通话次数为零。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的f0=8Hz脉冲

5、输入3分钟定时器，选用f0-11-=8Hz的原因时考虑到设计要求定时精度所选定的。3分钟定时器的功能时每三分钟输出一个脉冲，该脉冲被送到计数译码器显示电路，便显示出通话次数。如图1为该计时器的工作框图，主要有标准信号源，分频器，3分钟定时器，计数器译码显示等电路组成。图1计时器的工作框图3.2、工作原理及硬件框图（一）标准信号源原理说明：产生脉冲信号的电路很多，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与非门（CMOS）电路及晶体原件组成的多谐振频率的

6、信号如图2所示，晶振的标称频率为32768Hz。由于石英晶体的选频特性非常好，只有其串联谐振频率的信号才最容易通过，而其他频率会被晶体大大衰减，所以电路在满足震荡的条件下，其输出频率仅取决于晶体的标称频率，与其他原件参数无关。电路中的电阻R是保证G1门工作在线性状态而加入的，电容C抑制告辞谐波，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。-11-图2标准信号源电路及分频器（二）分频器原理说明：由于f=32768Hz频率比较高，为了得到低频信号且又能满足定时要求的脉冲，可采用CD4040二进制计数器/分频器进行分频

7、。CD4040是由12个T型触发器组成的串行二进制计数器/分频器。复位端高电平有效，2个输入端，一个是时钟CP，一个是复位清零端，有12个分频输出端Q1-Q12,最大分频系数为212=4096。n位二进制计数器的最高位输出信号的频率fn与计数器脉冲频率fcp的关系为fn=fcp/2n。现选择12位异步二进制计数器CD4040，则CD4040计数器最高位输出频率为f12=f0=fcp/212=8Hz电路如图2，CR为清零端。-11-表1CD4040功能表输入输出L不变L进入下一状态XH全部输出为L（三）3分钟定时器工作原理说明：该电路是本系统的关键。

8、n位二进制计数器的输出状态与计数脉冲的个数关系为：(N)D=2n-1Qn-1+2n-2Qn-2+……+20Q0因为输入脉冲