简易公用电话计数器电路设计说明书(完成)39739

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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：孟令军职称：副教授2010年1月15日目录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、硬件电路原理图83.4、PCB版图设计94、课程设计总结105、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

2、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、课程设计内容和要求：2.1、设计内容（1）杳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

3、•进制计数器同时清零，此时电话通话次数为零。当

4、松开复位按键时，计时开始，此时由标准信号发生器产生的fo=32768Ilz信号经过十二级分频得到的fo=8Hz脉冲输入3分钟定吋器，选用f0=8Hz的原因吋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。译码显示电路图1计时器的工作框图3.2、工作原理及硬件框图(-)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

5、高，故采用由CD4011与非门(CMOS)电路及品体原件组成的多谐振频率的信号如图2所示，品振的标称频率为32768Hzo由于石英品体的选频特性井常好，只冇英串联谐振频率的信号才最容易通过，而其他频率会被品体大大衰减，所以电路在满足震荡的条件下，英输出频率仅取决于品体的标称频率,与英他原件参数无关。电路屮的电阻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，以保证输岀频率稳定。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。4011A图2标准信号源电路及分频器(-)分频器原理说明：曲于仁32768Hz频率比较高，为了得到低频信号11又能满足定时要求的脉冲，可采用CD40

6、40二进制计数器/分频器进行分频。CD4040是曲12个T型触发器组成的串行二进制计数器/分频器。复位端高屯平有效，2个输入端，一个是时钟CP,—个是复位清零端，冇12个分频输出端Q1-Q12,最大分频系数为2吃二4096。n位二进制计数器的最高位输岀信号的频率代与计数器脉冲频率仁的关系为仁二fcp/丁。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=fo=fcp/212=8Hz电路如图2,CR为清零端。输入输出CPCRTL不变丄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。n位二进制计数器的输出状态与计数脉冲的个数

7、关系为：(N)D=2n~1Qn-1+2n~2Qn-2+……+2°Q0因为输入脉冲的周期To=l/fo定时为3分钟二180秒所需要的输入脉冲的个数N为：N二180/T。二180f°二1440个。又因为(N)D=(1440)D=(10110100000)B即要求计数器的模等于1440,利用反馈清零法，可设计出该电路。如图3所示，当CD4040累计到1440个脉冲时，G1输出为1,G2输出为0,G3被置为1。一旦4040的CR端为高电平，其输出立即被清零，由于CR组成的触发器具有记忆功能，故G3输出不变，当f。上升沿到來时，G3输出为0,CD4040的清零信号解除。可见G3输出的信号f・「是周期为

8、3分钟，输出高电平为1/16秒的窄脉冲。二极管D1的作用见图6.复位电路。三分钟定时电路图3G1123456789012QQQQQQQQQQIQQ1CPCR（四）通话次数计数器显示电路说明：该屯路由二位十进制计数器完成，可采用中规模集成计数器CD4029组成。译码器选用0C门输出的七段显示译码器74LS47,显示器采用共阳极七段LED数码管。其屮R是限流电阻，即当74LS47输出为低电平时，流入其输出端电流要