市话计时系统课程设计报告书.docx
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市话计时系统课程设计报告书
貝录
一、设计要求
二、设计框图
三、分步设计
1、秒脉冲产生电路的设计
2、十进制2位计数器电路的设计
3、六十进制计数器电路的设计
4、数字时钟电路的设计8
5、计费金额电路设计10
市话的计费计时系统
设计（EWB）
一、设计要求
1、每次通话前（拿起前）时、分、金额的显示器自动清零，但通话次数的显示器不清零；
2、每分钟0.2元，每分钟计一次；
3、通话次数、时、分、金额的显示分别为2位、1位、2位、3位；
4、具有手动清零功能。
二、设计框图
三、分步设计
1、秒脉冲产生电路的设计
（1）、器件的功能介绍（参考“我爱微电论坛”）
555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用
十分广泛。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
其电路类型有双极型和CMO型两
大类，两者的工作原理和结构相似。
555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。
双极型的电压是+5V~+15V输出的最大电流可达200mACMO型的电源电压是+3V~+18V
555电路的工作原理
555电路的部电路方框图如图1所示。
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KQ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为—「厂-'-和"仁。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过'时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于，7；--时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
5是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接VCC
Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一
个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个O.Oluf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
（2）、秒脉冲产生电路的设计图（参考数电教材P354）
设计参数计算：
由CB555的特性参数可知，当电源电压取5V时，在100mA的输出电流下输出电压的经典值为3.3V,所以取VCC=5V可以满足对输出脉冲幅度的要求。
采用上图可知：
RiR22
q
Ri2R23
故得到Ri=Fb。
T=（Ri+2R）CIn2=1s
如果取C=10uf,则代入上式得到
3RCIn2=1
化简得：
R=R=48KQ
（3）、EWB运行结果和说明
Ohscxllosc^pe
V02
Hmtbase
Triqgfir
ChannelA
rhann-l日
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EH^1B|Bet1
ACD期
^lajua
Saoe
由图得ti=1.5315st2=11.5363sn=10
t2t1
故T1.004s
n
周期为1s，每秒产生一个脉冲信号，符合设计要求。
2、十进制2位计数器电路的设计
（1）、器件的功能介绍（参考“我爱微电论坛”）
74160,是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端与同步清除端不同的是，它不受
时钟脉冲控制，只要来有效电平，就立即清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。
具体功能如下：
1.异步清零功能
只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。
在图形符号中，CR的非的信号为CT=0若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1（6），而是N（7）状态。
其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。
所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。
清零端是低电平有效。
2.同步置数功能
当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D旷D3的数据被置入计数器并呈现在Q0-Q3端。
若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态,如在D0-D3置入0000,则在Q0-Q3端呈现的数据就是0110。
（2）、十进制2位计数器电路的设计图
设计说明同下面六十进制计数器
（3）、EWB!
行结果和说明
电源时为了模拟秒脉冲信号得，CLR现在接高电平计数器正常运行，当计CLR低电平时清零。
3、六十进制计数器电路的设计
（1）、器件的功能介绍
同上设计“十进制2位计数器电路的设计”
（2）、六十进制计数器电路的设计图（参考“我爱微电论坛”）
电借E3王吟吟
进位信号
设计原理：
同样由两片74160组成,原理基本相同,不同的是十位计数器（C2）选择Qc与QB做反馈端，经与非门（NEND输出控制清零端（CLR'）,接成六进制计数形式。
将个位计数器的RCO端和十位计数器的QCQA端经过与门AND1和AND2由CO端输出，作为六十进制的进位输出脉冲信号。
当计数器计数状态为59时，CO端输出高电平，在同步级连方式下，容许高电位计数器计数。
图中与门起进位得作用，与非门起清零作用。
方波电源是为了模拟555秒脉冲产生电路这个电路将作为下面设计数字时钟得基本电路。
（3）、EWB!
行结果和说明
—丄
说明验证：
本设计使用得信号f=5HZ、T=0.2s,经运行验证得:
ti=11.9112st2=23.9112s
T'=t2-ti=12s
T*60=T'
所以进位信号正确，设计可行。
4、数字时钟电路的设计
（1）、器件的功能介绍
同上设计“十进制2位计数器电路的设计”
（2）、数字时钟电路的设计图
a
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（3）、EWB运行结果和说明
设计说明：
本设计由两个“六十进制计数器电路”和一个“十进制计数器电路”串联连接起来得，
其各各部分互相独立，第一级将时钟信号频率扩大60倍给第二级，第二级再将时钟信号频率扩大60倍给第三级，各级之间不存在干挠。
这样得好处是减小设计得难度，实现模块化。
5、计费金额电路设计
（1）、器件的功能介绍（参考“我爱微电论坛”）
JK触发器工作原理：
1.CP=0时，触发器处于一个稳态。
CP为0时，G3G4被封锁，不论J、K为何种状态，Q3Q4均为1,另一方面，G12、
G22也被CP封锁,因而由与或非门组成的触发器处于一个稳定状态，使输出QQ状态不变。
2.CP由0变1时，触发器不翻转，为接收输入信号作准备。
设触发器原状态为Q=QQ=1当CP由0变1时，有两个信号通道影响触发器的输出
状态，一个是G12和G22打开，直接影响触发器的输出，另一个是G4和G3打开，再经G13和G23影响触发器的状态。
前一个通道只经一级与门，而后一个通道则要经一级与非门和一级与门，显然CP的跳变经前者影响输出比经后者要快得多。
在CP由0变1时，G22的
输出首先由0变1,这时无论G23为何种状态（即无论J、K为何状态），都使Q仍为0。
由于Q同时连接G12和G13的输入端，因此它们的输出均为0,使G11的输出Q=1,触发器的状态不变。
CP由0变1后，打开G3和G4,为接收输入信号J、K作好准备。
3.CP由1变0时触发器翻转
设输入信号J=1、K=0,则Q3=0Q4=1G13和G23的输出均为0。
当CP下降沿到来时,G22的输出由1变0,则有Q=1,使G13输出为1,Q=Q触发器翻转。
虽然CP变0后，G3G4G12和G22封锁，Q3=Q4=1但由于与非门的延迟时间比与门长（在制造工艺上予以保证），因此Q3和Q4这一新状态的稳定是在触发器翻转之后。
由此可知，该触发器在CP
下降沿触发翻转，CP—旦到0电平，则将触发器封锁，处于
（1）所分析的情况。
封锁
总之，该触发器在CP下降沿前接受信息，在下降沿触发翻转，在下降沿后触发器被
（2）、金额计费电路的设计图
74*60
CDABcDTD
ABcD-F-G
>
设计原理：
以2角为单位递增,
、
00
01
11
10
00
0010
X
X
0100
01
0110
X
X
1000
11
X
X
X
X
10
0000/1
X
X
X
、
00
01
11
10
00
0
X
X
0
01
0
X
X
0
11
X
X
X
X
10
0
X
X
X
0
X
X
0
0
X
X
0
X
X
X
X
0
X
X
X
°
00
01
11
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00
0
X
X
1
01
1
X
X
0
11
X
X
X
X
10
0
X
X
X
0
X
X
1
1
X
X
0
X
X
X
X
0
X
X
X
（3）、EWB运行结果和说明
0,1,2,3JK触发器产生一个4位二进制信号由显示器编译显示，第3个JK触发器Q端口产生一个进位信号送给十进制计数器，其电路同“数字时钟电路”“时”的部分。
6、清零功能得设计
（1）、器件的功能介绍
与门：
与门真值表
A
B
Y
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
（2）、与门设计图
清零电路电信63王吟吟
手动清零信号°•
°I一、卄数器清零信号
挂下电话的信号―~丿#
（3）、EW陋行结果和说明
设计目的：
当有手动清零且挂下时给计数器一个清零信号
四、整体设计
1、各各分系统组合
当接通时由“555秒脉冲产生电路”产生秒脉冲信号：
1、送给“六十进制计数器电路”秒脉冲信号作为计时用。
2、送给“十进制2位计数器电路”一个脉冲使其计数。
3、“六十进制计数器电路”分进位信号送给“计费金额电路”计费当挂下且按清零开关：
1、“六十进制计数器电路”电路清零。
2、“计费金额电路”电路清零。
h一•
□
五：
总结
一周的课程设计很快过去了，总的来说收获不小。
重新温习了EWB软件的应用，复习很多数字电路和
模拟电路的知识，学会分块设计和最后耦合电路的设计思想。
但设计电路和实际生活中用的电路还有很大的不同，不能完全的实际化。
由此可见学习和生活运用还有很大的距离，在以后的学习应更加注意加强实践环节。
在此特别感谢蕾老师的孜孜不倦的教导。
六：
参考书
、数字电子技术基础
、我爱微电论坛
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