脉冲按键电话显示器的设计.docx
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脉冲按键电话显示器的设计
论文题目：
脉冲按键电话显示器的设计
摘要
当代的学生在学习中已不再局限于书本上知识的死记硬背，而是在传统教学模式的基础上配以实践训练。
对于数电这门课的学习，要求我们要掌握基本组合逻辑电路、基本时序逻辑电路的设计方法并能熟悉各种常用芯片的功能和使用方法。
这就要求我们具备一定的设计能力，而在将来就业，公司对于我们这方面的能力也是有要求。
所以在大学里不断培养自己知识的应用能力是很有必要的。
数电课程设计就要求我们能够很好地利用书本上的知识来完成一些电路的设计，一方面考察我们对所学知识的掌握情况，另一方面可以锻炼我们的分析设计和知识的运用能力。
数电课程设计所涉及的题目一般都是生活中经常接触的电路，虽然比较简单但是它的设计基本上联系到了我们数电这门课所学的所有知识。
通过数电课程设计我们可以把所学的知识系统地回顾一遍，并能在设计过程中不断发现问题，解决问题并能不断总结不断提高。
第一章数字电路概述
电子技术是20世纪发展最迅速、应用最广泛的技术，已使人们的日常生活发生了根本的变革。
在我们的日常生活中有很多数字电子产品，如计算机、数码相机/摄像机、手机、DVD、MP3/MP4以及数字电视等。
因此，分析和设计数字电路已成为现代工程设计不可缺少的部分。
第一节数字信号与模拟信号
在电子电路中，产生、传递、加工和处理的信号可以分为模拟信号和数字信号。
模拟信号在时间和数值上都是连续的，即对应于任意时间均有确定的电流或电压值，并且其幅值是连续的，如正弦波信号就是典型的模拟信号。
与模拟信号不同，数字信号在时间和数值上是离散的，或者说是不连续的，且其数值的变化都是某个最小量值的整数倍。
处理模拟信号的电路称为模拟电路。
处理数字信号的电路称为数字电路。
数字电路与模拟电路相比较，具有以下特点：
一般采用二进制，易实现，易复制
抗干扰能力强，精度高
可编程性强
便于长期存储，使用方便
保密性好
第二节数字信号的表示方法
数字信号的表示采用二值逻辑。
一、二值逻辑
在数字电路中，既可以用0和1组成二进制数，表示数量的大小，也可以用其表示一个事物的两种不同的逻辑状态。
当表示逻辑状态时，如：
是与否、真与伪、有与无、开与关、高与低、通与断、亮与灭等，这里的0和1不是数值，而是逻辑0和逻辑1。
这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。
用0和1表示逻辑关系时，二进制数可以进行逻辑运算。
二、逻辑电平
在数字电路中，用电平的高低来表示逻辑1和逻辑0。
因此，逻辑电平是指电路中表示逻辑1和逻辑0的电平。
不同工艺的数字集成电路具有不同的逻辑电平标准。
当电源电压为5V时，数字集成电路的两大类TTL和CMOS电路对应的逻辑电平标准如下表所示。
电路类型
输入电平/V
输出电平/V
低电平VIL
高电平VIH
低电平VOL
高电平VOH
TTL
0～0.8
2.0～5
0～0.4
2.4～5
CMOS
0～1.5
3.6～5
0～0.5
4.4～5
三、波形图
如果将数字电路的输入信号和输出信号的关系按时间顺序依次排列起来，就得到了其波形图，又称为时序图。
在画电路的波形图时，应特别注意输出与输入之间的对应关系：
实际脉冲波形一般如下图所示：
第三节数字电路的基本功能及其应用
典型的电子信息系统组成框图
一、信号采集与处理
信号采集与处理电路完成对传感器的信号采集，并根据实际需要对其进行隔离、放大、滤波、运算、转换等处理。
一般而言，该电路为模拟电路，在模拟电子技术中有其描述。
二、接口电路--A/D转换器和D/A转换器
对于多数系统而言，传感器输出的信号为模拟信号，而处理系统为数字系统。
三、运算电路
运算电路可完成信息的算术运算和逻辑运算，
四、存储电路-存储器
数字系统都需要对大量的数据进行存储，对存储器中的数据进行访问时，需要对其地址进行译码，即通过地址译码器寻址到相应的单元。
五、波形的产生与整形电路-多谐振荡器
CPU及很多数字电路正常工作时，需要时钟信号，该信号可通过多谐振荡器获得。
六、分频电路-计数器
系统通过多谐振荡器产生了基准时钟以后，不同器件需要的时钟频率可能有所不同，此时可通过分频电路-计数器获得所需要的其他脉冲信号。
七、顺序脉冲发生器
系统各组成部分需要按照事先规定的顺序协调工作，顺序脉冲发生器便可产生此种信号以完成对各部分的控制
八、信号的驱动与执行
系统输出的控制信号经过功率放大后，驱动执行机构完成控制功能。
功放电路在模拟电子技术中有说明。
第二章电话按键显示器设计
第一节设计要求与开发环境
一、设计要求：
电话按键要有0-9的数字，还要有*和#字符，当按键按下的时候要有编码输出，同时米字led显示器有显示。
首先，电话按键至少需要有12个按键，即0~9和*，#。
本课程设计采用两个74148组成的16线—4线编码器实现输入。
其次，采用7448译码器来实现编码输出并且用7448驱动BS201A来实现数字及符号的显示。
（#号和*号用自命名的符号代替）。
基本要求：
1.画出逻辑电路图
2.做出波形仿真
3.定时分析
4.管脚分配图
5.详细设计过程
二、开发环境：
maxplus2软件。
第二节按键显示器的结构和原理
一、设计结构：
译码器
编码器
输入端
显示器
图2-1系统功能框图
如图2-1所示，本系统主要由输入端、编码器、译码器、显示器四部分组成。
输入端输入0~9和#，*；编码器把输入的信号转化为ASCII码；译码器把ASCII码转化为能在显示器上显示的七段显示字形；显示器显示0~9和#，*。
二、设计原理
电话按键至少需要有12个键，即0~9和*，#，计划采用两个74148组成的16线—4线编码器实现输入，再加一个7448译码器来实现编码输出并且用7448驱动BS201A来实现数字及符号的显示。
（#号和*号用自命名的符号代替）。
第三节设计方案
采用74148来实现1~9和*，#的输入转化为ASCII码。
7448驱动BS201A来实现数字及符号的显示（#号和*号用自命名的符号代替）。
74148编码器
7448
译码器
Led
显示器
74148编码器
图2-2设计方案图
如图2-2所示，将两个74148编码器连接到7448译码器上，然后接到Led显示器上，从而达到设计要求。
第四节模块设计
所用到的逻辑器件如图2-3所示:
（a）（b）
（a）74148编码器（b）7448译码器
如图2-3
如图2-3所示74148为8线－3线优先编码器，7448七段显示译码器输出高电平有效，且设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。
如图2-4所示7400为四二输入与非门，非门输出端的圆圈代表反相的意思。
（a）（b）
（a）与非门（b）非门
图2-4
如图2-5所示，用两个74148组成的16线—4线编码器，一个非门，四个与非门和一个7448译码器组合成电路实现要求功能。
图2-5模块组合图
第三章调试和仿真
第一节仿真软件简介
MAX+PLUSII是Altera公司的全集成化可编程逻辑设计环境。
功能
MAX+PLUSII的编译核心支持Altera的一系列可编程逻辑器件；
MAX+PLUSII的设计输入、处理与校验功能一起提供了全集成化的一套可编程逻辑开发工具，可加快动态调试，缩短开发周期；
MAX+PLUSII支持各种HDL设计输入；
MAX+PLUSII可与其他工业标准设计输入、综合与校验工具链接。
MAX+PLUSII界面图如图3-1所示：
图3-1MAX+PLUSII界面图
第二节仿真结果
本课程设计组合图如图3-2所示：
图3-2逻辑器件组合图
管脚分配图如图3-3所示:
图3-3管脚分配图
管脚分配图是为了显示上述图中的控制端、输入端、输出端在所要设计的芯片中的管脚分配。
系统电路仿真运行结果如图3-4所示：
图3-4波形图
确定仿真的时长，选择File->endtime,输入100.0us,确定，如图3-5：
图3-5仿真的时长
还需要确定仿真的最小时间单位，选择Option->GridSize，输入1.0ns，确定
如图3-6：
图3-6仿真的最小时间单位
延时情况如图3-7所示：
图3-7延时图
输入
输出
字形
STN
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
a
b
c
d
e
f
g
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0
1
其真值表如图3-8所示：
图3-8真值表
分析：
STN输入端置0，低电平有效，令A0,…A11分别置0，其余输入端置1，输出情况如图所示，字形从0到9输出，#号和*号用自命名的符号代替,初步达到设计要求。
总结
通过本次设计，我系统的学习了maxplus2的相关知识，并且得以应用。
在设计过程认真学习了相关的知识，极大地拓宽了我的知识面,我感到收获不小。
从开始熟悉这些知识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到开始使用软件，以及最后的调试，整个过程感觉很充实。
虽然遇到了不少困难，但当我通过自己查资料，向指导老师请教以及与同学互讨论，而设计出解决方案并成功实现时，那种成就感和满足感足以忘却所有的辛苦。
但是由于毕业设计时间较短和自己知识的不足，所以该设计还有许多不尽如人意的地方，可能在实际应用中有些功能不到位。
经过这段时间的毕业设计实习，确实学到了不少的东西，同时也深感自己知识的欠缺。
虽然即将毕业，但在以后的学习工作中，一定要继续坚持不段地学习新兴的专业知识及相关的非专业知识，只有这样才能紧跟时代的潮流。
由于我的知识浅薄，经验不足及阅历颇浅，因此，该设计还存有一些不足，比如功能过少，计价有限等问题，我会在工作的使用过程中，根据工作的具体要求不断的修改，完善，争取使该系统慢慢趋向完美。
参考文献
（1）张少敏、陈基禄、郑顾平、王保义《数字逻辑与数字系统设计》，北京：
高等教育出版社，2005
（2）王志鹏，付丽琴《可编程逻辑器件开发技术MAX+plusII》，北京：
国防工业出版社，2005
（3）曾全胜主编《EDA应用技术》，北京：
冶金工业出版社，2008
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