自动拨号机控制器的设计与制作

武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书0目录1绪论..............................................................22设计的目的和任务..................................................33方案的论证........................................................44单元电路的设计....................................................44.1秒脉冲.......................................................64.2计数模块.....................................................84.3译码模块.....................................................94.4显示模块....................................................105整体电路图.......................................................116电路的仿真实验结果...............................................127实物图...........................................................138拓展部分························································149小结····························································1710参考文献........................................................18附件：元件清单武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书11.绪论自动数字拨号控制器作为一种基础的电子设施对于我们并不陌生，我们现在生活在信息时代，同时作为一名信息学院的学生，掌握一到两种基础电子设施不仅是对我们知识的检验，同时也能锻炼我们的动手能力，为将来的工作打下坚实的基础，所以我们选择学习并研究自动数字拨号器来检验知识，并对其进行仿真和制作。1.1自动数字拨号器的产生自动数字拨号器现在大量应用在电话，网络连接上，重播功能不仅降低了人们的工作量，同时还经过各种改进构成各种电子产品应用在装饰和广告上，这篇报告对简易的拨号机控制器进行了简要的介绍分析已经仿真上的研究。1.2本文中介绍数字拨号器的重点本文主要采用一些常用芯片，如74LS161，74HC154，74HC20，7432N，555定时器等来实现数字拨号器不断重复呼出特定电话号码的功能。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书22.设计的目的和任务2.1设计任务自动拨号机一般具有自动连续拨出某一设定电话号码的功能。本课程设计，要求用中、小规模集成电路芯片实现控制功能，芯片型号、数量不限。根据已知条件，设计并制作一个自动拨号机控制器。2.2设计要求A基本要求：①控制器具备以下输入信号：start：开始拨号；reset：复位。②控制器具备至少1位数码管，逐一显示所拨出的具体号码。③控制过程：用户按start开始拨号（请拨出设计者本人的手机号码，固话和小灵通加拨027）。④选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。用EWB或MULTISIM软件完成仿真，之后制作相应实物，并按规定格式写出课程设计报告书。B扩展要求：（在完成基本要求的前提下，学有余力的同学可完成）①采用11位数码管显示号码。②所拨号码可由用户任意设定和修改。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书33.系统方案的论证本系统核心在于实现计数与输出之间的转换，系统包括：秒脉冲产生模块，计数模块，译码模块，显示模块。下面分别简要介绍各个模块的设计思路或功能。3.1秒脉冲产生模块多谐振荡器是一种能够产生矩形脉冲信号的电路，产生的脉冲信号比较理想，秒脉冲信号就是利用555定时器制作的一种多谐振荡器来产生1HZ的秒脉冲信号。3.2计数模块计数模块是在秒脉冲的激励下进行循环计数，具备开始计数和清零功能，所用芯片是十六进制计数器74LS161，其中开始计数与清零键由外部引线通过开关控制。3.3译码模块译码模块是这个设计的核心，它完成的功能是实现计数与输出数据之间的转换，即译码功能。可以通过译码器或者数据选择器来实现，本次设计的两个不同方案不同之处也在于此。3.4显示模块显示模块是将译码模块的输出显示出来，译码模块的输出送入BCD七段译码器，通过七段数码管显示输出数据。3.5总体电路框图武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书4图3-1总体电路框图秒脉冲产生计数模块译码模块显示模块武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书54.单元电路的设计4.1秒脉冲4.1.1秒脉冲电路的制作图4-1-1秒脉冲发生电路由555振荡器公式脉冲频率f=C22R2R11.43，要产生1HZ秒脉冲，则(R1+2R2)C2=1.43，令R1=R2=20kΩ,C2=23.8uf,接入整体电路对脉冲频率进行调整，使其接近1HZ，调整得R1=20kΩ，R2=20kΩ,C2=22uf.4.1.2秒脉冲电路的工作原理武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书6图3-1-2555定时器内部结构如图3-2和3-1，当电路与电源接通瞬间，C2两端电压为0，555定时器的2、6端电压为零，放大器C1输出高电平和C2输出低电平，RS触发器置“1”，输出高电平，晶体管截止，对C2充电，直到V6电压大于2/3VCC；(1)如图3-2和3-1，当电路与电源接通瞬间，C2两端电压为0，555定时器的2、6端电压为零，放大器C1输出高电平和C2输出低电平，RS触发器置“1”，输出高电平，晶体管截止，对C2充电，直到V6电压大于2/3VCC；(2)当C2两端电压大于2/3VCC，运放C1输出低电平，运放C2输出高电平,RS触发器清零，输出低电平，晶体管导通，使C2放电，直到V6电压小于1/3VCC。4.1.3电路振荡频率充电过程：21CCCCCCCCV-V31VV32RCte充电时间：22122117.02lnCRRCRRt放电过程：22032031RCtCCCCeVV放电时间：2227.0CRt脉冲周期：21ttt=22127.0CRR所以，脉冲频率221243.11CRRtf武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书74.2计数模块用74LS161计数器实现，要拨出的手机号码为15127298827，是11位，故需要11进制计数器，利用强制清零法将74LS161设置为11进制计数器。4.2.1计数过程如图4-2-1，0000QQQQ0123图4-2-14.2.2外部开始与清零如图3-2-2，RESET由接地开关控制，开关断开则清零端由与非门的输出控制，开关闭合时，异步清零端接地为低电平，则清零；START由一个连接脉冲发生器电路输出的开关控制，开关闭合则开始工作，开关断开时暂停工作。00000010000100110100010101100111100010011010武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书8图4-2-2外部清零和开始控制4.3译码模块4.3.1译码译码模块是实现计数与输出的转换，由电路功能要求。如图4-2-3所示Q3Q2Q1Q0输出（十进制）（二进制输出）Y3Y2Y1Y00000100010001501010010100010011200100100701110101200100110910010111810001000810001001200101010701111011武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书9图4-2-3真值表由真值表可得，Y3=M6*M7*M8,Y2=M1*M4*M10,Y1=M3*M4*M5*M9*M10Y0=M0*M1*M2*M4*M6*M104.3.2译码模块电路图根据真值表所得输出数据的表达式连接电路实现电路有两个方案：1.用译码器实现;2.用数据选择器实现;(1)用4-16线译码器74LS154实现，电路图如图3-2-4所示图4-2-4用74154实现的译码模块(2)用16选一数据选择器实现，数据选择器在输入的地址信号Q3,Q2,Q1,Q0的控制下，从16路输出中选择一路输出。电路图如图4-2-5所示武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书10图4-2-5用数选74150实现的译码模块4.3.3两种方案的比较与选择方案一和方案二都能实现译码模块的功能，但是各有优缺点，下面为比较分析：(1)方案一接线比较简单，但是需要的芯片较多，但是经过改进后可以减少74HC154的使用，从而将芯片数量缩减到8个，然而市面上150的芯片停产，所以选择这个。(2)方案二逻辑比较简单易懂，但是由于大量的连线导致连线复杂，最主要的是市面的150停产，无法购得元件所以只能放弃。4.4显示模块显示模块即是用七段数码管来依次显示输出数据，数码管的驱动为74LS48，电路图如下图4-2-7显示电路武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书115．整体电路整体电路图如下所示武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书12图5-1整体电路图6.电路仿真结果实验所示仿真结果是手机号码的循环输出，截取其中一个画面如图6-1。仿真图武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书13图6-17.实物图武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书148.拓展部分武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书158.1拓展部分原理在基本电路上，加上4个移位寄存器，对译码器输出地4位2进制进行移位，已达到11位号码相继输出。8.2拓展部分仿真图图1拓展部分的基本部分图2移位部分武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书16图3整体部分8.3.拓展部分仿真结果武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书17武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书189.小结这次课程设计我们这个小组的要求完成的基本任务相对比较简单，电路图和仿真都较能比较顺利的完成。由于电路板所限，拓展部分的实物电路就无法上进行了，仅仅只做了基本任务的实物电路。这次在设计电路上也花了不少时间，希望可以想出更好的方案。后来再做的过程中也遇到了各种麻烦，连线接触不良等等都造成了实物不能工作，后来经过几次连线，实物终于能工作了，这个过程中让我充分了解了各个芯片的管脚分布，也掌握了连线的技巧，同时还使用了万用表来测定连线是否连通，让我掌握了很多知识。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书1910.参考文献【1】伍时和主编《数字电子技术基础》，清华大学出版社，2009年出版。【2】高吉祥主编《电子技术基础实验与课程设计》，电子工业出版社，2008年出版。【3】任致程主编《经典集成电路400例》，机械工业出版社，2007年出版。【4】陈启华《Proteus教程》，《电子技术应用》，2008年08期，电子技术应用杂志社。【5】朱宽胜《高职模电数电教学实践课的初探》，《科技经济市场》，2007年05期，电工电子杂志社。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计报告书20附件:元件清单序号元件名称元件功能大小数量1555定时器多谐振荡器1274LS161计数器1374LS1544-16线译码器1574LS20四输入与非门4674LS48显示译码器17LG5011BSR七段数码管18C1电容22uf19C2电容0.1uf110R1,R