简易公用电话计数器电路的设计说明书(完成).doc
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中北大学
课程设计说明书
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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
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2010年 1 月 15 日
目录
1、课程设计目的…………………………………………………………………….2
2、课程设计内容和要求2.1、设计内容……………………………………………………………………………………….2
2.2、设计要求……………………………………………………………………………………….2
3、?设计方案………………………………………………………………………….2
3.1、设计思路……………………………………………………………………………………….2
3.2、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…………………………………………………………………………………7
3.3、硬件电路原理图……………………………………………………………………………….8
3.4、PCB版图设计………………………………………………………………………………….9
4、课程设计总结……………………………………………………………………10
5、参考文献…………………………………………………………………………11
1、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脉冲输入3分钟定时器,选用f0=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。
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。
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
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