脉冲按键电话按键显示器设计

脉冲按键电话按键显示器设计说明书

目录

引 言 ..................................................................................................................... 1 1设计意义及要求 ................................................................................................ 2

1.1设计意义 ................................................................................................. 2 1.2设计要求 ................................................................................................. 2 2方案设计 ............................................................................................................ 3

2.1设计思路 ................................................................................................. 3 2.2方案设计电路图 ..................................................................................... 4

2.2.1设计方案一电路图 ...................................................................... 4 2.2.2设计方案二电路图 ...................................................................... 6 2.3方案比较 ................................................................................................. 7 3部分电路设计 .................................................................................................... 8

3.1按键电路设计 ......................................................................................... 8 3.2数码管显示电路设计 ............................................................................. 9 3.3扬声器发声及清零电路设计 ................................................................ 11

3.3.1七位按键数字计数电路设计 ..................................................... 11 3.3.2时钟脉冲产生电路设计 ............................................................ 12 3.3.3十秒计时电路及显示清零电路设计 ........................................ 13

4调试与检测 ...................................................................................................... 15

4.1调试中的故障及解决办法 ................................................................... 15 4.2调试与运行结果 ................................................................................... 16 5仿真操作步骤及说明 ...................................................................................... 18

5.2电路各部件说明 ................................................................................... 18 5.2仿真步骤说明 ....................................................................................... 18 结束语 ................................................................................................................. 19 参考文献 ............................................................................................................. 20 附录 ..................................................................................................................... 21

附录一 个人方案整体电路图 ................................................................... 21 附录二 小组方案整体电路图 ................................................................... 22

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引 言

电话在日常生活中十分常见，自从电话这项发明问世以来，人们的生活方式发生了重大改变。现如今，人们所用的电话越来越智能化，功能也越来越丰富，它现在已经成为人们的生活中不可缺少的物品。

不管是老式的按键电话还是现行的智能手机，它们的某些结构和原理都是有相似之处的。在信息技术高度发达的现代社会，科学技术发展日新月异，唯有紧跟时代步伐，才能适应社会和国家发展的需要。作为一名新时代大学生，我们更应该多了解前沿技术，学好基础知识，为以后更深入的学习打下一个良好的基础。模拟电子技术和数字电子技术是面向二十一世纪的课程教材，学好这两门基础课对我们以后设计和分析电路具有十分重要的意义。为了进一步加强我们的动手创造能力，因此我从此次任务的一些基础功能入手，逐步分析，并熟悉了设计方法，完成了此次实训任务的基础功能。根据我们所学的知识，可以将这个电路分为几个模块来实现，即按键部分、数码管显示部分、扬声器工作部分。

在此次训练任务中，我主要运用数字电子技术的知识，包括编码器，移位寄存器，数码管，多谐振荡器，计数器，555定时器以及常见的逻辑门元件。在设计电路的各个分部分时综合了多方面因素进行考虑，尽量采用书上所学和平时做实验所用到的芯片来实现功能，遇到不懂的查阅资料，一步一步解决问题。最后将分电路图汇总为最终结果，用Proteus软件进行仿真并调试电路功能。

经过一个星期左右的设计与修改，任务的功能已经实现。拨号时数码管从第一位到第七位显示数字，并在按完七个按键之后扬声器接通工作即接通铃声响起。与此同时“等待时间显示”数码管会显示接通等待时间，若等待时间超过十秒，那么所有数码管将会清零，铃声停止响起并等待下一次拨号。如果在拨号时出现拨号错误，那么可以按“清零键”来将所按的数字全部清除，在电话接通后还可用该键来挂断电话。在电话接通后，如果对方接听（按下“清零键”），那么此时数码管显示会清零，铃声停止，表示电话已接通。在完成此次实训任务后，我学会了利用Proteus软件进行仿真以及设计分析电路的一些基本方法，巩固了数电的学习，也提高了自己分析和解决问题的能力，自觉受益匪浅。

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1设计意义及要求

1.1设计意义

此次实训任务设计的电路为电话的部分功能，虽然功能并不算复杂，但对于我们其原理以及提高自己的分析设计能力具有重要意义。虽然模型十分简单，但是它却在日常生活中十分常见，比如自动存取款机上面的按键，电梯楼层的按键，以及其它一切含有按键显示功能的产品，都可以将其抽象出来单独分析，即变成本题中的脉冲按键电话按键显示电路。这对于我们以后认识其它产品功能具有十分重要的作用，也能让我们触类旁通，做到举一反三。

同时，此次实训任务也培养了我们独立思考和团队合作的意识与能力，这在我们以后的学习和生活中也是不可或缺的。在接触一项新东西之前，都要求我们思考其特性，然后根据其特性来入手，逐步深入，化整为零，一步步向最终结果靠近。当然，在设计过程中难免出现各种各样未预知的问题，我们也不能慌张，要冷静分析问题，查阅资料，解决好每一个出现的问题，而这也培养了我们的耐力和恒心。而有时出现的问题可能与实际状况出入较大，甚至有些难以置信，这时我们更应该追根溯源，从问题的差异性和反面来变向思考并解决问题。

1.2设计要求

运用所学的模拟电路和数字电路等知识以及实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片等元件，设计一个具有以下功能的电路：

（1）设计一个具有7位显示的电话按键显示器。

（2）显示器应能正确反映按键数字，显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前显示位，七位数字输入完毕后，电话接通。

（3）扬声器发出“嘟——嘟”接通声响，直到有接听信号输入，若一直没有接听，10秒钟后，自动挂断，显示器清除显示，扬声器停止，直到有新号码输入。

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2方案设计

2.1设计思路

根据实训任务所要求完成的功能，可以知道电路分为以下部分：按键部分、数码管显示部分、扬声器部分以及清零部分。

（1）按键、数码管显示模块：按键的同时要有相应的数码显示，即需要将按键时产生的脉冲信号编译为与数码管显示相匹配的8421BCD二进制码，那么就需要用到编码模块。由于现行的74系列芯片功能已经十分丰富，故可以直接查阅资料利用其功能，而自己不用再列真值表化简逻辑函数了。在这里我用10线—4线优先编码器74LS174芯片来实现编码模块，利用按键按下后产生的脉冲信号将按键对应的十进制数编译为8421BCD二进制码。后将输出的8421BCD二进制码送到移位寄存器和数码管，以存取和显示数字，在这里我采用4位双向移位寄存器74LS194芯片来实现数字的左移。

（2）扬声器模块：按满七个数字后需要使扬声器工作即响铃，可以利用一计数器将输入的数字的个数记录下来，当拨到第七个数字时利用此时计数器的输出端为0111的特点将三个1用一个三输入与门进行与运算，然后利用这个高电平让扬声器工作，这里扬声器用蜂鸣器代替，计数器采用2—5—10进制计数器74LS90。而对于十秒钟的铃声则可以利用555定时器芯片构成一多谐振荡电路，根据3脚输出方程T=0.7(R1+2R2)C计算好相关参数，将输出的脉冲信号送给计数器，然后将计数器的输出端送给等待时间显示数码管即可。

（3）清零模块：利用74LS90芯片计数到十时自动清零的特点，将计数器计数到9时输出的1001中的两个高电平用一个与门输出，则下一时刻计数器清零变为0000，原来与门输出的高电平会变成低电平而产生一个下降沿信号。再用一个计数器并利用这个下降沿信号使其计数输出为0001，此时利用计数器输出的高电平经一非门将低电平信号输送到移位寄存器的清零端来将数码显示清零，即到达了任务的清零功能。

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2.2方案设计电路图

2.2.1设计方案一电路图

个人方案设计的总体框图如图1-1所示： （1） 按键转脉冲下降沿电路 （2） 按键编码及数码管显示电路 （3） 多谐振荡器时钟脉冲产生电路 （4） 清零输入电路

多谐振荡器清零输入电路

按键转脉冲下降沿电路 按键编码及数码管显示时钟脉冲产生电图1-1 个人方案设计的总体框图

工作原理:

电路启动时，数码管全部显示“0”，并等待输入号码。当按下数字时，经过编码会有相应的数字显示，每按下一位数字时产生一个低电平。此低电平经优先编码器编码后送到移位寄存器，移位寄存器就将数字向左移动一位。由于移位寄存器是脉冲上升沿触发，因此按键复位后才会将所按数字显示出来。当输满七个数字时，计数器U1输出的0111（Q3Q2Q1Q0）经三输入与门输出高电平使定时器555组成的多谐振荡电路和蜂鸣器工作，此时计数器U4开始从0000至1001计数，同时等待时间显示数码管会显示计数器U4的输出值即等待时间。在计数器计数到1001时，下一时刻将清零变为0000，此时与门输出将会由高电平变为低电平而出现一个脉冲下降沿。而这个下降沿将使得计数器U5计数为0001即Q0为高电平，利用Q0的高电平经一非门输出低电平使得移位寄存器输出清零，

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