简易公用电话计时器设计（程序仿真+电路图+任务书+说明书）

摘要随着科学技术的迅速发展，我们理工科大学生不仅需要掌握基本理论知识，而且还需要掌握基本电子设计技能和具有一定的科研能力。随着我国电信事业的高速发展，我国的公用电话业务也有了迅速的发展,我国公用电话经历了电话计时计费器、投币电话、磁卡电话、IC卡电话以及智能公话等多种形态。此种电话机和IC卡公用电话现在均采用计时来收取费用，所以我们这种计时器的设计有很广泛的应用范围，实用性很强。本设计是用中小规模集成电路设计一个公用电话计时系统。通过本设计使其完成一下几项基本功能：每30秒计时一次；显示通话次数，最多为99次；每次定时误差小于1秒；具有手动复位功能；具有声响提醒功能.该电话计时器用脉冲电路，计数译码显示电路，复位电路，声响提示电路等电路组成。当通话开始到30秒时，由脉冲电路发出一个脉冲信号给计数译码显示电路使之显示通话次数，同时脉冲还发出一个脉冲信号给声响提示电路使之提示30秒已到，依次过程每30秒计数加一次声响功能提示一次，按复位键同时使计数译码显示电路、脉冲电路清和计时电路清零。关键词计数器；声响提示；脉冲发生器I目录摘要.1第1章绪论.2第2章方案论证与比较.32.1方案一.32.1.1系统设计框图.32.1.2系统设计原理.32.2方案二.42.2.1系统设计框图.42.2.2系统设计原理.42.3方案比较.4第3章单元模块设计.53.1计数译码显示模块.53.1.1计数器.53.1.2译码器.73.1.3七段显示数码管.93.1.4计数译码显示电路及工作原理.103.2脉冲电路模块.123.2.1555定时器.123.2.2脉冲发生器.143.3声响提示电路模块.163.4计时电路模块.173.5复位电路模块.20II第4章电路仿真与调试.214.1软件介绍.214.2单元电路仿真.214.2.1计数译码显示电路.214.2.2脉冲电路.224.2.3声响提示电路.244.2.4计时模块.25总结.27参考文献.28附录1整机原理图.29附录2元器件明细表.30第0页共30页第1章绪论20世纪末，电子技术获得了飞速的发展在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。电话是人们日常生活中非常重要的通信工具，自安东尼奥.梅乌齐发明电话随后的一百多年来科技发展日新月异，到21世纪人们已经离不开电话，并相继出现了多个电信业务公司比如中国电信、中国移动、中国联通、中国铁通等电话运营公司。打电话就得付电话费，电话计费是按通话时间的长短来计算的，如果电话的计时器计时不准确或快或慢这都将影响到使用者和电信公司的利益。我们经常看到新闻报道公用电话计时器存在猫腻，一些公话超市商家暗改电话计时器多收费，将电话机的计费器调快了10秒钟左右，也就是50秒等于1分钟。现在一部公用电话市话费，每分钟一般是两角，赚取的利润是8分，这还不算调快的这10秒钟。如此一算，就可以知道10秒钟是3分钱左右。一部公用电话的通话时间如果以一天6个小时计算，就有10.8元的“额外”收入。如果一个话吧开通5部电话，一天就多赚50元左右。据业内人士介绍，由于公用电话的布点密集，竞争激烈，商家大多采取调快计时器的手法或通过互联网的通信方式以此超时间收费和降低运营成本。通过调查这些公话超市一般装有两个计时器，平时用调过的计时器收费，检查时用未调过专门应付有关部门的检查。近年来，公用电话计时计费装置备受争议。所以我们需要计时精度高，不易被篡改时间的计时器，基于这种情况我们设计了一个公用电话计时器，该电话计时器计时误差小于一秒，提高通话计时准确性是提高电话使用率的有效手段。这种电话计时器的出现将大大改善如今面临的公话超市乱收费的情况，我国的公用电话用户比较多，所以开发这种电话计时器是很有发展前景的，这种电话计时器安装可以改善公众对公用电话超市的印象。本电话计时器采用数字电路设计，由计时电路，声响提示电路，计数电路，复位电路构成。具有计时准确、工作可靠、线路简单、制作容易、成本低廉等优点适合大面积推广，公用电话计时器有了声响提示功能这可第1页共30页以使通话者更好的把握通话时间节省电话费用。第2页共30页第2章方案论证与比较简易公用电话计时器按计时长短的可调性分类可以分为计时可调和不可调两类，本设计提供了计时可调和计时不可调两种设计方案，可以根据设计要求对比两种方案在电子线路设计、元器件选取等方面的优缺点后选出适合于本设计的最佳方案。2.1方案一2.1.1系统设计框图分频器标准信号源30秒定时电路计数器译码显示电路声响提示电路复位电路图2-1简易公用电话计时器方案一2.1.2系统设计原理本设计主要有标信号源，分频器，30秒定时器，计数器译码显示，声响提醒等电路组成，其工作原理是：当按下复位按键时，复位电路保证30秒定时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，30秒定时器的功能时每30秒输出一个脉冲，该脉冲被送到计数译码器显示电路，便显示出通话次数；同时该脉冲被送到声响提醒电路，可控制声响时间及声调，实现声响提醒功能。该设计分频器，30秒定时器主要由12位异步二进制计数器/分频器CD4040来实现，通话次数计数器显示电路由二位十进制计数器完成，可采用中规模集成计数器CD4029、74LS47组成，声响提醒电路由555集成电路组成。第3页共30页2.2方案二2.2.1系统设计框图声响提示电路计时电路计数器脉冲电路复位电路译码显示电路图2-2简易公用电话计时器方案二2.2.2系统设计原理该设计主要由复位电路、计数译码显示电路、脉冲电路、声响提示电路、计时电路组成，其工作原理是：当按下复位键后计数译码显示电路、脉冲电路、计时电路同时清零，松开复位键后计时开始，当计时电路显示第一个30秒时，脉冲电路向计数器和声响提示电路同时发送一个脉冲，声响提示电路报警，计数译码显示电路显示1表示第一个30秒计数一次。第2个、第3个、第4个第99个30秒对应计数译码显示电路显示2、3、499，按下复位键后计数译码显示电路、脉冲电路和计时电路同时清零。2.3方案比较经过多方面的分析与论证，方案一设计复杂，所用元器件种类繁多，误差大，在设计方面没有设计计时电路，不能直观反应出所用时间这样就会增大误差，方案一中有一个30秒定时电路这就限制了该电路的定时时间只能是30秒不能任意更改。方案二所用元器件较少，电路简单，相对于方案一增加了计时电路，这能更好的反应出定时时间的准确性，更改脉冲电路的电容，电阻等可以随意改变定时时间，方案二比方第4页共30页案一更具灵活性，综合以上原因这次设计当采用方案二。第5页共30页第3章单元模块设计3.1计数译码显示模块两片同步可逆十进制计数器74LS192，两片74LS248译码器和两片FJS5101AH数码管共同构成简易公用电话计时器的计数译码显示模块。第二片74LS192计数器接入脉冲在进位输出端()端取得矩形脉冲，作为第一个计数器的时钟输入。计数器COTU接成8421BCD码十进制形式，其输出端与74LS248译码器的相应输入端连接，译码器的输出端再与FJS5101AH数码管相连，共同构成计数译码显示模块。3.1.1计数器计数器是典型的时序逻辑电路，它是用来累计和记忆输入脉冲的个数。计数是数字系统中很重要的基本操作，集成计数器是应用最广泛的逻辑部件之一。计数器种类较多，按计数器中触发器动作的时序可分为同步计数器和异步计数器；根据计数制的不同，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等。此设计采用同步可逆十进制计数器74LS192，具有双时钟，异步清零，预置数等功能，采用8421BCD码计数，通过不同的连接方式，74LS192可以实现四种不同的逻辑功能，而且还可借助CLR(MR)端对计数器清零（高电平有效），LOAD()端将并行置入控制端（低PL电平有效）当CLR(MR)=0、LOAD()=0时预置输入端D、C、B、A的数据送至输出端，PL即Q3Q2Q1Q0=P0P1P2P3。UP（CPU）端、DOWN(CPD)端是加减计数输入端，计数脉冲从UP(CPU)端或DOWN(CPD)端输入，每到来一个脉冲上升沿十进制输出数据就改变1。如果UP（上升沿有效）端接CP输入，DOWN（上升沿有效）端接高电平计数器就加1，反之DOWN端接CP输入，UP(CPU)端接高电平计数器就减1，CLK(MR)端是异步清零端，()端用于同步借位输出（低电平有效）。减法计数时进入0000状态后有负脉BOTCD冲输出，脉宽为一个时钟周期。()端用于同步进位输出（低电平有效），加COTU第6页共30页法计数时，进入1001状态后有负脉冲输出，脉宽为一个时钟周期。74LS192引脚排列如图3-1所示，进位波形如图3-2所示。图3-174LS192引脚图图3-274LS192进位波形图74LS192芯片的具体功能如下表所示：表3-174LS192真值表输入输出清零CLR(MR)置数PLCPD(UP)CPU(DN)P3P2P1P0Q4Q3Q2Q1功能10000清零00dcbadcba置数011上升沿Q4Q3Q2Q1加法01上升沿1Q4Q3Q2Q1减法74LS192加法计数的状态转换表如下表所示：第7页共30页表3-2加法计数转换表加法计数（进位）输入脉冲数0213456789Q30000000011Q20000111100Q10011001100输出Q00101010101减法计数（借位）计数器的级联使用一个十进制计数器只能表示09十个数，为扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，所以可以选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。图3-3是由74LS192利用其进位输出控制CO高一位的UP端构成的加计数级联图，可以实现1010100进制（“00”“99”）的计数。如果要构成减计数电路，则利用其借位输出()控制高一位的BOTCDDOWN(CPD)端，实现（“99”“00”）的减法计数，如果计数初始值为0099其中一个数，则必须先在输入端AD预置所要开始计数的初始值，令()0，将此初LP始值预置完成，此后重新置()=1。LP图3-3加计数级联图3.1.2译码器74LS248为有内部升压电阻的BCD-7段译码器/驱动器，共有54/74248和54/74LS248两种线路结构形式，74LS248是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码-七段码译码器，74LS248如图3-4所示。第8页共30页1.74LS248引脚图图3-474LS248引脚图2.74LS248引脚功能74LS248芯片，其中A,B,C,D为译码器的输入端,ag为输出端,/为灭灯BIRO输入/灭零输出端，为灭零输入端，为试灯输入端，它们是为了便于使用而RBILT设置的控制信号。只要灭灯输入信号（/）和试灯输入信号（）为高电平IRBOLT（/也可悬空，下同），就可对输入为十进制数115的二进制码BIRO（00011111）进行译码。如果、和/均为高电平，则译码器对输入LTI十进制数“0”的二进制码（0000)进行译码。当灭灯输入（)直接接低电平时，不BI管其他各输入端为何状态，各段输出ag均为低电平，数码管所有发光段均熄灭。当灭零输入（）和ABCD输入端为低电平，而灯测试输入（）为高电平时，所有RBILT各段输出ag均为低电平，使数码管全灭，不显示“0”字形，同时灭零输出（）变为低电平（响应条件），用以指示译码器正处于灭零状态。当试灯测试输入O（）加入低电平，并且/端为开路或保持高电平时，所有各段输出agLTBIRO均为高电平，数码管显示数字“8”。利用这一功能可用来检查74LS248和数码管七个发光段的好坏。其逻辑功能如表3-3所示。第9页共30页表3-374LS248引脚功能输入输出十进制或功能LTRBIABCD/IRBOabcdefg011000011111110110001101100002100101110110131001111111001410100101100115101011101101161011010011111710111111100008110001111111191100111110011101101010001101111101110011001121110010100011131110111001011141111010001111151111110000000灭灯BI00000000灭零R10000000000000试灯LT0111111113.1.3七段显示数码管在数字系统中常常需要将测量或处理的结果直接显示成十进制数字。为此，首先将以BCD码表示的结果送到译码器电路进行译码，用它的输出去驱动显示器件，由于显示器件的工作方式不同，对译码器的要求也就不同，译码器的电路也不同。数字显示方式目前以分段式数码管应用最普遍，最常用的是七段式数码管，分段式数码管是第10页共30页利用不同发光段组合的方式来显示不同数码的，它的优点是工作电压低（1.53V），体积小，寿命长，响应速度快（1100ns），工作可靠。因此，为了使数码管能将数码所代表的数显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段。数码管与译码器连接如图3-5所示。图3-5数码管与译码器连接图数码管与译码器有共阴和共阳两种接法，此图是用74LS248驱动共阴极数码管，译码器高电平有效（即=1、=1、/=1）。例如，对于8421BCD码的0011状LTRBIRBO态，对应的十进制数为3，则译码驱动器应使a、b、c、d、g各段点亮。0100状态，对应的十进制数为4，则译码器应使f、g、b、c各段点亮。即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出，这是分段式数码显示电路的主要特点。3.1.4计数译码显示电路及工作原理计数译码显示电路如图36所示，此电路是由数码管、译码器、十进制计数器等组成，是公用电话计时器的重要组成部分。第11页共30页图3-6数码管工作原理图其工作原理：计数译码显示电路是由两个74LS192芯片构成的二位十进制计数器（组成的1010=100进制计数器），两个七段显示译码器，两个共阴极数码管组成的。将个位芯片74LS192的()端连十位的UP(CPU)端，个位芯片74LS192的(BOTCDCO)端连DOWN端进行级联计数，当30秒到后由脉冲电路输出的脉冲信号CP来到TCUUP（CPU）端，DOWN(CPD)端接高电平就是加法计时，（用8421BCD码前10个状态00001001来表示09这10个数码，也就是，当计数器到第9个脉冲后，若再来一个脉冲，计数的状态必须由10010000完成一个计数循环。）输出端QDQCQBQA=0001，74LS248的4线代码输入AD（输入8421BCD码）输入0001，74LS248输出0110000数码管就显示1（74LS248输入11111101110011数码管对应显示09完成一第12页共30页个计数循环）。当个位计数器CU(CPU)端逐个输入计数脉冲CP，个位的74LS192开始逐个加法计数，在第10个脉冲CP到来后个位的74LS192的状态由10010000，同步进位输出端()从0到1此上升沿使十位的74LS192从0000开始计数直到第100个脉冲COTU作用后两片计数器由10011001恢复为00000000完成一次99次的计数循环。3.2脉冲电路模块在选择脉冲发生器的时候想到了许多的东西，比较了一些器件，如：用与非门电路构成的触发器、石英晶体振荡器、555时基电路芯片，在经过三者的比较中发现如果用触发器电路则电路很复杂，且成本也很高。用石英晶体振荡器够成秒脉冲发生器的话，其精确度很高，技术要求高，在电路的整体设计上繁琐复杂，成本也较高。用555时基芯片做的秒脉冲产生器，不仅电路简单，而且成本也很低，产生的脉冲信号也很稳定，只需要很少的外围元件就能够完成其发生装置。所以最后选择了用555集成芯片（NE555）来作为脉冲发生器芯片。3.2.1555定时器555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种中规模集成器件，外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的单稳电路。集成电路555并不是一种通用型的集成电路，但是它却可以组成上百种实用电路，可谓变化无穷，故深受人们欢迎。555定时器内部结构如图3-8所示，主要由以下几部分组成。电阻分压器：由3个阻值均为5K的电阻组成。电压比较器：由C1和C2组成，当控制输入端悬空时，C1和C2的基准电压分别是和。VC321基本RS触发器：由两个与非门G1和G2构成，对两个比较器输出的电压进行控制。放电三极管VT：VT是集电极开路的三极管，VT的集电极作为定时器的引出端D。缓冲器：由G3和G4构成，以提高电路的负载能力。其参数如下：电源电压4.5V18V。第13页共30页输出驱动电流为200毫安，可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。作定时器使用时，定时精度为1。作振荡器使用时，输出的脉冲的最高频率可达500千赫。其真值表如表3-4所示。a)555集成电路引脚排列b)TTL电路555电路结构图3-7555定时器表3-4555定时器真值表RESTTHRTRIOUTTD状态0XX0导通1Vc32Vc310导通1不变不变1Vc32Vc311截止11截止555定时器为双列直插式8引脚封装，其引脚功能为：1脚为接地端；2脚为低电平触发输入端；3脚为输出端；4脚是复位端；5脚为电压控制端(加控制电压时，可改变C1，C2的参考电压，该端不用时一般通过电容接地，以免旁路高频干扰)；6脚是高第14页共30页电平触发输入端；7脚是放电端；8脚是电源端。工作原理：当=0时，定时器OUT输R出为0。当=1时；（1）当高电平触发输入端，同时低电平触发输入端RTHVc32时，比较器C1输出低电平；C1输出的低电平将基本RS触发器置为0，使得TVc3定时器的输出OUT为0，同时放电管VT导通。（2）当高电平触发输入端，THVc32同时低电平触发输入端，比较器C2输出为低电平；C2输出的低电平将基本TRVc31触发器置1，即Q=1，使得定时器的输出OUT为1，放电管VT截止。（3）当高电平触发输入端，同时低电平输入端，定时器的输出OUT和放电管VT的THVc32TRVc3状态保持不变。3.2.2脉冲发生器由555定时器构成一个脉冲发生器，多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。该电路具有两个暂稳态，暂稳态1的维持时间即输出V0脉冲的正向宽度：(3-1)CRT)(7.0211暂稳态2的维持时间即输出V0的负向脉冲宽度：(3-2)22.通过电容的充电和放电使两个暂稳态相互交替从而产生自激振荡，不需要外加触发信号,所以两个暂稳态维持时间就是振荡信号的周期。电路工作其实就是在两个暂稳态来回转换，改变R1、R2、电容C等定时元件数值的大小可以调节振荡频率。如果R1、R2、C一定时也可以调节滑动变阻器的电阻大小改变振荡频率，脉冲电路如图3-8所示。第15页共30页uc2/3VD1/0tt0T12t1t2ua)脉冲电路b)工作波形图3-8脉冲发生电路当RV1=0时，电容充电时间：(3-3)CRTW)(7.0211电容放电时间：(3-4)22.所以周期为：(3-5)CRTW)(7.0211其振荡频率：(3-6)4121)(./Vf因为是30秒计时一次，所以周期30秒。选取R1=100、R2=190K、RV1取16K，R1和R2的接点与7脚放电端相连，电压控制端不用，通常外接0.01uF(C2)电容对C4起保护作用，根据频率可得：4121)(7.0/1CVTf=(3-7)4C(.RnF307接通电源后，VCC通过R1、R2和RV1对C4充电，Uc上升。开始时Uc，即高Vc31电平触发端TH，低电平触发端，定时器置1，放电管截止，振荡器Vc32TVc3第16页共30页输出OUT=1。随后Uc越充越高，当Uc时，高电平TH。低电平触发端VC32Vc32定时器复位，放电管饱和导通，C经过RV1经VT放电，振荡器输出TRVc31OUT=0。Uc下降.当时，又回到高电平触发端，低电平触发端VUC31CTH32，定时器又复位，放电管截止，振荡器输出OUT=0，C停止放电而重新充电，31如此反复充放电形成振荡波形，通过555定时器3脚将方波信号输入到计数译码显示电路触发使计数器开始计数。3.3声响提示电路模块该声响提示电路是由555定时电路组成的音频振荡器构成，用来产生声响提示。脉冲电路产生的方波信号控制继电器的开合状态，从而控制+5V电源对声响提示电路的充放电使声响提示电路输出高低电平（高电平使蜂鸣器发出声响）。该电路中用到了继电器它起到了开关的作用：高电平导通，低电平断开。其声响提示电路如图3-9所示。图3-9音响提示电路由于脉冲电路通过时间继电器对声响提示电路进行控制，所以脉冲电路的充电时间和放电时间就是声响提示电路的充放电时间。第17页共30页电容充电时间：(3-8)81981)(7.0CRVTWS3电容放电时间：(3-9)8192)(.7当脉冲电路输出的高电平到来时继电器导通+5V电源对声响提示电路供电，由于脉冲电路前13秒充电输出高电平，后17秒放电输出低电平，所以继电器在前13秒是导通的，电源经R8、R9对电容C8充电，555定时器的3脚(OUT)输出高电平，其值接近于电源电压，7脚(DIS)内的放电管截止，喇叭鸣叫。随着电源给电容C8充电，电容上的电压逐渐上升，当到达比较上限时，使555的3脚输出变为低电平，其值接近V32于电源负极，7脚内的晶体管变为饱和，电容C8放电，其电压开始逐渐下降。当2脚（）、6脚(TH)的电压下降到比较下限时，使555的3脚重新输出高电平，TR1与此同时7脚内的晶体管截止，电容重新开始由电源+VCC经电阻R8、R9充电喇叭再次鸣叫，从两次喇叭鸣叫的时间间隔刚好是30秒正是一个周期，电容C6起到了防止交流信号干扰的作用。取R8=27K、R9=200、C6为0.01uF，所以根据频率公式得：CTf)2(7.0/11(3-10)2(7.0/438RTnF03.4计时电路模块振荡器是计时电路的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了计时电路的精准度。一般来说，振荡器的频率的越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。根据器件不同,可有两种方案。1.石英晶体振荡器石英晶体振荡器如图3-10它的特点是振荡频率准确，电路结构简单，频率易高调整。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后的稳定，这种压电谐振的频率就是晶体振荡的固有频率。第18页共30页图3-10晶体振荡器图3-10所示电路振荡频率是32.768KHZ，把石英晶体串接于由非门1、2组成的振荡反馈电路中，非门3是振荡器整形缓冲级。凭借与石英晶体串联的微调电容，可以对振荡器频率作微量的调节。2.采用555定时器构成的多偕振荡电路振荡器电路选用555构成的多偕振荡器如图311所示，其中的电位器可以微调振荡器的输出频率。图3-11多谐振荡器比较：秒信号发生器是计时器的重要部分，它的计时精度和稳定性直接影响了电话计时器对30秒报警一次的判断，但是我们考虑到用石英晶体振荡电路时分频电路用的元件较多且价格较贵，而用555构成的电路元件容易得，电路简单且易于实现，所第19页共30页以选用多谐振荡器构成的计时电路。该计时电路是由二位十进制计数译码显示电路和秒脉冲电路组成。相关芯片在前面已经做过介绍，其功能原理与计数译码显示电路、脉冲电路的原理是一样的。秒脉冲电路是由555定时器构成的多谐振荡器组成的，该振荡器每1秒振荡一次所以脉冲信号频率为1HZ。取R12=180K,R13=10K,RV2=16K,由频率公式得：CRVTf)(7.0/1121（3-11）)(7.0/2133nF5计时电路如图3-12所示。图3-12计时电路由多谐振荡器构成的秒脉冲发生器的信号从计数器74LS192的UP(CPU)端（上升沿有效）输入触发74LS192使其开始计数，其输出端QDQCQBQA=0001，74LS248的4线代第20页共30页码输入AD（输入8421BCD码）输入0001，74LS248输出0110000数码管就显示1（74LS248输入11111101110011数码管对应显示09完成一个计数循环）。当个位计数器CU端逐个输入计数脉冲CP，个位的74LS192开始逐个加法计数，在第10个脉冲CP到来后，个位的74LS192的状态由10010000，同步进位输出端()从COTU0到1此上升沿使十位的74LS192从0000开始计时直到第100个脉冲作用后，计数器由10011001恢复为00000000完成一次99秒的计时循环。3.5复位电路模块根据设计要求，在每次通话之前一定要清零。当复位按键按下时计数译码显示电路，脉冲电路，计时电路都被清零。如图3-13所示。图3-13复位电路该复位电路接1.66V的电源，当按下复位键后，电源瞬间同时加到脉冲电VC31路的高低电平触发端，由于、，定时器置位，放电管截止，CVCTH32TR停止放电而重新充电经过充放电形成新的振荡波形。计数器和计时器都是采用74LS192芯片当按下复位键后给芯片的清零端CLR（高电平有效）加一个高电平使其清零。第21页共30页第4章电路仿真与调试4.1软件介绍本设计采用的是软件Mulitisim10.0来进行的仿真，NIMultisim10是美国国家仪器公司（NI，NationalInstruments）最新推出的Multisim最新版本。目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块。Multisim、PCB设计软件Ultiboard布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分有增强专业版（PowerProfessional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。NIMultisim10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字、电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。4.2单元电路仿真4.2.1计数译码显示电路当脉冲电路输入频率为3.3HZ的信号时，加法计数器每30秒计数1次。如图4-1所示，在3.3HZ的信号源作用下，每30秒给UP端一个上升沿信号触发使其计数。第22页共30页U374LS248DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U474LS248DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U574LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U674LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14VCC5VVCC5VVCC5VR110kU1ABCDEFGCKHU2ABCDEFGCKHR102kGND59GNDVCC616056553525150494847464544342414037363534332V13.3Hz5VVCC102VCC图4-1计数译码显示电路4.2.2脉冲电路30秒计数一次脉冲电路的周期应为30秒，当接通电源后VCC经R1、R2、R3对电容C1充电，脉冲电路仿真如图4-3所示。第23页共30页U7LMC555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2VCC5VR1100R2190kR3Key=A32kC1307nFIC=10VC210nF14230VCC图4-2脉冲电路开始仿真后前13秒输出高电平，后17秒输出低电平图4-3脉冲电路波形第24页共30页4.2.3声响提示电路声响提示电路如图4-4所示VCC5VKK2EDR201A05R327kR4200C4100nFC5100uFU8SONALERT200HzC3200nFU9LMC555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI223fVCC1U7LMC555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI250%R1Key=A32kR5190kC210nFC1307nFIC=10VVCC5VR21001011VCC9870XSC1ABCDGT0546图4-4声响提示电路图4-5声响提示电路仿真波形仿真波形如图4-5所示，当脉冲信号为高电平时继电器导通电源对声响提示电路第25页共30页充电过13秒后脉冲信号输出的是低电平继电器断开，声响提示电路UC为低电平，输出端也为低电平持续17秒后脉冲电路输出高电平继电器导通对声响提示电路充电输出高电平喇叭鸣叫。4.2.4计时模块计时电路是由计数译码显示电路和秒信号发生器组成如图4-6所示，555定时器构成的秒脉冲发生器产生周期为1秒的脉冲信号触发计数器加法计数，将计数器的数据传给译码器，译码器再驱动数码管输出。秒脉冲发生器的输出波形如图4-7所示。U1074LS248DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U1174LS248DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U1274LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U1374LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U14LMC555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VR610k50%R11Key=A32kR12180kR1310kC110nFC315nFIC=10VU15ABCDEFGCKHU16ABCDEFGCKHR1410kGND32GND31VCC302528VCCVCC272624232201918171615141312110987654321VCC0029图4-6计时电路第26页共30页图4-7秒脉冲波形第27页共30页总结此次毕业设计我们学到了许多的新知识，增强了我们的动手能力，给生活增添了快乐，它同时也告诉我们应该与相互帮助、相互团结的团队精神。就此设计，是对我们三年来所学的知识进行全面的总结，明白自己学到了什么，还缺少什么，找到自己的不足之处，