数字拨号器的设计与制作

1、武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书目录1.绪论11.1自动数字拨号器的产生11.2本文中介绍数字拨号器的重点12.系统方案的论证22.1 秒脉冲产生模块22.2 计数模块22.3 译码模块22.4 显示模块22.5 总体电路框图33.单元电路的设计33.1秒脉冲33.2 计数模块53.3译码模块63.4 显示模块94整体电路105. 元件清单116. 电路仿真结果127 扩展138. 小结159.参考文献16151.绪论 现在是一个信息高速发展给的时代，各种电子产品层出不穷，作为信息学院的学生，我们应当学会并掌握设计一些基础电子产品，将所学的理论知识运用到实际生活中，从实践中巩固理论知

2、识加强对理论知识的运用能力。本设计主要是设计一个自动数字拨号器，并用仿真和实物来体现它的功能。我所用的就是自己的手机号码。1.1自动数字拨号器的产生 本文介绍的自动数字拨号器是针对现在生活中的城市“牛皮癣”设计的，面对越来越多小广告给城市建筑物的污染，我们的此款简易数字拨号器可以解决此类现象，通过不断呼入广告号码来达到“占线”目的。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74hc154nt_4. 74ls161等来实现数字拨号器不断重复呼出特定电话号码的功能。 2.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。

3、下面分别简要介绍各个模块的设计思路或功能。 2.1 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秒脉冲信号。2.2 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。2.3 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，但由于买不到数据选择起的材料所以实物是以译码器来做

4、的。2.4 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。2.5 总体电路框图秒脉冲产生计数模块译码模块显示模块 图 2-1 总体电路框图3.单元电路的设计3.1秒脉冲 3.1.1 秒脉冲电路的制作 图3-1-1 秒脉冲发生电路由555振荡器公式 脉冲频率f=，要产生1hz秒脉冲，则(r1+2r2)c2=1.43，令r1=r2=10k, c2=47.7uf, 接入整体电路对脉冲频率进行调整，使其接近1hz，调整得r1=8k， r2=11k, c2=50uf. 3.1.2 秒脉冲电路的工作原理 图3-1-2 555定时器内部结构（1

5、） 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。3.1.3 电路振荡频率 充电过程： 充电时间： 放电过程： 放电时间：脉冲周期：= 所以，脉冲频率 3.2 计数模块用74ls161计数器实现，要拨出我的号码是11位，故需要11进制计数

6、器，利用强制清零法将74ls161设置为11进制计数器。3.2.1 计数过程如图3-2-1，qaqbqcqd = 000000000010000100110100010101100111100010011010图3-2-1 计数器状态图 3.2.2 外部开始与清零 如图3-2-2，脉冲由接地开关j2控制，开关往右拨清零端由与非门的输出控制，开关往左拨，异步清零端接地为低电平，则清零；j2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，开关断开时停止工作。 图3-2-2 外部清零和开始控制3.3译码模块 3.3.1 译码表译码模块是实现计数与输出的转换，由电路功能要求，可得真值表如图

7、3-2-3所示q3 q2 q1 q0输出（十进制）（二进制输出） y3 y2 y1 y0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 130 0 1 1 0 0 1 03 0 0 1 10 0 1 14 0 1 0 00 1 0 09 1 0 0 10 1 0 19 1 0 0 10 1 1 06 0 1 1 00 1 1 15 0 1 0 11 0 0 091 0 0 11 0 0 14 0 1 0 01 0 1 06 1 0 0 01 0 1 1 图3-2-3 真值表真值表可得，3.3.2 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图，现以y1=d3+d5+d7+d9输入为

8、例分析，实现此模块有两种方案：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3-2-4 用74154 实现的译码模块分析：送入七段数码管的信号为所以用四输入与非门的得到输出信号。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3-2-5所示图3-2-5 用数选74150实现的译码模块分析：y1=d3+d5+d7+d9，而74150是反相输出，所以，故d3,d5,d7,d9接低电平，其余的接高电平。3.3.3 两种方案的比较与选择方案一和方案二都能实现

9、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，需要额外的逻辑门芯片种类较多，对每个芯片的利用也不充分，芯片过多也会影响实物接线操作，故淘汰这种方案。（2） 方案二在图3-2-5中卫士电路图简单省略了开关，下图为仅取部分由开关控制来表达这种方案的思路，开关闭合连接电源部分的的（x=0,1,2.，14，15）即接高电平，闭合连接地的连接低电平 图3-2-6 开关控制的译码模块3.4 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，显示电路如图3-2-7所示 图3-2-7 显示电路 4整体电路整体电路图如下所示图4-1

10、 整体电路图 5. 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 1 274ls161 计数器 1 374ls1544-16线译码器147432n或门 2574ls20四输入与非门 4 674ls48显示译码器 1 7lg5011bsr七段数码管 1 8c1电容33uf 1 9c2 电容47uf 1 10 r1,r2 电阻10k 21174ls194移位寄存器11 表格1 元件清单 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。图6-1 仿真图7 扩展如下图所示的扩展电路，显示号码本次课设要求的基本电路只用一个数

11、码管显示电话号码。而扩展电路选用和11个数码管和11个移位寄存器，将所有数字一次显示出来。7.1扩展电路原理简介 如图，扩展电路由脉冲产生模块、计数模块、译码模块及显示模块共同构成，其中译码模块包括移位寄存器。移位寄存器74ls194采用串行输入，串行输出的形式，先由74ls150选出二进制序列输入到移位寄存器右移位串行输入端，在时钟脉冲的作用下实现右移，数字一次依次现实，知道所有数字同时出现在数码管上，之后又循环。如需修改数字显示，只用更该数据选择器输入端的高低电平即可。注：74ls150是反向输出图7-1 扩张图 8. 小结 数字拨号器的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

12、，电路图和仿真都较能比较顺利的完成，而且译码器经过缩减之后改到只用一个。在设计上进行了一定的扩展；在连接电路和纠错上也花了不少时间，。本来设计的是用16选1数选来做的，这样可以实现拨号可调，可惜后来做实物发现买不到所需的元件，只好换方案改成用译码器完成。虽然不能按照理想的那样来做，不过在最后看到自己接线连出来的电路板感觉很开心，没有半途而废也算一种成功了。 课程设计中感觉收获很大，并且深刻的感受到光学好理论知识是不够的，接线一定要小心，否则很容易出错。实际操作考验的不仅是这个，还有动手能力，理论与实际结合的能力，使用软件的能力，以及对实物的分析能力。在做实物的过程中感受到很多乐趣，从剪导线，去皮，布局，插元件，接线这些小事中只有做过的人才能体会到它的难度与乐趣。当然，在制作实物的过程中对于我的动手能力也有了很大的帮助。特别是在电路的连接上。多练几次会越来越纯熟。 虽然用了很多时间和精力，花了好几个夜晚才把仿真和实物做出来，但是当我看到自己的号码在数码管上闪动的时候，一种成就感油然而生。希望以后能有更多的机会体验学习。 9.参考文献【1】王道宪 cpld/fpga可编程逻辑器件应用与开发，国防工业出版社，2004【2】高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计，电