投币公用电话 课设.doc

1.摘要 本次设计的任务是设计出投币电话机的控制电路。当投有硬币后，此时秒脉冲发生器开始工作，输出秒脉冲信号。十六进制加法计数器74LS161芯片在接收到秒脉冲信号时开始计数，该电路可用四片74LS161来实现。市话模式下通话时间为3分钟共180秒，十六进制加法计数器计到160秒时输出一个信号，送到剩余时间控制电路完成下一步功能。控制电路在160秒通话期间内进行计数，当超过160秒，红灯亮并且开始倒计时。3分钟过后，当脉冲切断，通话也随之切断。减法器的作用是在电话最后的20秒用来控制译码显示电路显示剩余时间，每过1s自动减1。译码显示电路接收减法器的信号用来显示电话的最后20s时间，并且开始倒数显示，此次实验因设备局限性将选择使用数字电子实验箱上的七段译码显示电路。电话通话3分钟由预置时间电路完成。3分钟过后，自动切断电源，所有电路均不工作。 关键字：计数器 秒脉冲发生器 控制电路 2.综述 投币电话作为一种公共通信工具，给人们的日常生活和工作带来了极大的方便。投币电话控制器的设计思路与自动售货机和投币洗衣机等这类机器的控制思路大致相同。因此，了解投币电话的控制对于使用和维护这类设备都有着一定的现实意义。 随着我国经济不断发展，人们对于自动售货的需求越来越大。从自动售货机，到投币公共电话，再到公共汽车投币，话费充值机等等，自动投币项目相关行业越来越被重视。本设计通过对于投币公共电话控制器基本功能的分析与设计，给出了实现自动投币及时间控制的方案。通过对于各个方案的讨论，仿真，验证可以进一步了解，熟悉此类电路的设计与运用。 3.各单位电路的设计及其参数计算 3.1投币电话控制器的整体框架 根据投币电话控制器的设计任务和要求，及其概述中介绍的电话控制器电路的基本组成可知，投币电话控制器是由555秒脉冲发生器、可逆加减计数器、控制电路、译码显示电路、定时电路组成。因而，投币电话控制器的方案框图为图3-1所示。 图3-1 3.2秒脉冲发生器 秒脉冲发生电路是由555定时器和若干电阻和电容原件组成的多谐振荡器来实现的。多谐振荡器是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常作为脉冲信号源。我们用555定时器构成一个周期为1s的多谐振荡器来实现投币电话控制器的计时功能。其输出周期为T=（R1+2R2）C Ln2≈0.7（R1+2R2）C的脉冲信号。 图3-2-1 图3-2-2 阈值输入 阈值输出 复位 输出 放电管T X X 0 0 导通 2/3VDD 1/3VDD 1 1 截止 2/3VDD 1/3VDD 1 0 导通 2/3VDD 1/3VDD 1 保持原态 保持原态 表3-2-1 多谐振荡器的特点：（1）电路没有稳态，只有两个暂稳态。（2）通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，产生自激振荡，无需外触发。（3）输出周期性的脉冲信号。 电路的工作原理为：接通电源瞬间t=0时，电容C来不及充电，C为低电平；此时，555定时器内R=0，S=1，触发器置1，即Q=1，输出U0为高电平。同时，由于Q=1，放电管V截止，电容C开始充电，电路进入暂稳态。充电电流由，电容两端电压随充电按指数上升，充电时间常数为。电容上电压上升正向阈值电压时，555定时器复位输出低电平，放电管导通，充电结束。定时器输出为低电平时，放电管导通，电容放电。放电电流由，电容两端电压随放电从正向阈值电压开始指数规律下降，放电时间常数。电容上电压下降到反向阈值电压时，定时器输出高电平，放电管截至，放电结束。电容放电结束，电路又开始新一轮的充放电。充电从到结束，放电从到结束，此电路没有稳态，只有两个暂稳态，交替变化，输出连续的矩形波脉冲信号。 3.3计数器 方案一：由于通话时间为3分钟共180秒，使用3个74LS192组合可完成180s计数。74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。 LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出。BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。 图3-3-1 图3-3-2 ????????????? 输入 ???? 输出 MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 ?1 ?× ?× ?× × × × × 0 0 0 0 ?0 ?0 ?× ?× d c b a d c b a ?0 ?1 ? ?1 × × × ×