脈沖按鍵撥號電路設計(2013年10月)

《電子電路課程設計》

脈沖按鍵撥號電路的設計盧慶莉編寫2023/2/3一、課程概況簡介二、課題技術指標三、設計提示四、電路調測提示主要授課內容:2023/2/3一、課程概況簡介課程名稱:電子電路課程設計（32學時，兩周）

課程性質:必修（2學分）教材: 《電子電路課程設計》張豫滇編教學目的:1.提高模擬電路、數字電路理論和實驗的綜合能力。2.掌握綜合型電子電路的設計、裝配和調測方法。3.掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法。4.提高設計報告的撰寫能力。5.全面培養學生科技工作素質。2023/2/3教學進程：1.設計要求和提示（在實驗室教師授課，半天）查閱資料、設計電路（同學獨立完成，1天半）。2.講述裝配方法和調測要求（2學時）。3.調測（第一周星期三至第二周星期三）。4.驗收（第一周星期三至第二周星期四）。5.撰寫報告（第二周星期五）、講評、收尾、衛生工作。2023/2/3教學方法：1.教法：①在實驗室集中，分3次講解。

*電路設計提示。

*裝配要求、調測方法。

*

實驗報告撰寫要求。

②輔導實驗、最后逐一驗收。2.學習方法：

*認真自學《電子電路課程設計》相關章節。

*獨立完成設計。

*獨立裝配、調測、撰寫設計報告。2023/2/3課程紀律：1.缺少實驗達三分之一以上無成績，必須重修。2.設計報告必須手寫，不得用打印機打印。3.預習報告和設計報告抄襲他人者，報告成績按0分論處。4.遲到、早退3次成績降檔。成績評定：1.評分項目：預習報告、裝配水平、調測水平、完成指標、報告、其他。

2.成績分檔：優秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必須重修，沒有補考。2023/2/3二、課題技術指標2.1設計課題名稱

脈沖按鍵撥號電路2.2技術指標(P96課題六)

1、整體功能要求脈沖按鍵撥號電路的功能是,當按下0～9鍵盤中的某一鍵時,電路將產生一組與按鍵相對應的一串脈沖，同時顯示電路顯示出所按鍵盤的數值。2023/2/3盧慶莉編寫2009年8月2、系統結構要求

脈沖按鍵撥號電路的結構要求如圖1所示。鍵盤由標0～9自復鍵組成，每當按下其中一個鍵時，由脈沖產生電路識別鍵號并產生與鍵號對應的一串序列碼。數字顯示電路用于顯示撥出的鍵號數值。2023/2/33、技術指標（1）鍵盤值為0～9，按某一鍵后，發出一串序列碼，序列碼為含有與鍵值相同周期數的脈沖串（例如，按“5”鍵后發出5個周期的脈沖信號），鍵值為“0”的發出10個周期的脈沖。（2）未按任何鍵時，脈沖發送端輸出低電位。2023/2/3（3）具有四位數字顯示，要求用動態方式顯示。（4）當前的鍵值顯示在數碼管最低位（最右側一位），再次按鍵后之前的鍵值左移一位（例如：共輸入2468四個鍵值，應先在最后一位顯示“2”，再依次顯示“24”、“246”，最后顯示“2468”）。（5）發送脈沖碼元單元為1ms,發送信號為TTL電平。2023/2/34、擴展指標*

先存入并顯示4位數碼，按“確認”鍵后，再自動將4組串行序列號相繼發出。5、設計條件（1）電源條件：使用+5V電源。（2）可供選擇的元器件范圍，請參看下面的元件清單。2023/2/32023/2/3（1）設計策略（參見教材1.2小節）①自下而上,先局部后整體（試湊法）。②自頂向下,由粗到細,逐步細化（系統法）。③圍繞核心器件設計。④多種方法的綜合運用。1、系統方案設計提示三、設計提示2023/2/3(2)本課題系統方案設計

本系統選擇自頂向下,由粗到細,逐步細化（系統法）的方案設計,頂層的設計框圖如下:2023/2/32、技術分析(根據框圖需要采用功能電路分析)（1）按鍵電路。（2）編碼電路。（3）BCD碼移位寄存電路。（4）動態顯示譯碼器及顯示電路。（5）系統時鐘產生電路。（6）序列信號產生電路。2023/2/3（1）編碼電路需要自行設計。（2）脈沖個數控制電路。（3）BCD移位與顯示電路

3、分析技術難點4、關鍵性電路脈沖個數控制電路2023/2/3四、單元電路設計提示1、按鍵及編碼電路①參考74LS147譯碼電路。②參考本教材P89課題四十翻二運算電路。③參考電工電子實驗教材“CUPL語言及開發軟件使用”。④參考P171課題二十四密碼鎖“2.按鍵錄入電路”。（1）參考資料2023/2/3盧慶莉編寫2009年8月（2）設計思想

本電路中有十個開關按鍵,分別對應0～9這十個數字,其中如果“0”鍵被按下,產生的BCD碼為1010,其余9個數字的BCD碼與十進制相對應。①輸出信號說明2023/2/3盧慶莉編寫2009年8月②按鍵設計

按鍵設計采用十個開關和10個1K的電阻構成。如下圖所示。當“0”鍵按下時，“0”線=0V；當“0”鍵放開時，“0”線=高電平（+5V）。2023/2/3③編碼器設計

1）設計原理

按鍵輸入10個數字鍵，分別對應于0～9。按其中某一鍵后由二-十進制編碼電路分別轉化成相應的8421

BCD碼，這樣的電路所完成的功能完全是起著翻譯的作用。

2）設計方案選擇*方案一：采用74147芯片（即：10-4線優先編碼器）實現0～9轉化成為8421BCD碼。74147的功能表如下所示。2023/2/32023/2/3按鍵編碼電路2023/2/3*方案二：編碼器采用可編程邏輯器件GAL16V8實現。2023/2/3編碼器電路:A.由可編程器件GAL16V8及少量門電路實現。完成按鍵值到存儲數據和計數預置數數據的轉換；注意按鍵“0”時顯示“0”，發10個脈沖。建議：

GAL的數據輸出不用組合邏輯方式，采用觸發器方式。根據鍵值轉換表寫出GAL輸出與輸入關系的次態激勵方程。一片GAL的內部資源不夠，可外部添加組合電路。2023/2/3B．給出數據存儲和預置數控制信號：按下任一鍵后同時給出74194的CLK1移存信號和74191的LD置數信號。GAL編程舉例(邏輯方程):S3.D=!IN0#!IN8#!IN9;S2.D=………;S1.D=………….;S0.D=!IN1#!IN3#!IN5#!IN7#!IN9;CLK1.D=IN0&IN1&IN2&IN3&IN4&IN5&IN6&IN7&IN8&IN9;LD.D=!(S3#S2#S1#S0);2023/2/3按鍵及編碼電路圖2023/2/3（1）參考74LS194器件說明。（2）參考本教材P98圖6-31說明2、按鍵移位寄存電路2023/2/374194移位寄存器的管腳圖和功能表：

四位串入?并入—串出?并出雙向移存器注意:左移?右移的說法。

右移：Q0→Q3（0to3的移位）；

左移：Q0←Q3

（3downto0的移位）。2023/2/32023/2/32023/2/39、動態譯碼及顯示電路（1）《電工電子基礎實驗》教材“7.6譯碼與顯示電路”。（2）參考74LS13974LS48及4位動態數碼管資料。（3）參考74LS161。（4）參考電子文檔《電工電子實驗技術》。2023/2/3盧慶莉編寫2009年8月BCD碼移位寄存電路和實現顯示當前數字的數據選擇器2023/2/3顯示譯碼電路(動態顯示):2023/2/310、系統時鐘產生電路（1）參考555定時器電子文檔。（2）參考由555定時器構成的方波振蕩器。（3）參考由555定時器構成的其它激振蕩器。2023/2/3時鐘電路:時鐘頻率直接影響顯示和脈沖發生電路的時鐘信號,為選取合適的電容和電阻,達到本設計的頻率要求1KHz,實現電路用555構成時鐘電路.根據定時器確定信號頻率的公式:T1=0.7(RA+RB)C,T2=0.7RBC選取C=105PF=0.1μf(104),RA=1KΩ,RB=10KΩT=T1+T2≈1.4mS注意:RB用10KΩ電位器進行調整,可獲得T=1mS脈沖信號.2023/2/3系統時鐘產生電路:2023/2/311、撥號脈沖產生電路（1）本教材P99圖6-32說明（圖中74161可改為74191減法計數器。（2）參考脈沖電路中的微分電路原理。2023/2/374191的功能表:2023/2/31)異步置數。當LD=0時，不管其他輸入端的狀態如何，不論有無時鐘脈沖CP，并行輸入端的數據d3d2d1d0被直接置入計數器的輸出端，即：Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0。由于該操作不受CP控制，所以稱為異步置數。注意該計數器無清零端，需清零時可用預置數的方法置零。2)保持。當LD=1時，且EN=1時，則計數器保持原來的狀態不變。2023/2/32023/2/3盧慶莉編寫2009年8月即：當加法計數，計到最大值1111時。MAX/MIN端輸出1，如果此時CP=0，則RCO=0，發一個進位信號；當減法計數，計到最小值0000時，MAX/MIN端也輸出1。如果此時CP=0，則RCO=0，發一個借位信號。應用74191產生序列信號：2023/2/32023/2/3閥門信號四、預習要求1、認真閱讀教材要求認真閱讀《電子電路課程設計》第一、二、三章2、查閱資料查找設計提示中要求的各種參考資料并認真學習。2023/2/3（1）按照《電工電子基礎實驗》“4.2節電氣制圖基本知識”中的要求，繪制電路草圖。（2）必須繪制在規定的坐標紙上，必須用鉛筆繪制。（3）集成電路必須采用CAD功能符號形式，不可用管腳圖。（4）所有元件必須有標號。（5）獨立設計，發現雷同電路將影響成績。3、設計電路并繪制電路圖2023/2/3課程設計報告撰寫格式：1、封面填寫要求：設計題目 脈沖按鍵撥號電路課程名稱 電子電路課程設計班級 學生姓名 學號指導老師 開課日期2013年10月8日至2013年10月18日2023/2/32、目錄目錄第一章技術指標

----------------------1.1系統功能要求--------------------1.2系統結構要求--------------------1.3技術指標------------------------1.4設計條件------------------------

第二章整體電路設計-------------------2.1整體方案設計---------------2.2設計原理-----------------------

2023/2/3第三章單元電路設計

---------------------3.1按鍵及編碼電路-------------------3.1.1設計思想----------------------3.1.2設計原理和設計方案選擇--------3.2BCD移位寄存器的設計--------------3.2.1設計思路

----------------------3.2.2設計原理和設計方案選擇---------3.3顯示譯碼電路------------------------3.3.1設計思想-----------------------3.3.2設計原理和設計方案----