电话按键显示器

目 录

一． 电路设计总体思路……………………………………

二． 单元电路的设计………………………………………

三． 仿真试………………………………………………

四． 总结和心得体会………………………………………

五． 参考文献………………………………………………

一 、整体电路设计思路：

我们在设计此课题中要求设计并制作一个具有8位显示的电话按键显示器，摘机时开始工作。能准确显示按键数字，并且数字依次从左向右移动，最低位为当前键入位。同时设置清除键，能使显示器立即清除当前的显示，设置确定键，能将当前的键入号码呼出，并起动记时器显示通话时间，要求记时器的最大显示值59分59秒。最后还要设计一个震荡器，使其产生1HZ的脉冲。

电话按键显示器的总体参考方案框图

电话按键显示器包括脉冲发生器、计数器、译码显示器、控制器、移位寄存器等五部分组成。其中计数器和移位寄存器是系统的主要组成部分。移位寄存器部分是数字按键和移位寄存器组成的，完成0~9任意数字的键入且显示8位数字通过控制电路1可以任意清除当前的数字键入移位寄存器控制电路2

计时电路 脉冲产生电控制电路1

译码显示电译码显示电路 电话号码，以便重新输入。当8位电话号码输入完毕后再通过控制电路2启动计数器部分和脉冲发生器，来计算通话时间。计数器部分主要完成通话时间的记数作用，其最大值为59分59秒。当通话完毕后既是断开高电平后，计时器停止工作，完成计时的功能与此同时移位寄存器也停止工作其显示号码部分立即清零。

我们所设计的整体电路是由计时器设计电路、电话号码显示控制电路、脉冲产生电路三个部分组合而成的。

简单的总电路图设计简单模式：

计时器设计电路

总控制开关

脉冲产生器

电话号码显示控制器

打电话时，既可打开总控制开关使电话号码按键部分开始工作,当电话号码输入完毕后，即可再打开控制计时器部分的开关（在此期间如果发现号码错误，即可按清零键，重新输入电话号码），使脉冲产生器产生脉冲输入到计时器部分，使计时器开始计时开始计时，这二者几乎是同时进行的。当电话打完时，利用总控制器来控制所有电路的通断，即是电话的开始与结束。 二、单元电路设计方案:

（一）．计时电路的设计:

1、 电路设计原理:

计时电路的设计中，主要用到的芯片是同步十进制计时器74160（四片）。

计时电路是通过高电平开关来控制，而这个控制如果体现在电话机上则是通过一个按键来控制的，这样的电路在没有给通时始终不能工作，并且还可以节约电能，使是电话内部的器件减少耗损。当电话号码输入完毕时，确认正确后，开始打电话。

其工作原理很简单，由脉冲产生器发出脉冲，来一个脉冲即是当上升沿到来时，计数器部分就记录脉冲的次数，一次显示一，74LS160输出0001给74LS48的输入端，然后在通过译码器74LS48的输出端给显示器LED，当个位的数字到9时。当下一个脉冲的上升沿来到时，74LS160本身自动清零，从RCO端输出高电平给十位，即给十位一个进位的信号，使十位从零变成一。如此下去当个位为9，十位为5时，通过个位的RCO端和十位的Q2、Q0两个端口利用与门电路输入给下一位的ENT和ENP两个端口，使其开始计数，十位上通过Q2和Q0的与非门的反馈端给自身的清零端LOAD`，当第六十个脉冲的高电平到来时，十位和个位立即清零，同时进位给下一个160，使其第三位显示器显示为一，此时即为时间意义上的一分钟。就是这样当9分59秒的时候，分钟进位输出端RCO和秒钟的个位输出端RCO还有秒钟的十位上Q0和Q2这四个端口通过与门电路反馈给时钟的十位的ENT和ENP两个端口。当第十分钟的脉冲的高电平到来时时钟的十位的数字由0变成1，此时四个LED显示的时间是10分00秒，当时钟的十位输出端的Q2和Q0通过与门，有一个输出端，这个输出端和秒钟的个位通过与门再输出，这个新的输出端和（秒钟的十位输出端和时钟的个位输出端通过与门输出，这是另一个输出端）另一个输出端通过与非门输出，反馈给自身的LAOD`端，使其清零。其最大的计时时间是59分59秒。当电话在任意时刻结束时，原来的那个计时电路的 开关，将其断开就可以了。

计时电路框图（见下页）

2、 所用集成块的的使用说明：

（1）、74LS160/161集成块

下图是74LS160集成块：

计 时 电 路 框 图 下图是74LS160集成块的功能表：

CLR` LOAD` ENP ENT CLK A B C D Qa Qb Qc Qd RCO

0 x X x x x x x x 0 0 0 0 0

1 0 0 0 pos x x x x A B C D *1

1 1 1 1 pos x x x x COUNT *1

1 1 1 x x x x x x Qa0 Qb0 Qc0 Qd0 *1

1 1 X 1 x x x x x Qa0 Qb0 Qc0 Qd0 *1

74LS160是同步十进制计数器

它的主要功能说明：

异步清除：当CR=0时，无论有无CP，计数器立即清零，Q3~Q0均为0，称为异步清除。

同步预置：当LD=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，Q3=D3，Q2=D2，Q1=D1，Q0=D0。

计数：当使能端ETp=ETt=1时，计数器开始计数。

锁存：当使能端ETp=0或者ETt=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。

RCO端是当计数器数到9时，当下一个脉冲的上升沿到来时，此端口立即输出一个高电平输入给下一个74LS160或者是其他的器件，其本身自动从0开始计数一直到9，如此循环下去。

（二）、电话号码显示器电路的设计

1、设计原理：

电路设计中，用到的芯片有双向移位寄存器74194（八片），10线-4线优先编码器74147（一片），七段显示译码器7448（八片），LED显示器（八片）。

电话号码移位设计电路是通过按不同的按键来控制电话号码的拨打情况的，是先进的高度集成的结果。通过一个清零端可以控制（当输入错误号码后，清除当前号码，再重新输入一组新的号码时）电话号码的输入，这样可以自如的输入和更改电话号码。

电话号码显示器主要由一片编码器和八片移位寄存器组成。十进制号码经按键输出后由一片74147编成4位二进制BCD码并行输入到移位寄存器74 194，再利用移位寄存器的并行输出功能把右边4位BCD码移向左边同时输出给译码显示器显示出来。我们利用74194的置数功能（S0=S1=1），同时清零端要接高电平，在这个之间用一个开关控制，能使其自身有清零的功能。由于本人的能力有限，只能是当输入一个数字后给一个脉冲，使第一个显示数字，第二个则显示前一个数字这就是它的置数功能。如此类推，当输入完8个数字后就可以按下控制计时器的开关，给计时器一个高电平，使计时器开始工作。当结束电话时同时断开两个电路的的高电平，使其停止工作。

2、所用集成块的使用说明：

（1）74147集成块

下图是74147的集成块外线引脚图

下图是74147的功能表：

INPUTS OUTPUTS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

x x x x x x x x 0 0 1 1 0

x x x x x x x 0 1 0 1 1 1

x x x x x x 0 1 1 1 0 0 0

x x x x x 0 1 1 1 1 0 0 1

x x x x 0 1 1 1 1 1 0 1 0

x x x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

x x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0

x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

74147是10线——4线优先编码器，由上表不难看出，在S`=0电路正常工作状态下，允许I0~I9当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。I9优先权最高，I1的优先权最低。当I9=0时，无论其它输入端有无输入信号（表中以X表示），输出端只给出I9的编码，即DCBA=0000。当I9=1、I8=0时，无论其余输入端有无信号，只对I8编码，输出DCBA=0001。其余的输入状态依次类推。

（2）、74LS48集成块

下图是74LS48的集成块：

我们选用的74LS48是BCD码七段译码器兼驱动器。其外引线排列图见上图所示。

74LS48具有以下特点：

（1） 消隐（灭灯）输入BI`低电平有效。当BI`=0时，不论其余输入状态如何，所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示。可用来使显示的数码闪烁，或与某一信号同时显示。译码时，BI`=1。

（2） 灯测试（试灯）输入LT`低电平有效。当LT`=0（BI`/RBO`=1）

时，无论其余输入为何状态，所有输出为1，数码管七段全亮，显示数字为8。可用来检查数码管、译码器有无故。译码时，LT=1。

（3） 脉冲消隐（动态灭灯）输入RBI`=1时，对译码无影响；当

BI`=LT`=1时，若RBI`=0，输入数码是十进制零时，七段全暗，不显示，输入数码不为零，则照常显示。在实际使用中有些零是不显示的，如００４.５０中的百位的零可以不显示；若百位为零且不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考虑有效位时也可不显示。这些可不显示的零称为冗余零。脉冲消隐输入RBI`＝０，可使冗余零消隐。 （4）脉冲消隐（动态灭灯）输出RBI`与消隐输入BI`共用一个管脚４，当它作输出端时，与RBI`配合，共同使冗余零消隐。以三位十进制数为例。十位的零是否要显示，取决于百位是否为零，有否显示，这就要用RBO`进行判断，在RBI`和Ａ３～A０全为零时，RBO`＝０，否则为１。百位为零，且RBI`＝０（百位被消隐），则百位RBO`和十位RBI`＝０，使十位的零被消隐，其余数码照常显示。若百位不为零，或未使零消隐，则百位的RBO`和十位的RBI`全为１，使十位的零不具备消隐条件，而与其它数码一起照常显示。

（3）、74LS194集成块

下图是74LS194集成块外线引脚图：

移位寄存器74LS194，它是4位双向移位寄存器，最高时钟频率为36MHZ。它具有并行输入、并行输出，左移和右移的功能。这些功能均能通过模式控制端M0、M1来控制。详见下表：

M0 M1 功能

0 0 保持

0 1 右移

1 0 左移

1 1 并行置数