В работе разрабатывается электронный счетчик продолжительности исходящих телефонных разговоров. Назначение этого устройства — измерение общей длительности исходящих разговоров и ее индикация. В устройстве предусмотрена память, позволяющая суммировать продолжительности всех разговоров вплоть до 47ч.59мин. Это отличает данный счетчик от стандартных счетчиков длительности, встроенных в телефонные аппараты. Предусмотрена возможность сброса показаний.
При исходящем разговоре вызывающему абоненту со стороны АТС постоянно поступают различные сигналы, каждый из которых несет определенную информацию. По этим сигналам устройство может распознавать начало разговора (этот момент соответствует моменту времени, когда вызываемый абонент снял трубку) и его окончание (момент, когда трубка была повешена одним из участвующих в разговоре абонентов). При этом сигнал, поступающий во время вызова, отличается от сигнала, приходящего непосредственно в момент разговора. Для простоты будем считать, что во время разговора к вызывающему абоненту идет сигнал в виде постоянного напряжения Uвкл, в то время как до снятия трубки вызываемым абонентом (во время дозвона) такого сигнала нет. Для конкретизации расчетов положим Uвкл = 2 В. Таким образом, счетчик должен включаться при поступлении на вход постоянного напряжения 2 В и выключаться при исчезновении напряжения на входе.
Описание работы устройства и его структурная схема
Один из возможных подходов к реализации заданного устройства выглядит следующим образом. Если входное напряжение равно нулю (или значительно меньше Uвкл), длительность не считается, и на индикаторы выводится суммарная продолжительность всех предшествующих разговоров. В противном случае, когда входное напряжение равно Uвкл, начинается подсчет количества импульсов частоты 1Гц, поступающих с генератора тактовых импульсов, и суммирование его с предыдущем значением. Сигнал с выхода счетчика в виде двоичного кода поступает на дешифратор, где он преобразуется во временной формат (единицы минут, десятки минут, единицы часов, десятки часов), после чего преобразованный сигнал направляется на светодиодные семизвенные знако-цифровые индикаторы, с которых снимаются показания.
Описание работы устройства по блокам
Устройство реализуется на цифровых микросхемах КМОП, имеющих напряжение питания +9 В. Это удобно тем, что от этого же напряжения питаются аналоговые элементы схемы, и, таким образом, достаточно иметь один источник питания, выдающий постоянное напряжение U_пит=+(9÷10)В.
Ниже приводится описание работы каждого блока в отдельности.
Входной блок
Входной блок состоит из аналогового компаратора напряжения, который «отслеживает» появление сигнала о начале разговора, генератора тактовых импульсов частоты 1 Гц и элементарного логического элемента «И», передающего тактовые импульсы только в течение разговора и выдающего уровень логического нуля в остальные моменты времени.
Компаратор должен производить сравнение входного напряжения Uвх со значением сигнала начала разговора Uвкл = 2 В и выдавать на выходе уровень логического нуля в случае, когда входной сигнал отсутствует и уровень логической единицы при выполнении условия U_вх≥U_вкл. Чтобы предусмотреть возможность незначительного изменения Uвкл и обеспечить надежность срабатывания устройства в случае, когда напряжение на входе чуть меньше Uвкл, выберем пороговое значения напряжения компаратора Uпорог = 1,5 В.
В устройстве используется компаратор К554СА3. Благодаря малым входным токам и большому коэффициенту усиления, он может подключаться к высокоомным датчикам, использоваться в прецизионных преобразователях сигналов, генераторах импульсов. Предусмотрена возможность совместной работы с ЭСЛ-, ТТЛи МОПсхемами, для чего напряжение питания на коллектор выходного транзистора подается от внешнего источника в зависимости от типа логики [1,2]. Пороговое напряжение, с которым происходит сравнение входного уровня, задается резистивным делителем и подводится к инвертирующему входу компаратора. На неинвертирующий вход подается входное напряжение. Эмиттерный выход компаратора заземляется. Таким образом, схема подключения компаратора имеет вид
