电灯控制开关课程设计..pdf
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1、1 电子课程设计 电灯控制开关 学院:电子信息工程学院 专业、班级:通信141501 姓名:陈雪峰 学号:201415030103 指导教师:康琳 2016 年 12 月 2 电灯控制开关 目录 一、设计任务与要求3 二 、 总 体 框 图 3 1、总 体 框 图 3 2、微 分 电 路 3 3、状 态 机 4 4、10 秒定时器6 三 、 选 择 器 件 7 1、可预置数同步可逆 ( 加减)十进制计数器 74LS190 8 2、具有异步置位和复位端的边沿触发双D触发器 74LS749 3、四 2 输入与非门 74LS03D11 4、非门 74LS04D12 5、三输入与门 74LS1112
2、四、功 能 模 块 1 3 1、微分 电 路 13 2、状 态 机 1 4 3、10 秒定时器15 五、总体设计电路图15 六 、 硬 件 调 试 结 果 20 七 、 课 程 设 计 心 得 21 3 电灯控制开关 一、 设计任务与要求 一个电灯控制开关,该开关有一个按钮,当按钮按下1 次,则电灯亮 10 秒 钟后灭;当按钮按下2 次(包括前一次),则电灯常亮不灭;当再按一次,则电 灯灭。 二、 总体框图 1、总体框图 由题意可以得到该开关的设计原理框图如图1 所示,图中 k 是低电平有效的 按钮信号,kd 是按钮信号 k 的下降沿微分信号, td10 是 10 秒定时器定时时间到 信号(高
3、电平有效),deng 是电灯控制信号(高电平有效) ,t10 是 10 秒定时器 启动信号(高电平有效) 。 图 1 总体框图 2、微分电路 该状态机的按钮信号K,经过微分电路再输入状态机,使其低电平持续时间 小于状态机的时钟周期, 保证按钮按下一次, 状态机只转移一个状态。 因此为了 使系统的稳定性增高,可以用两个D触发器组成微分电路对k 信号进行微分。 4 所以需要在 K输入状态机前设计微分电路。 3、状态机 根据电灯控制的要求,可以得到该电灯控制开关的状态图如图2 所示: 根据题意可得电灯控制只需要3 个工作状态,可使用两个D触发器,两个 触发器有 Q0、错误!未找到引用源。0、Q1、错
4、误!未找到引用源。 1四个状态,多余一个状态,为了在 上电时,状态机能够有效地进入工作状态实现自启动,在状态图上画出了多余的 状态 A3,在任何输入条件下,都可以从该状态自动进入初始状态A0。 由图 2 状态图可的表 2-1 的状态表。在表中将状态转移条件中不出现的输入信 号用任意值表示。 状态表又可转换成图3 所示的次态卡诺图。 构造次态卡诺图时,需要首先根据状态表填写次态卡诺图,然后将剩余空格填 写现态到现态的转移,相当于状态不转移的情况。 图 2 电灯延时开关状态图 表 2-1 状态表 输入信号现态次态输出 k td10 Q Q n+1 t10 deng 0 A0 A1 0 0 1 1
5、A1A01 1 0 0 A1A2 1 1 0 A2A00 1 A3 A00 0 5 图 3 次态卡诺图图 4 次态卡诺图 采用 BCD 编码将图 3 可写为图 4。 将编码次态卡诺图分解为图5 所示的 Q1和 Q0的卡诺图。 将 Q1和 Q0的卡诺图如图五化简可得到各个触发器的次态方程: Q 1 n+1= 错误!未找到引用源。 1 Q0错误!未找到引用源。 + Q1 Q0k Q1 n+1= 错误!未找到引用源。 1错误!未找到引用源。 + Q1 Q0k + Q0k 错误!未找到引用源。 图 5 触发器 Q1和 Q0的次态卡诺图 由于该电路是摩尔时序电路, 输出只与现在状态有关, 因此根据状态表
6、可以 直接写出输出方程: t10 在 A1时态时为 1,所以 t10=错误!未找到引用源。1 Q0 ;deng 在 A1和 A2状态时为 1, 所以 deng=错误!未找到引用源。 1 Q0 + Q1 Q0= Q0 。 根据上面得出的输出方程和各个触发器的次态方程即可以的到状态机的电 路图,即可完成状态机的设计。 4、10S定时器: 6 定时器有两种状态回路。第一种是在按钮按下一次后,定时器开始倒计时, 经 10s 后,定时器熄灭。第二种是按钮按下两次(包括前一次)后,定时器失去 作用。 选择单时钟十进制加减计数器74LS190 ,即可实现 10s 定时器的设计 ; 在状 态端接上共阳四位数码
7、管,可更直观的观察。 所以定时器选择 74LS190和共阳四位数码管即可实现。 5、脉冲产生模块 :1kHZ 脉冲, 10HZ脉冲 6、数码显示管: 所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管, 通过控制不同的LED 的亮灭来显示出不同的字形。 数码管又分为共阴极和共阳极两种类型,其实共阴 极就是将八个 LED的阴极连在一起, 让其接地,这样给任何一个LED的另一端高 电平,它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如下。 其中引脚图的两个 COM 端连在一起, 是公共端, 共阴数码管要将其接地, 共阳 数码管将其接正 5 伏电源。一个八段数码管称为一位, 多个数码管并
8、列在一起可 构成多位数码管,它们的段选线(即a,b,c,d,e,f,g,dp)连在一起,而各自的 公共端称为位选线。显示时,都从段选线送入字符编码,而选中哪个位选线,那 7 个数码管便会被点亮。数码管的8 段,对应一个字节的8 位,a 对应最低位, dp 对应最高位。所以如果想让数码管显示数字0,那么共阴数码管的字符编码为 00111111,即 0x3f ;共阳数码管的字符编码为11000000,即 0xc0。可以看出两 个编码的各位正好相反。如下图。 三、 选择器件 该课程设计需要以下器材: 4 个 74LS74D 、4 个 74LS04D 、3 个 74LS11D 、2 个 74LS08D
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- 电灯 控制 开关 课程设计
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