电灯控制开关

电子课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ——电灯控制开关 学院：电子信息 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 专业、班级： 姓名：          学号： 指导教师： 2014年12月 目录 一、 设计任务与 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ································2 二、 总体框图······································2 三、 选择器件······································5 四、 功能模块·····································12 五、 总体设计电路图·······························14 六、 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 ·····································17 电灯控制开关 一、设计任务与要求 设计一个电灯控制开关，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），则电灯长亮不灭；当再按1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2-1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2-1 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，所以需要在K输入状态机前设计微分电路。 3、状态机 电灯控制只需要3个有效工作状态，使用两个触发器，而两个触发器有4个有效状态，多余了一个状态，目的是在上电时状态机能进入有效工作状态是实现自启动；在状态图上画出多余状态A3，在任何输入条件下，都可以从该状态机自动进入初始工作状态A0。 由图2-2状态图可的表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2-2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 Qn+1 t10 deng 0   A0 A1 0 0 1 1 A1 A0 1 1 0 0 A1 A2 1 1 0 × A2 A0 0 1 × × A3 A0 0 0             表2-2  次态卡若图 采用BCD编码将表2-2可写为表2-3。 表2-3 BCD编码卡诺图 图4次态卡诺图 将编码次态卡诺图分解为表2-4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： 表2-4  触发器Q1和Q0的次态卡诺图 Q1n+1= 1 Q0 + Q1 Q0k Q1n+1= 1 + Q1 Q0k + Q0k 由于该电路是摩尔时序电路，输出只与现在状态有关，因此根据状态表可以直接写出输出方程： t10在A1时态时为1，所以t10= 1 Q0 ；deng在A1和A2状态时为1， 所以deng= 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 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10ms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。 注意：在此设计电路图需要两个CP触发脉冲，状态机需要1k赫兹的CP脉冲，定时器需要500赫兹的CP脉冲。 6、计时器模块 计时器由74LS190构成。 74LS160是同步可预置数4位十进制加法计数器，当置数端=清除端=1时，电路工作在计数状态。 74LS190是可预置数可逆（加减）十进制计数器，当控制端=0，加减控制端=1时，电路在减计数工作状态。 7、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。 3、选择器件 1.器件选择 该课程设计需要以下器件如下表3-1所示。 2个74LS00D、3个74LS04D、2个74LS74D、1个74LS190D、1个开关、1个数码管、1个20千欧电阻、绿色电灯一个。 1 74LS00D 与非门 2 74LS04D 非门 3 74LS74D D触发器 4 74LS190D 可预置数同步可逆(加减)十进制计数器 5 开关 K 6 20欧电阻 R 7 共阳极数码管 DCD-HEX 8 绿信号灯 X         表3-1 器件列表 2.器件功能介绍 1、可预置数同步可逆(加减)十进制计数器74LS190 74LS190的引脚图如图3-1 。                图3-1  74LS190的引脚图 74LS190的逻辑图如图3-2。 图3-2  74LS190的逻辑图 引出端符号： LOAD            异步置数            D/U            加减控制端 CTEN            计数控制端 RCO和MAX/MIN    级联输出端 74LS190的功能表如表3-1。 表3-1 74LS190功能表 74LS190的内部电路图如图3-2。 图3-2  74LS190的内部电路图 3、具有异步置位和复位端的边沿触发双D触发器74LS74  74LS74的逻辑图如图3-3。 图3-3  74LS74的逻辑图                      图3-4  74LS74的管脚图 触发器输入端D称为同步输入信号，因为它们是在CLK的有效时钟沿才能起作用，传输到输出。除此之外，触发器还有异步输入端，异步输入端直接影响触发器输出而与CLK脉冲没有关系，通常异步输入端是置位端和复位端，在有效电平时，使触发器异步置位或是复位。 74LS74触发器的特性如表3-2。 表3-2  74LS74触发器的特性表 4、非门74LS04D 74LS04真值表如表3-3。                    表3-3  74LS04真值表 输入 输出 A Y 0 1 1 0     74LS04D管脚图如图3-5。 图3-5  74LS04D管脚图 5，74LS00D 74LS00真值表如表3-4。 表3-4 74LS00真值表 74LS00D内部原理图如图3-6。 图3-6  74LS03D内部原理图 4、功能模块 1、十秒定时器 图4-1 用十进制计数器74LS190减法计数即可实现10S定时器如图4-1所示，此模块用来实现设计要求中灯10S后熄灭，将状态端QA  QB  QC  Q D分别接到逻辑分析仪的1、2、3、4管脚进行观察，观察其10S计数，验证该设计的正确。 2、状态机 图4-2 电灯控制只需要3个有效工作状态，使用两个触发器，而两个触发器有4个有效状态，多余了一个状态，目的是在上电时状态机能进入有效工作状态是实现自启动； 五、总体设计电路图 1.总体电路图 总体电路图如图5-1。 图5-1 2，仿真结果 仿真结果如下图5-2、5-3、5-4。 图5-2 图5-3 图5-4 3，硬件实验 实验连线如图5-5所示。 图5-5 实验的结果达到预期，圆满的完成了课题所给的要求，虽然在硬件接线的过程中有一些小插曲，但是总的来说很成功。 六，心得体会 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。