用电器电源自动控制电路.docVIP

一、设计题目及要求 设计题目：用电器电源自动控制电路 要求： 1．控制电路能使用电器的电源自动开启X秒，然后自动关闭X秒，如此周而复始的工作 2．X可以设置，范围为1~30 s； 3．定时范围Y可以调节，范围为1~60分； 4．单独设置置数输入控制端实现范围调节； 5．要有工作状态指示；并有分秒的倒计时显示。 二、设计过程及内容 总体设计由四部分构成 第一部分：30count模块的设计 30count模块的功能：控制电路能使用电器的电源自动开启30秒，然后自动关闭30秒，如此周而复始的工作 此模块主要由两个74160十进制计数器，JK触发器，三与非门，一个非门组成。将低位的74160与高位的74160接成30进制计数器，可以将低位的74160的输出1001（即十进制中的数字9）和高位的74160的输出0010（即十进制中的2）中的1相与再取非来作为两个计数器的置数信号，所以此处用到一个三与非门，两个计数器的置数端均接低电平，即分别进行0置数，再将低位片的进位输出端C接到高位片的使能控制端EP和ET上，这样当低位片计到9时，其进位输出端C输出1，当下一个CP信号到达时，高位片开始计数状态，这样30count模块实现从0到29共30个单位的计数功能，由于JK触发器在上升沿开始触发，所以用到一个非门，由此使输出的电平每30个单位一个跳变。由此便实现30s一亮，30s一灭的功能。电路图与相应的波形图如下。 由波形图可知，低位从0到9，而相应的高位从0到2，波形满足要求。 第二部分：master模块的设计 Master模块的是实现预先设定时间然后递减的功能，并用数码管相应地显示递减的过程。该模块主要由三个74168同步加/减十进制计数器，以及或门，或非门，与门组成。使74168计数器的减法计数功能有效即将U/DN端接低电平，在此模块中实现从X分59秒到0分00秒的递减计数,其中的X表示分钟可以手动调节。由于秒的计数是从59到00，此处应用两个74168减法计数器来实现，并用一个八输入端或门来实现此两个计数器的置数，将第一片计为1001（即十进制中的9），第二片计为0101（即十进制中的5），再将第二片的进位端TCN信号接入第三片的时钟输入信号CLK，将第三片的输出端用一个四输入或门实现置数，置数端设置四个输入门（以此来实现分钟可调），这样，当一二片计数器从59递减为00时，第二片产生一个一个进位信号，使第三片的时钟信号工作，产生一个脉冲，第三片便从X递减为X-1，以此类推。 当三片计数器均减为0时，为了不使其不断循环，还需要一个控制端，此处将两个置数信号用一个二输入或非门连接，为了实现控制信号的翻转功能，需要用到一个T触发器，由于该触发器是默认输出0信号，所以为了使与其相与的脉冲信号有效，应在T触发器的输出端再加一个反相器。电路图和相应的仿真波形图如下 由波形图分析可知，电路符合设计要求。 第三部分：scan模块的设计 scan模块的功能是实现对master模块的扫描，并以此将递减的时间显示出来，扫描信号取得较高的话，再加上人眼的视觉暂留效应，便给人一种三个数字（即“分”一位，“秒”两位）是一同显示的感觉。 该模块主要由一片74161十六进制计数器，一片7449七段译码器，四片74151八选一数据选择器组成。由于在需要显示的数字只有三个，所以用两个地址端来实现该功能（因为两个地址端可以选择四个数字），故将74161接成四进制计数器；由于三个数字用二进制数字表示共12位，所以四片74151八选一数据选择器每片只需要三个输入端（即分别从D0到D2），再将四片74151的输出端Y从低到高依次接入7449七段译码器。 电路图如下 第四部分：rate模块的设计 rate模块的功能是将实验室中不符合要求的时钟信号进行分频处理。在实验室中有6MHz//211 的时钟信号，为了将其该为1Hz，用一个74161来实现三分频，以此来实现1Hz（即1s）的时钟输入。 电路图如下 最后将上述四个模块接成总电路如下 课后心得体会： 在最初接到题目的时候，有些茫然，不知道题目让做些什么，更不知从何下手，在查阅了一些资料和请教老师之后有了一些头绪，在简单地熟悉了一下软件之后，便开始着手设计。一开始打算将控制LED灯的30s的控制器和递减显示计数器设计成一个模块，但是在波形仿真中总是出现一些问题，所以最终放弃了这个方案，而是将其分开来设计，这样便只需分别用一个30进制的加法计数器和一个设计好初始值的减法计数器来实现两个功能，最终成功。在这两个模块设计完之后，便是扫描电路的设计，该模块其实就是利用人眼的视觉暂留效应来将表示分和秒的数字一起呈现在观察