电灯控制开关要点详解.docVIP

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： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年12月 目录 2 总体框图······································2 选择器件······································5 功能模块·····································12 总体设计电路图·······························14 心得体会·····································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