电灯开关控制器.docx

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电灯开关控制器

数字电子基础课程设计

—电灯开关控制器

院系：

电子信息工程学院

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

时间：

2014年12月

一、课程设计题目..........................................1

2、元器件及其功能.......................................1

1.元器件清单...........................................1

2.集成块功能介绍.......................................1

三、工作原理..............................................3

1.画出状态图...........................................3

2.触发器与状态编码......................................4

3.获得状态方程..........................................4

4.得到输出方程..........................................5

5.5S定时器..............................................6

四、电路图................................................7

1.整体电路图............................................7

2.电路仿真..............................................8

五、心得体会..............................................10

一、课程设计题目

试设计电灯控制器，按钮k按下后（低电平有效），电灯亮5S后灭；若按钮在灯亮5S期间，再按下按钮k，则灯常亮不灭；若这时按下按钮k，则灯灭。

2、元器件

1.元器件清单

（1）D触发器四个

（2）与门六个

（3）或门两个

（4）非门一个

（5）与非门两个

（6）74LS160集成块一个

（7）100千欧电阻一个

（8）5V直流电压源一个

（9）25HZ脉冲信号源一个，1000HZ脉冲信号源一个

（10）数码管一个

2.集成块功能

（1）74LS160功能

74LS160是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。

74LS160管脚功能如图2-1所示。

图2-174LS160管脚功能

74LS160功能表如表2-2所示。

表2-274LS160功能表

输入

输出

异步清零

同步预置

计数

保持

（2）D触发器功能

74LS74内含两个独立的D上升沿双d触发器，每个触发器有数据输入（D）、置位输入（）复位输入（）、时钟输入（CP）和数据输出（Q、QN）。

、的低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的电平无关。

当、均无效（高电平式）时，符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。

74LS74特性功能如表2-3所示。

表2-374LS74功能表

74LS74管脚功能如图2-4所示。

图2-474LS74管脚功能图

三、工作原理

1.画出状态图。

根据电灯控制要求，可以得到该电灯控制开关的状态图如图3-1所示。

图3-1电灯延时开关状态图

K是低电平有效的按钮信号，，td10是5S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5S定时器启动信号。

电灯控制只需3个有效工作状态，使用两个触发器，而两个触发器有四个状态，多余一个状态，目的是在上电时状态机能进入有效工作状态实现自启动；在状态图上画出多余状态A3，在任何输入条件下，都可以从该状态自动进入初始工作状态A0。

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。

由状态图可以获得如表3-1所示的电灯延时开关状态表。

状态表可以转换成如图3-2所示的卡诺图。

表3-1电灯延时开关状态表

输入信号

现态

次态

输出

Td10

Qn+1

T10

deng

现态Q输入（k,td10）00011110

次态Qn+1

图3-2次态卡诺图

2.触发器与状态编码。

由于有四个状态，故选用两个触发器Q1，Q0，采用格雷编码，A0=00、A1=01、A2=11、A3=10。

采用编码的次态卡诺图如图3-3所示。

Q1Q0k,td1000011110

Q1n+1Q0n+1

图3-3采用格雷编码的次态卡诺图

3.获得状态方程。

将编码次态卡诺图分解为以下Q1和Q0的卡诺图。

如图3-4、3-5所示。

Q1Q0k,td1000011110

Q1n+1

图3-4触发器Q1的次态卡诺图

Q1Q0k,td1000011110

Q0n+1

图3-5触发器Q0的次态卡诺图

由Q1、Q0的次态卡诺图可以得到各个触发器的次态方程，即

Q1n+1=Q1（非）Q0k（非）td10（非）+Q1Q0k

Q0n+1=Q1（非）k（非）+Q1Q0k+Q0ktd10（非）

4.得到输出方程。

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。

（1）T10在A1状态时为1，所以t10=Q1（非）Q0;

（2）Deng在A1和A2状态时为1，所以deng=Q1（非）Q0+Q1Q0=Q0。

（3）用D触发器构成该状态机。

由驱动方程和输出方程可以得到状态机的电路图如图3-6所示。

图3-6电灯控制开关状态机的电路图

5.5S定时器

5S定时器如图3-7所示。

图3-75S定时器

四、电路图

1.整体电路图

整体电路图如图4-1所示。

图4-1整体电路图

2.仿真结果

仿真结果如图4-2、4-3所示。

图4-2灯亮5S后灭

图4-3灯常亮

5、心得体会

电灯开关的控制器是我们日常生活中常见且必不可少的设备。

以前就对于它的原理就十分好奇。

虽然用起来简单，但其内部的结构却不容易。

通过这次课程设计让我对它的工作原理有了更深一步的认识。

主要部分是状态机部分，，再与5s延时电路就能共同组成完整的电灯控制开关。

也让我对74LS74、74LS160芯片的功能有了进一步的了解。

在仿真实验室，由于没有多输入的与门和非门，只能与了再与，或了再或，给连线带来了诸多不便，一不小心就弄乱了线路，错了之后想要纠正很困难。

平时看课本，有时问题老师弄不懂，这次看了下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映像深刻。

认识来源于实践，实践是检验真理的唯一标准。

所以这个课程设计对我们的作用是非常大的。

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