路彩灯循环闪烁逻辑电路设计A.docx
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路彩灯循环闪烁逻辑电路设计A
六路彩灯循环闪烁逻辑电路设计
一、设计目的
1.学习数字电路的设计方法和技巧；
2.检验对组合逻辑电路及时序逻辑电路的综合应用能力.
二、设计要求
1.六路彩灯分别依次闪烁
2.闪烁的时间间隔为0.1s
4.写出设计的详细步骤
5.使用3号图纸，画出设计的逻辑电路图
6.写出课程设计说明书。
（要求用20*20的方格纸，有标题、前言、目录、详细的设计步骤和所参考的资料清单及元器件明细表）
三、设计步骤
第一步：
计数器（时序电路）的设计
第二步：
译码器（组合电路）的设计
第三步：
显示电路的设计
第四步：
时钟电路的设计
第五步：
画总设计图
第六步：
写出课程设计说明书
第七部：
使用3号图纸,画出设计的逻辑电路电路图
（一）计数器的设计
1.进行逻辑抽象，建立原始状态图。
六路彩灯需要六种状态，即大体上应设有六个内部状态，即M=6现用
So、S、S2、S、S、S分别表示这六种状态。
根据题意，可建立如图1所示
的原始状态图，So为初态，其后依次为S、S、S3、S、S5,即
SotSi^S2TS3TS4TS5
2.进行状态化简，画出最简状态图。
1）确定等价状态
由图1不难发现，里面没有等价状态.
2）合并等价状态
由于里面没有等价状态，故不用合并
3.进行状态分配，画出二进制编码后的状态图（见图2）
1）因M=6,故取n=3
2）进行状态编码，取
So=000,S1=001,S2=010,S3=011,S4=100,S5=101
3）画出编码后的状态图（见图2）
（图2）
4.选择触发器和求时钟方程和状态方程
1）由题意选用三个CP下降触发的边沿JK触发器;
2）采用同步方案，即取CPo二CP二CP二CP
3）求状态方程
由图2所示状态图，画图3所示电路次态的卡诺图，及图4所示各
触发器的卡诺图。
由卡诺图得:
Q01二Q0
n1nn“nn
Qin1二Q2Q1Q；QinQo
n
q；1gnQ0q2Qo
5.求驱动方程
JK触发器的特性方程为Qn二JQ“KQn
1）变换状态方程
Qo1二Q0=1Q0'1Qd
n—nn—nn—n
Qin1gQiQO1QinQ^Q2Q?
QiQ°Qin
nnn
Q21=Q1nQ0Q21Q0=Q1nQ01（Q2Q；）Q0Q；
nn"门口nnnnn"门口
=QinQ（nQ2QoQ；Q；QnQ：
二QinQ（nQ2Q°Q；
（*Q；QinQ0为约束项应去掉）
2）比较状态方程和特性方程求驱动方程
—n
JigQ/K&,J2二QinQ0\K2
6.
图5逻辑电路图
画逻辑电路图，（图5）
7.检查自启动功能
将无效状态110、111代入状态方程进行计算，结果如下
110T111—000（有效状态）
可见电路能自启动
（二）译码器的设计
1.逻辑抽象，列真值表
根据六路彩灯计算出时序电路，应有三个输入端分别用A2、A1、A0表示,
八个输出端，现用其中6个输出端分别用Y0、Y1、丫2、丫3、\4、Y5表示
真值表
输入
输出
A2
A
1A0
Y5
Y4
Y
3Y
2Y1
Y0
0
0
0
0
00
0
0
1
0
0
1
0
00
0
1
0
0
1
0
0
00
1
0
0
0
1
1
0
01
0
0
0
1
0
0
0
10
0
0
0
1
0
1
1
00
0
0
0
1
1
0
X
X
X
XX
X
1
1
1
X
X
X
XX
X
Y4=A2AlAo丫5=A2A1A0
3.化简
将约束项110、111代入上式得：
4.画逻辑图：
如图6所示
图6译码器
如果用与非门实现，同时把输出信号写成反变量，那么所得到的就是
由与非门构成的输出为反变量（低电平有效）的译码器，如图3.3.16所示
图7由与非门构成的制译码器
（三）驱动电路的设计
根据计数器和译码器的设定：
现需用驱动电路来驱动彩灯，每个彩灯选
用一个三极管驱动器。
当输入信号为高电平时，输出为低电平，彩灯被点亮;
当输入信号为低电平时，输出为高电平，彩灯熄灭。
故选用下图所示的驱动
电路（如图8所示）,三极管基极的电阻（限流电阻）为1kQ。
-+Vcc（12V）
3DK4
1kQA
图8
（4）时钟电路的设计
时钟电路的作用是产生一个时钟脉冲，以控制彩灯闪烁的时间间隔。
根据要求，闪烁的时间间隔为0.1s。
现选用555定时器构成多谐振荡器，如图10所示。
参数计算
由图9知
twi=0.7RiC
tw2~0.7R2c
振荡周期T:
T=tW1tW2=0.7RC0.7R2C=0.7（RQR2C）
振荡频率：
上111.43
f==出
T0.7（R1R2）C（R1R2）C
因T=1s,取R,二R2=R,C=100」F
T=0.7（RCR2C）=1.4RC=1.410010（R=1s
R=7140门：
74k」
所以
^取&=&=10kii，RP=51k1
一_C
图9占空比可调的多谐振荡器
ou
o
（五）绘制设计的逻辑电路电路总图
（见3号图纸）
四、设计体会
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