顺序开关控制器Word格式.docx

1、4.1、多谐振荡器模块.114.2、状态机模块.124.3、预置数计数器与时间显示模块.134.4、总体模块的详细电路图即仿真结果.145、总体设计电路.145.1、总体设计电路图.155.2、硬件实验.16 1）硬件整体电路图.16 2） 硬件显示器.16 3） 硬件振荡器.17 4）硬件控制器.17 5）硬件说明.176、课程设计心得体会.18一、设计任务与要求 要求设计一个顺序开关控制器， 其控制任务说明以及要求如下： 1.按下开始按钮K1后，灯泡1和灯泡2同时亮。 2.灯泡1和灯泡2同时亮后，延迟8s后，灯泡3亮。 3.停止按钮K2按下时，灯泡3先灭，延时10s后，灯泡2灭，再延时5s

2、 后，灯泡1灭。2、总体框图 2.1、设计系统原理图： 图1系统原理图 表1 按钮与灯泡亮灭状态表开关控制时 间灯泡亮灭状态K1K2灯泡1灯泡2灯泡3闭合打开立刻亮灭保持8S后10S后5S后2.2、设计电路的工作原理： 电路组成及工作原理：经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将电路分为以下几部分：1、开关K1闭合时，灯泡1和灯泡2通过与门等到高电平从而灯亮；2、十进制计数器1开始计数，当计数到8时，灯泡3通过与门得到高电平从而灯亮，同时通过与门使得计数器1保持，使灯泡1、2、3保持灯亮；3、开关K3闭合时，灯泡通过与门得到低电平从而灯灭，同时十一进制计数器2开始计数；当计数到10时，灯泡2

3、通过与门而得到低电平从而灯灭，此时又通过与门使得计数器2保持，同时计数器3开始计数；4、当计数器3计数到5时，灯泡1通过与门、与非门得到低电平从而熄灭，同时计数器3通过与门的控制处于保持状态；三、选择器件3.1、实验所需器件：具体器件和数目如下：由555构成的多谐振荡器1个（电路中一个模块）74LS160（计数器）4个74LS08与门 6个74LS04 非门 74LS03 与非门 1个七段数码显示器 灯泡 3个开关 2个电阻（十千欧） 脉冲信号发生器 5V电源 导线若干。3.2、器件说明：下面说明电路用到的主要芯片：1、 加法计数器逻辑框图如下图所示：图2逻辑框图逻辑符号如下：图3 74LS1

4、60D芯片管脚图表2 74LS160功能表具体逻辑功能：同步可预置数4位十进制加法计数器74LS160具有异步清零端。它具有数据输入端A、B、C和D，同步指数端、异步清零端和技术控制端ENT和ENP，为方便级联，设置了进位输出端RCO。当异步清零端=0时异步清零，当置数端=0、=1，CP脉冲上升沿时预置数。当=ENP=ENT=1时，电路工作在计数状态。当计数器计数值为9时，进位端RCO输出一个与Q端高电平部分相同的高电平。其动作时序图如下图所示： 图4 74LS160的动作时序图2、74LS08与门其逻辑框图、逻辑符号图和逻辑功能表如下所示：图5 74LS08逻辑框图图图6 74LS08芯片管

5、脚图 表3 74LS08逻辑功能表 输 入输 出ABY1 逻辑功能描述如下：当输入端A、B均为高电平时，输出为高电平；其余输入情况下输出为低电平。3、74LS04非门逻辑符号、逻辑框图及逻辑功能表如下： 表4 747LS04逻辑功能表输入输出 图7 74LS04芯片管脚图 图8 747LS04逻辑框图 当输入端为低电平时，输出端为高电平； 当输入端为高电平时，输出端为低电平； 即输出端的电平与输入端的电平总是相反的。4、七段数码显示器 图9 数字显示译码器 表5 数码显示真值表输 入显 示CD234567895、74LS03与非门其逻辑框图、逻辑符号及逻辑功能表如下： 图10 74LS03逻辑

6、框图 图11 74LS03芯片管脚图 表6 74LS03逻辑功能表逻辑功能描述如下：当输入端A、B均为高电平时，输出端为低电平；当输入端至少有一个输入为电平时，输出端极为高电平；即其功能为对与门取反。6、555定时器 图12 555定时器的芯片管脚图 图13 555计时器的逻辑框图 表7 555计时器的逻辑功能表四、功能模快4.1、多谐振荡器模块：由555定时器构成的多谐振荡器时输出频率为：G故电路的震荡周期为震荡频率为,经过计算，这里选择R1=2.2K欧姆，R2=2.2K欧姆，C1=2.2uF，则输出信号为100HZ（由于当输出信号的频率为1HZ时，计数太慢，所以将频率调试为100HZ） 对

7、其进行调试如下： 图14 555定时器构成的多谐振荡器模块图4.2、状态机模块： 图15状态机模块图 此模块的功能介绍：开关K1闭合后，灯泡1和2同时亮；当计数器计数到题目所给时间后，计数器通过与门给灯泡3输送出高电平从而灯亮；开关K2闭合后，通过与门给灯泡3输送出低电平从而灯泡熄灭；此后通过预置数计数器模块在相应的时间通过与门分别使灯泡2和1逐一熄灭。将预置数计数器用高低电平代替进行仿真如下所示：图16预置数计数器用高低电平代替进行仿真图对上图功能进行简单描述：对于灯泡1和2 ：当K1打开时，灯泡都灭；当K1闭合，K3打开时，灯泡都亮；K3闭合时，灯泡都灭。对于灯泡3 ： 当K2打开，K3打

8、开时，灯泡亮；当K2和K3至少有一个闭合时，灯泡灭。4.3、预置数计数器与时间显示模块： 图17预置数计数器与时间显示模块图此模块的功能介绍：通过状态机模块来控制计数器，使计数器进行计数，数码管显示时间；当计数器分别计数到题目所给时间时，计数器的输出端通过非门，与非门和与门输出高低电平来控制灯泡的熄灭。4.4、总体模块的详细电路图即仿真结果如下所示： 图18 总电路仿真结果图五、总体设计电路图5.1、总体设计电路图如下： 图19总体设计电路图1、电路整体工作情况：开关K1闭合时，灯泡1和灯泡2通过与门等到高电平从而灯亮；十进制计数器1开始计数，当计数到8时，灯泡3通过与门得到高电平从而灯亮，同

9、时通过与门使得计数器1保持，使灯泡1、2、3保持灯亮；开关K2闭合时，灯泡通过与门得到低电平从而灯灭，同时十一进制计数器2开始计数；当计数器3计数到5时，灯泡1通过与门、与非门得到低电平从而熄灭，同时计数器3通过与门的控制处于保持状态。2、经模拟验证所设计的电路能实现题目要求的结果，结果如下：5.2、硬件实验： 1）硬件整体电路图 图20硬件整体电路图硬件说明：此硬件由显示器、振荡器和开关控制器组成，其具体硬件模块如下：2）硬件显示器 图21 硬件显示器图3）硬件振荡器 图22 硬件振荡器4）、硬件控制器： 图23 硬件控制器5）、硬件模块总体说明：通过反复检查与修改，最后得到以下结果： 1.

10、按下开始控制开关K1后，灯泡1和灯泡2同时亮。 2.灯泡1和灯泡2同时亮后，振荡器也开始工作，显示器1计时8s后，灯泡3亮。 3.停止按钮控制开关K2按下时，灯泡3先灭，显示器2计时10s后，灯泡2灭，显示器3再计时5s 后，灯泡1灭，振荡器也停止工作。六、课程设计心得体会在两周的数字电子课程设计中，我更深入的了解了数字电子中的许多芯片的功能，设计电路的思路更清晰，逻辑性更强了。两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，我与同学分工设计，和同学们相互探讨，学会了合作，学会了宽容，学会了理解

11、，也学会了做人与处世。在看到自己要进行设计的题目时，经过一段时间的思考，很快就设计出电路。但又仔细地将过程对照后，发现了许多漏洞，由于整体电路几乎是用计数器来实现的，所以错误都出在计数器上，比如:1、在我所设计的电路中，多处用到计数器来表达题目中的延时，用计数器计数到某一值来控制灯泡的亮灭，但我初次设计出电路后，发现当计数器计数到所需值后，并没有让计数器保持，从而计数器继续计数，使得灯泡又改变了状态；2、当所设计的电路整体运行一遍后，发现，我并没有给电路中的计数器进行清零，以至于电路无法重新开始进行工作。经过多次修改，自己认为设计的电路已没有错误。在实验室进行Multisim仿真时发现，此软件中并没有我需要的异步清零计数器74LS161，于是我又用实验室Multisim仿真软件中的其他芯片组合后来代替74LS161，经过这一次修改，我仿真出了正确结果。验证了我所设计电路的正确性。在实验室进行硬件仿真时，很快将电路连接完毕，但并没有得出结果，经多次检查后，发现无法得出结果的原因：有些芯片是坏的、有些导线是断的。从这次课程设计，我得到了一些经验与教训：在设计的过程中不仅要将大体的思路搞清楚，而且具体的细节也要考虑到，不能在小细节上出现差错，否则全盘皆输；在设计电路的过程中，一定要联系实际，尽量设计精简的电路图，否则在实际电路中既耗费体力，又耗费金钱，有不必要的支出。