电灯控制开关课程设计

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：通信141501

姓名：陈雪峰

学号：201415030103

指导教师：康琳

2016年12月

电灯控制开关

目录

一、设计任务与要求 (3)

二、总体框图 (3)

1、总体框图 (3)

2、微分电路 (3)

3、状态机 (4)

4、10秒定时器 (6)

三、选择器件 (7)

1、可预置数同步可逆(加减)十进制计数器74LS190 (8)

2、具有异步置位和复位端的边沿触发双D触发器74LS74 (9)

3、四2输入与非门74LS03D (11)

4、非门74LS04D (12)

5、三输入与门74LS11 (12)

四、功能模块 (13)

1、微分电路 (13)

2、状态机 (14)

3、10秒定时器 (15)

五、总体设计电路图 (15)

六、硬件调试结果 (20)

七、课程设计心得 (21)

电灯控制开关

一、设计任务与要求

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），则电灯常亮不灭；当再按一次，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，可以用两个D触发器组成微分电路对k信号进行微分。

所以需要在K输入状态机前设计微分电路。

3、状态机

根据电灯控制的要求，可以得到该电灯控制开关的状态图如图2所示：根据题意可得电灯控制只需要3个工作状态，可使用两个D触发器，两个

触发器有Q

0、

错误！未找到引用源。0

、Q

1

、

错误！未找到引用源。1

四个状态，多余一个状态，为了在

上电时，状态机能够有效地进入工作状态实现自启动，在状态图上画出了多余的状态A3,在任何输入条件下，都可以从该状态自动进入初始状态A

。

由图2状态图可的表2-1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 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 Q n+1 t10 deng

0 A

0 A

1

0 0

1 1 A

1A

1 1

0 0 A

1A

2

1 1

0 ×A

2A

0 1

××A

3 A

0 0

图3次态卡诺图 图4次态卡诺图 采用BCD 编码将图3可写为图4。

将编码次态卡诺图分解为图5所示的Q 1和Q 0的卡诺图。 将Q 1和Q 0的卡诺图如图五化简可得到各个触发器的次态方程：

Q 1n+1= 错误！未找到引用源。1 Q 0错误！未找到引用源。 + Q 1 Q 0k

Q 1n+1= 错误！未找到引用源。1 错误！未找到引用源。 + Q 1 Q 0k + Q 0k 错误！未找到引用源。

图5触发器Q 1和Q 0的次态卡诺图

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A 1时态时为1，所以t10=错误！未找到引用源。1 Q 0 ；deng 在A 1和A 2状态时为1， 所以deng=错误！未找到引用源。1 Q 0 + Q 1 Q 0= Q 0 。

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10s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。

5、脉冲产生模块:1kHZ脉冲，10HZ脉冲

6、数码显示管：

所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED 的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如下。

其中引脚图的两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那