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第五部分总体设计电路图--------------------------------------23
第六部分心得体会-----------------------------------------------23
一、设计任务与要求
(1)设计一个可灵活预置时间的计时电路,要求具有时间显示功能,能准确的预置和清零。
(2)设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂时|连续计时。
(3)要求计时电路递减计时时,每隔一秒,计时器减一。
(4)当计时器递减时间到零(即定时时间到)时,显示器上显示00,同时发出光电报警信号。
二、总体框图
图1
定时器由启动电路、秒脉冲发生器、预置输入电路、计数器、译码显示电路、报警电路和控制电路共7部分组成。
其中译码电路和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成计时功能,而控制器完成计数器的直接清零、启动计数、暂时功能。
通过设置开关或按键电路可以对定时时间进行预置,这部分需要编码器。
通过编码后,送到计数器预置端作为计数的时间。
根据题目要求这部分应采用减计数。
在计数同时,还需要对所计时间进行显示,所以需要译码显示电路,显示器用LED。
对于本模块的器件选用,计数器选用74LS192进行设计较为简便,74LS192是十进制可编程同步加|减计数器,它采用8421码二—十进制编码,并具有直接清零、置数、加|减计数功能。
报警电路在实验中可以用发光二极管来代替
三、选择器件
型号
名称
数目
74LS192
十进制可逆计数器
2
CB555
国产双极型定时器
1
74LS04
三极管非门
74LS147
二-十进制优先编码器
74LS00
2输入与非门
74LS10
3输入与非门
1
LED
七段数码显示管
74LS47
译码管
表1
1、十进制可逆计数器74LS192
74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,其引脚排列及逻辑符号如下所示:
图274LS192的引脚排列及逻辑符号
(a)引脚排列(b)逻辑符号
图中:
为置数端,为加计数端,为减计数端,为非同步进位输出端,为非同步借位输出端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端,为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
其功能表如下:
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
d
c
b
a
加计数
减计数
表274LS192的功能表
2、国产双极型定时器CB555
国产双极型定时器CB555电路结构图。
它是由比较器C1和C2,基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。
555定时器是一种中规模集成电路,只要在外部配上适当阻容元件,就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。
其结构框图如图2所示:
图3结构框图
图中的数码1—8为器件引脚的编号。
图4555定时器逻辑符号
(A).模拟功能部件
⑴电阻分压器、Vcc经3个5kΩ电阻分压后提供基准电压:
(B).基本功能
当时,,输出电压为低电平,VT饱和导通。
当时,时,时,C1输出低电平,C2输出高电平,,Q=0,,饱和导通。
当、、时,C1、C2输出均为高电平,基本RS触发器保持原来状态不变,因此、VT也保持原来状态不变。
当、、时,C1输出高电平,C2输出低电平,,Q=1,,VT截止。
表3555定时器的功能表
3、三极管非门74LS04
仔细观察一下图中给出的三极管开关电路即可发现,当输入为高电平时输出等于低电平,而输入为低电平时输出等于高电平。
因此输出与输入的电平之间是反向关系,它实际上就是一个非门。
(亦称反向器)。
当输入信号为高电平时,应保证三极管工作在深度饱和状态,以使输出电平接近于零。
为此,电路参数的配合必须合适,保证提供给三极的基极电流大于深度饱和的基极电流。
设计电路所用的芯片是74LS04,如下图所示:
图574LS04的内部结构图
图6三极管非门74LS04的逻辑框图
表4非门功能表
逻辑符号
逻辑函数式Y=A
4、二-十进制优先编码器74LS147
在常用的优先编码器电路中,除了二进制编码器之外,还有一类叫做二—十进制优先编码器。
它用一组四位二进制代码来表示一位十进制数字。
由于四位二进制代码有十六种不同的排列,所以从十六种组合中,可以取十种来表示0~9十个数字。
他能将—10个输入信号分别编成10个BCD码。
在—10个输入信号中的优先权最高,的优先权最低。
图6是二-十进制优先编码器74LS147的逻辑符号。
我们以为例分析其优先编码的实现方法。
当为低电平(有效信号)时,则A点为高电平。
由逻辑代数基本公式9知,输入信号被A高电平封锁。
由于A点为高电平,则B点为低电平。
由逻辑代数基本公式9知,~输入信号被B点低电平封锁,只有被编码。
可类似分析为高电平(无效信号)时,其余输入的优先级。
图7二-十进制优先编码器74LS147的逻辑框图
图8二-十进制优先编码器74LS147的逻辑符号
图974LS147的内部原理图如图
由表
(2)可知编码器的输出是反码形式的BCD码。
优先权以最高,为最低。
二-十进制优先编码器74LS147的功能表如下表所示
输入
输出
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
I9
Y3
Y2
Y1
Y0
X
X
0
表5二-十进制优先编码器74LS147的功能
5、74LS00四2输入与非门
74LS00是四2输入与非门,其逻辑功能表如下:
与非门逻辑功能表:
A
B
Y
表6
74LS00的内部结构原理图如下:
图10
与非门逻辑符号如下
图11
74LS00管脚图如下:
图12
6、基本RS触发器:
电路结构
把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接,即可构成基本RS触发器,其逻辑电路如图12(a)所示。
它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q。
图13
工作原理
基本RS触发器的逻辑方程为:
根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:
1).当R=1、S=0时,则Q=0,Q=1,触发器置1。
2).当R=0、S=1时,则Q=1,Q=0,触发器置0。
如上所述,当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时,它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。
一般规定触发器Q端的状态作为触发器的状态。
通常称触发器处于某种状态,实际是指它的Q端的状态。
Q=1、Q=0时,称触发器处于1态,反之触发器处于0态。
S=0,R=1使触发器置1,或称置位。
因置位的决定条件是S=0,故称S端为置1端。
R=0,S=1时,使触发器置0,或称复位。
同理,称R端为置0端或复位端。
若触发器原来为1态,欲使之变为0态,必须令R端的电平由1变0,S端的电平由0变1。
这里所加的输入信号(低电平)称为触发信号,由它们导致的转换过程称为翻转。
由于这里的触发信号是电平,因此这种触发器称为电平控制触发器。
从功能方面看,它只能在S和R的作用下置0和置1,所以又称为置0置1触发器,或称为置位复位触发器。
其逻辑符号如图7.2.1(b)所示。
由于置0或置1都是触发信号低电平有效,因此,S端和R端都画有小圆圈。
3).当R=S=1时,触发器状态保持不变。
触发器保持状态时,输入端都加非有效电平(高电平),需要触发翻转时,要求在某一输入端加一负脉冲,例如在S端加负脉冲使触发器置1,该脉冲信号回到高电平后,触发器仍维持1状态不变,相当于把S端某一时刻的电平信号存储起来,这体现了触发器具有记忆功能。
4).当R=S=0时,触发器状态不确定
在此条件下,两个与非门的输出端Q和Q全为1,在两个输入信号都同时撤去(回到1)后,由于两个与非门的延迟时间无法确定,触发器的状态不能确定是1还是0,因
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