38彩灯控制逻辑电路

1、电子技术课程设计彩灯控制逻辑电路学院：电子信息工程学院 专业、班级： 电气 081502 班 姓名：朱晶学号： 200822130112 指导老师：闫晓梅 2010 年 月 日目录一、设计任务与要求 3二、总体框图 4三、器件选择 5四、功能模块 13五、总体设计电路图 14六、课程设计总结 17七、参考资料 17彩灯控制逻辑电路一、设计任务与要求设计一个彩灯控制逻辑电路。R、丫、G分别代表红、黄、绿三个不同颜色的彩灯。当控制信号A=0时，要求三个灯的状态按图a的状态变化；而A=1时，要求 三个灯的状态按图b的状态循环变化。图中涂黑的圆圈表示灯点亮，空白的圆圈 表示灯熄灭。设计任务与要求二、总

2、体框图本设计主要由四大模块电路组成：脉冲信号、计数器、三路彩灯、彩灯循环 控制系统脉冲信号的功能是实现一个周期为1S的脉冲信号。计数器的功能是实现两个可预置的加减法的计数器组成，实现从0递增置数 到7,然后再从7递减到0。译码器的功能是转换计数器的电平实现 8盏LED彩灯自左到右依次点亮，然后再 从右到左依次点亮，进行循环。LED彩灯的功能是在电平的作用下进行有规律的闪烁。彩灯循环系统主要是由非门，与门，或门等组成的循环系统来实现其功能。该电路系统流程图如下：图（1）总体框图三、选择器件本次课程设计所用器件如表表一本次课程设计所用器件型号名称数目74LS160十进制加法计数器174LS1383

3、线一8线译码器174LS04非门674LS08与门374LS32N或门6LED发光二极管1SPST开关2PROBE彩灯31.加法计数器74LS160它是同步十进制加法计数器，当 LOAD端输入低电平时处于预置数状态，D0 D1、D2 D3的数据将会在CP上升沿到达时被置入 Q0 Q1 Q2 Q3中，它的预 置数是同步的。右图是74LS160的引脚分配图，图中LOAD为预置数控制端，A B、C、D为数据输入端，RCO为进位输出端，CLR为异步置零端，QA-QD为四位 数据输出端，EP和ET为工作状态控制端。41 774LSL6CDPTNNEEADCP RQUQQlc-LOADCLKclr16Vc

4、cCLK215RCOA314QaB413 0Cw312D11QdKNP710ENTGND89LOAD图（2-B ）逻辑框图图（24） 74LS160的逻辑符号逻辑图图 （3） 74LS160的内部结构图ID R图（3）为74LS160的内部原理图。当RC=0寸所有触发器将同时被置零， 而且置零操作不受其他输入端状态的影响。当RC=1 LD=0时，电路工作在预置数状态。这时门G16-G19的输出始终是1,所以FF0-FF1输入端J、K的状态由 D0-D3的状态决定。当 RC=LD=1而 EP=0 ET=1时，由于这时门 G16-G19的输出 均为0,亦即FF0-FF3均处在J=K=0的状态，所以

5、CP信号到达时它们保持原来 的状态不变。同时C的状态也得到保持。如果 ET=0则EP不论为何状态，计数 器的状态也保持不变，但这时进位输出 C等于0。当RC=LD=EP=ET=1，电路工 作在计数状态。从电路的0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从 1111的状态返回0000的状态，C端从高电平跳变至低电平。利用 C端输出的高 电平或下降沿作为进位输出信号。表二 十进制计数器74LS160的功能表CP国LDEPET工作状态X0XXX置零|PL10XX预置数X1101保持X11X0保持（但C = 0 ）|PL1111计数由表一可得，当置数端为0时，输出全为0。预置数端为0,当脉冲到达

6、时， 计数器置数；当置数和预置数端都为 1,且EP=ET=1寸，计数器进行加法计数； 当EP=Q EP=1时，输出不变，且RCO=0当ET=1时，各输出及RCC都保持不变。2.3 线一8线译码器74LS138输入的3位二进制代码共有8种状态，译码器将每个输入代码译成对应的一 根输出线上的高、低电平信号。图（4）为3线-8线译码器74LS138的逻辑符号图，其有3个附加的控制端G1、G2A和G2B当G仁1 G2A+G2B=tf，其附加门GS才输出高电平（S=1）， 译码器处于工作状态。否则译码被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，这三个 控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多片连接起来

7、以扩展译码 器的功能。1ABCG1-G2E1Z34567-L 产_JL 扌YJ74LS138E图（4） 3线-8线译码器74LS138的逻辑符号图Vcc Yo 91 72 73 & Ys 焉16974LS1383Ao Ai Az Sc 霸 Sa Yt GHD图（5） 3-8译码器74LS138的逻辑框图郑i；,ZHy5丽】爵图（6） 74LS138的内部结构图表三3线8线译码器74LS138的功能表输入输出S1S2+S3A0A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70XXXX11111111X1XXX111111111000001111111100011011111110010110111111

8、0011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110由3线-8线译码器74LS138的功能表也可以看出，当 S1=0时，无论S2+S3 等于0还是1,译码器都处于禁止状态，当 S1=1,S2+S3=0时，译码器处于工作 状态。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

9、，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：VCGIl41 1L | 12 | | 11I MR1 VIL鬥41I 1I | 21 ULZ1可LaJ LzJ（7）74LS04的内部结构图VC1. 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GHD图（8）三极管非门74LS04的逻辑框图功能表如下图：申入輸岀LKL表四非门功能表图（9）74LS04的逻辑符号逻辑函数式Y= A4. 74LS08为四2输入与门最简单的与门可以用二极管和电阻组成。74LS08是四组二输入端的与门其逻辑框图如下图：u

10、cc UB 轴 W 3B 3A 3V|J3 J 上12 1A1 10iz99123456 71A 1B 1V 2A 28 2V GND图（10）74LS08的逻辑框图其逻辑辑符号如下图：1A 4BIB4A1Y4Y2A74LS083B2B3A2Y 3Y图（11）74LS08的逻辑符号其逻辑功能表如下:表五74LS08的逻辑功能表1A1B1Y2A2B2Y3A3B3Y4A4B4Y000000000000010010010010100100100100111111111111其逻辑功能描述如下：当两个输入端A=0, B=0时，输出端丫为低电平0,即丫=0;当两个输入端A=0, B=1时，输出端丫为低电

11、平0,即丫=0;当两个输入端A=1，B=0时，输出端丫为低电平0,即丫=0;当两个输入端A=1, B=1时，输出端丫为低电平1,即丫=1;即只要两个输入端 A、B的输入电平有一个是低电平 0,输出端Y即为低电平0；只有A、 B的输入电平全为1,输出端Y才为高电平1。5.74LS32为四2输入或门，实现 Y=A+B当输入全为高电平时，输出为高电平；当输出当中只要有一个为低电 时，输出就为低电平。表六或门功能表ABvOOodo4O1d1(12)或门逻辑图6. LEDLED是发光二极管Light Emitting Diode 的英文缩写。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫

12、描驱 动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离 远、规格品种全等特点。目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体， 已经成为 城市信息现代化建设的标志。管脚12 3 4分别接输出段的Q 。、Q 1 Q 2、Q 3.图 形显示如下图所示：UL4ICD_HEX四、功能模块1、译码电路：选用3线-8线74LS138译码器来实现咯 K % 疏只肾16 15 14 13 12 11 10 974LS1381 2 3 4 5 6 7 8图（13） 74LS138管脚图表七3线-8线译码器74LS138的真值表A筍出氏十鸟月1 T| Aq耳0XrX11111111Z1X疋1111

13、111110000111111100011011111110010110111111001111101111101001111D11110101111101110110111111011011111111110由上图可见，74LS138有3个地址输入端A2、A1、A0。如果想对4位二进制代码 译码，只能利用一个附加控制端（S1、S2、S3/当中的一个）作为第四个地 址输入端。2. 计数显示LCD HHX74LS1SOM十进制计数器将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到两个74LS160同步十进制计数器的EN EP端，74LS160的两组四位BCD码分别接到实验装置的两组译码 显示器的 A、

14、 B、 C、 D 的插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，产生一 个上升沿，使相应的计数器进行加一计数。五、总体设计电路图（1） 总电路说明：图中由脉冲发生器输出1HZ脉冲，输出端接到计数器74LS160的CLK端,通过74LS160的计数功能，发出0000到0100的信号，计数器的四个输出端Q0Q1Q2Q3分别加在3线一一8线译码器的ABCD端，由于74LS160经过置数组成了五进制 计数器，在输出端接适当的非门与或门，以实现灯的循环亮灭。2. Multisim 仿真结果用 Multisim 对总电路进行仿真，仿真开始后，彩灯依时间顺序按设计要求 变亮或熄灭。这一点也可以从电路图仿真结果中得到验证。3. 总电路的硬件实现各模块的功能已经在功能模块中得到了硬件实现， 并验证正确， 将各模块连 接起来，关闭开关，彩灯实现循环一的变化，再通过单刀双掷开关的闭合，彩灯 实现循环二的变化。VCC5V105 VV1U2DCD_HEX14 3 2L910U1CLR H- LOADENT RC6班 ENP H-CLK74LS160DKey1U4OR21OR2 IU9U7OR2U5OR2tU13AND2J11NOTOR23TU1064574LS138D1L&U12AAND2NOT151413&NOTU5YYYYYYYAB 侶GGGG ABC G QAS