六路彩燈循環(huán)閃爍邏輯電路設(shè)計

六路彩燈循環(huán)閃爍邏輯電路設(shè)計、設(shè)計目的學(xué)習(xí)數(shù)字電路的設(shè)計方法和技巧;檢驗對組合邏輯電路及時序邏輯電路的綜合應(yīng)用能力.二、設(shè)計要求六路彩燈分別依次閃爍閃爍的時間間隔為0.1s寫出設(shè)計的詳細步驟使用3號圖紙，畫出設(shè)計的邏輯電路圖寫出課程設(shè)計說明書。（要求用20*20的方格紙，有標題、前言、目錄、詳細的設(shè)計步驟和所參考的資料清單及元器件明細表）三、設(shè)計步驟第一步:計數(shù)器（時序電路）的設(shè)計第二步:譯碼器（組合電路）的設(shè)計第三步:顯示電路的設(shè)計第四步:時鐘電路的設(shè)計第五步:畫總設(shè)計圖第六步：寫出課程設(shè)計說明書第七部:使用3號圖紙，畫出設(shè)計的邏輯電路電路圖第一步:計數(shù)器（時序電路）的設(shè)計第二步:譯碼器（組合電路）的設(shè)計第三步:顯示電路的設(shè)計第四步:時鐘電路的設(shè)計第五步:畫總設(shè)計圖第六步：寫出課程設(shè)計說明書第七部:使用3號圖紙，畫出設(shè)計的邏輯電路電路圖（一）計數(shù)器的設(shè)計進行邏輯抽象，建立原始狀態(tài)圖。六路彩燈需要六種狀態(tài)，即大體上應(yīng)設(shè)有六個內(nèi)部狀態(tài)，即M=6，現(xiàn)用S、S、S、S、S、S分別表示這六種狀態(tài)。根據(jù)題意，可建立如圖1所示0 1 2 3 4 5的原始狀態(tài)圖，S為初態(tài)，其后依次為S、S、S、S、S即0 1 2 3 4 5，S°-SiS2&一S4—S5圖1進行狀態(tài)化簡，畫出最簡狀態(tài)圖。1） 確定等價狀態(tài)由圖1不難發(fā)現(xiàn)，里面沒有等價狀態(tài).2） 合并等價狀態(tài)由于里面沒有等價狀態(tài)，故不用合并進行狀態(tài)分配，畫出二進制編碼后的狀態(tài)圖（見圖2）1） 因M=6，故取n=32） 進行狀態(tài)編碼，取S0=000，S1=001，S2=010，S3=011，S4=100，S5=1013）畫出編碼后的狀態(tài)圖（見圖2）000f001-?010f011—100f1014（圖2）選擇觸發(fā)器和求時鐘方程和狀態(tài)方程1） 由題意選用三個CP下降觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器；2）采用同步方案，即取 CP0=CP1=CP2=CP3） 求狀態(tài)方程

由圖2所示狀態(tài)圖，畫圖3所示電路次態(tài)的卡諾圖，及圖4所示各觸發(fā)器的卡諾圖。（圖3）Qg 的卡諾圖Q&+（圖3）Qg 的卡諾圖Q&+1的卡諾圖Q+1的卡諾圖Qn+1的卡諾圖（圖4）由卡諾圖得:Qn+1=QQ1n+Q1n+1=Q;Q;Q0+Q1nQQ2+1=QQ+Q;Q求驅(qū)動方程JK觸發(fā)器的特性方程為.一“n+KQ〃<Qn― <Q+ <Qn1）變換狀態(tài)方程+Q0Q1nTOC\o"1-5"\h\zQn+1—Qn=1Qn+1+Q0Q1nQn+1=QnQnQn+QnQn=QnQnQ1 2 1 0 1 0 20Qn+1—2QnQn+QnQn=QnQn（Qn+Qn）Qn+1—21 0 2 0 1 0 2 2 02—QnQnQn+QQ+QnQnQn—QnQnQn+QnQn1 0 2 02 2 1 0 1 0 2 02（*QnQnQn為約束項應(yīng)去掉）2 1 02）比較狀態(tài)方程和特性方程求驅(qū)動方程

J=K=1，J=QnQn,K=Qn，J=QnQn,K=Qn0 0 1 20 1 0 2 1 0 2 0畫邏輯電路圖，（圖5）CP1圖5CP1圖5邏輯電路圖檢查自啟動功能將無效狀態(tài)110、111代入狀態(tài)方程進行計算，結(jié)果如下110—111一000（有效狀態(tài)）可見電路能自啟動（二）譯碼器的設(shè)計1.邏輯抽象，列真值表根據(jù)六路彩燈計算出時序電路，應(yīng)有三個輸入端分別用A2、A］、A0表示，八個輸出端，現(xiàn)用其中6個輸出端分別用Y0、Y］、Y2、Y3、Y4、Y5表示2.寫邏輯式化簡將約束項110、111代入上式得:畫邏輯圖：如圖6所示圖6譯碼器如果用與非門實現(xiàn)，同時把輸出信號寫成反變量，那么所得到的就是由與非門構(gòu)成的輸出為反變量（低電平有效）的譯碼器，如圖3.3.16所示。圖7由與非門構(gòu)成的制譯碼器（三）驅(qū)動電路的設(shè)計根據(jù)計數(shù)器和譯碼器的設(shè)定：現(xiàn)需用驅(qū)動電路來驅(qū)動彩燈，每個彩燈選用一個三極管驅(qū)動器。當輸入信號為高電平時，輸出為低電平，彩燈被點亮；當輸入信號為低電平時，輸出為高電平，彩燈熄滅。故選用下圖所示的驅(qū)動電路(如圖8所示)，三極管基極的電阻(限流電阻)為1kQ。圖8時鐘電路的設(shè)計時鐘電路的作用是產(chǎn)生一個時鐘脈沖，以控制彩燈閃爍的時間間隔。根據(jù)要求，閃爍的時間間隔為0.1s。現(xiàn)選用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，如圖10所示。參數(shù)計算由圖9知W1=0.7RCW2=0.7RC振蕩周期T：T=t+1=0.7RC+0.7RC=0.7(RC+RC)W1W2 1 2 1 2振蕩頻率：1 1 1.43f=—= " T0.7(R1+R2)C(R1+R2)C因T=1s，取R1=R2=R，C=100|iF故T=0.7(RC+R