自反逻辑电路设计

自反逻辑电路设计

首先，通过555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给D触发器和刹车时的输入信号。3个D触发器用于产生三端输出的001、010、100的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。分拣之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
总体框图：由于汽车左或右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表(如表6-2所示(表中0表示灯灭，1表示灯亮)。
由表1得总体框图如图所示
图1汽车尾灯控制电路原理框图
表1汽车尾灯控制逻辑功能表
开关控制
S1 S0
三进制计数器
Q1 Q0
六个指示灯
D6 D5 D4 D1 D2 D3
0 0
0 0 0 0 0 0
0 1
0 0
0 1
1 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
1 0
0 0
0 1
1 0
0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 1
CP CP CP CP CP CP
3.2 单元电路设计与分析
3.2.1 开关控制电路的设计
设74LSl38和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件(S1、S0、CP)的真值表，如表2所示。
开关控制
S1 S0
CP
使能信号
G A
0 0
0 1
0 1
1 1
1 0
1 1
1 1
CP
0 CP
表2 S1、S0、CP与 G、A逻辑功能真值表
由表6—3经过整理得逻辑表达式
, ,
由上式得开关控制电路，如图2所示
图2 开关控制电路
3.2.2 三进制计数器电路的设计
三进制计数器电路可根据表1由双J—K触发器74LS76构成，此电路结构简单，成本较低，选用此方案。电路图如图3所示
图3 三进制计数器
3.2.3译码与显示驱动电路的设计
译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6个与非门和6个反相器构成，逻辑电路如图3.10中的（Ⅰ）所示。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当图中G=F=1、K1=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=F=1、K1=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0，F=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；当图中G=0，F=cp时，所有指示灯随cp的频率闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。
3.3.4 尾灯电路的设计
尾灯显示驱动电路由6个发光二极管和6各电阻构成，反相器G1—G3的输出端也依次为0，指示灯D1→D2→D3按顺序点亮，示意汽车右转弯；反相器G4～G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G＝0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6～G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0，A＝CP时，指示灯随CP的频率闪烁。
3.3.5 秒脉冲电路的设计
由555定时器构成的多谐振荡器；如图4为多谐震荡器的电路，由于555定时器内部的比较器灵敏度搞，输出驱动电流大，功能灵活，又频率受电压和温度影响很小。即此多谐振荡器的震荡频率稳定。
图4 脉冲产生电路
3.3电路的安装与调试
其工作原理图如图5所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以图5汽车尾灯控制器电路原理图
图5 电路原理图
首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号。
其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。
最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门，6个非门以及7410提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
4 心得体会及建议（四号，黑体）
4.1 心得体会（小四号宋体，加粗）
本次课程设计是我目前收获最大的一次课程设计。我是工学专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。 设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。 制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，不能急躁，因为是在电脑上调试，比较慢，又要求我们有一个比较正确的调试方法，像把频率调快等等。这又要我们要灵活处理，在不影响试验的前提下可以加快进度。 要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。 留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如CP脉冲的供给通断等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。 总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
4.2 建议
对于学生来说：做课程设计还是独立完成好。在做设计之前一定要搞清楚各个元件的特征与性质，做设计时就可以对号入座。而且做设计时要明白“要什么,怎么样”这样就不会盲目了，对于设计时会出现的各个错误现象，一定要仔细检查线路，不要盲目的就认为元器件的问题，或是人为其他的问题。做课程设计最主要的是锻炼实践能力，所以要注重独立思考怎样设计，而不是照搬照套。
对于指导老师来说：安排实验时能否在充足的时间安排，还可以有选择的选题，不要把题目限定得太死，充分激发学生兴趣爱好，才能更激情的深刻地做好课程设计。
5 附录
元器件明细表
元件名称
规格
数量
电阻
100Ω
500Ω
8
2
电容
100μF/25V
2
发光二极管
LED(共阴)
6
555定时器
NE555
1
译码器
74LS138
1
开关
2
其他各集
成元件
74LS00
74LS04
74LS10
74LS76
74LS86
1
1
1
1
1
6参考文献