喷泉控制器.docx

电子课程设计喷泉控制器学院：电子信息工程学院专业，班级：姓名：学号：指导老师：2014年12月目录第03页一、设计任务与要求二、 总体框图 第03页三、 器件选择 第04页四、 功能模块 第11页五、 总体设计电路图 第15页六、 实习心得 第17页喷泉控制器—、设计任务及要求设计任务：设计一个喷泉控制器设计要求：喷泉有A,B,C三组喷头按下按钮k1启动后，A组先喷5秒， 后B,C同时喷，5秒后B停；再5秒后C停；而A,B又喷，再2秒后C也喷；持 续5秒后全部停；再过3秒重复上述过程按钮K2可以停止所有喷水二、总体框图1, 总体设计框图总体设计框图如图2-1所示图2-1总体设计框图2, 各模块功能（1） 秒脉冲信号发生器：产生一个信号脉冲作为计数器的脉冲2） 二十五进制计数器：通过两个十进制计数器组成一个二十五进制计数 器，用来计数灯的工作时间状态，即喷泉的工作时间状态3） 控制电路：利用非门和与非门的组合使之分别在24s、4s、9s、14s、 16s、21s输出一个低电平，然后再通过与非门把信号传给JK触发器，使JK触 发器实现保持和翻转功能，从而使指示灯出现亮或灭的状态，即喷泉的喷水或暂 停。

4） 四段数码管时间显示器：显示时间计数，以确定喷泉的起喷和暂停时 间5） LED灯显示：仿真中用灯代替喷泉，通过灯的亮灭来看喷泉是否喷水3, 设计思路通过对设计题目的分析可知，喷泉的工作时间是固定的以A组为例：当按 下K1启动后，A组先喷5s,然后接下来的10s A组都是停止的，再往后A组又 喷7s,然后停3s，接下来就是以此重复的 由此可看出，整个喷泉是以25s 循环的，所以我用两个74LS160N设计了一个二十五进制计数器，每25s置零一 次，由此来实现它的循环过程另外分析它的工作状态，无论是A组还是B组还是C组，其工作状态只有两 种，要么工作，要么不工作因此我想到了选择T触发器（把JK触发器的J端和 K端相连即构成T触发器），当给它一个低电平时，它实现保持功能，给它一个 高电平时，它实现翻转功能正好和喷泉的工作状态一致，要么保持喷，要么保 持不喷，从喷到不喷只需要翻转就能实现而如何在需要的时间给T触发器一个需要的电平再分析A组，按下K1启 动后，A组喷水，5s后A组停止，然后过10s A组又喷……以此类推，即可发现 A组需在第24s、4s、14s、21s翻转，而要翻转则需要在24s、4s、14s、21s这 四个时间点给T触发器输入一个高电平，由此我想到了用与非门来实现。

再对设计做整体分析，可知不同的组在24s、4s、9s、14s、16s、21s这六 个时间点中的部分时间点都需要翻转，所以我用了 6个八输入与非门使之在这六 个时间点时输出一个低电平，其他点都输出高电平，再根据不同的组选择各自需 要的翻转时间点，然后再通过一个与非门连接到T触发器，从而也就实现了在需 要的时间点给T触发器一个需要的电平也就实现了对喷泉的控制，实现翻转功 能正好和喷泉的工作状态一致，要么保持喷，要么保持不喷，从喷到不喷只需 要翻转就能实现三，选择器件1,选择器件型号选择器件型号，件数及逻辑符号如图表3-1所示，逻辑框图如表3-2所示表3-1器件列表序号器件名称器件型号逻辑符号件数1三输入与非门74LS10NU1A—F "74LS10N12四输入与非门74LS20NU1A 二： 一74L&2DN33八输入与非门74LS30Nir74L&30N64非门74LS04NU3A—> —74LS04N8器件名称非门与非门十进制计数器74LS160JK触发器表3-2器件逻辑框图逻辑框图voc* ho| t> rn）广u4>J1p lliLU £l bJSFJD侖Si音育嚙儲畜尚Q QRl> K：J Sd由drikh白山山山CLK]PRi CLR> Jt Vcc CLKgPRQR?TC T J Sd Kd K： j Sjlb mL u w J； lL liCLKjPR. CLRi Jl VCc CLK2PR3CLR22,器件的逻辑功能表及内部原理图(1) 四2输入非门74LS04非门又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路，其逻辑表达式为: Y二A，A为输入端，Y为输出端。

其功能如表3-3所示表3-3 74LS04非门真值表输入输出AY0110其内部原理图如图3-1所示g U4 肿 Y4 時 AJ YJ13121U1 8Lq]-k)°—11Al2JFl 02 小6务 a w j r X“ I7图3-1 74LS04管脚分布图(2) 二4输入与非门74LS2O由于用到的与非门较多，但原理一样，所以这里以四输入与非门为例：与 非门可实现与门和非门的复合运算，其输出与输入之间的逻辑关系用逻辑表达式 表示为：Y二A• B • C • D ,A、B、C、D分别为输入端，Y为输出端其功能如表 3-4所示表3-4 74LS2O与非门真值表ABCDY00001000110010100111010010101101101011111000110011101011011111001110111110111110其内部原理图如图3-23）同步十进制计数器74LS16074LS160是同步十进制计数器，它具有异步清除和同步置数等功能，其逻 辑框图及逻辑符号如表3-2、表3-3所示逻辑符号中，LOAD为置数端,CLR为清零端，ENT、ENP为使能端CLK为脉冲 输入端A、B、C、D为计数器输入端，AQ、BQ、CQ、DQ为数据输出端，其功能 表如表3-5所示。

表3-5 74LS160功能表其内部结构图如图3-3所示国］订rx-3 74LnRGr.CFifTTCiAi_ A»—_Qi——A*—仙FF.1J(4) JWJ触发器 74LSJK触发器是数字电 保持和翻转功能发器中的一种电路单元3集成触发器中，JK触发器的用中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器由JK触 发器可以构成D触发器和T触发器工作原理：当CP=0时，触发器处于一个稳态，G3、G4被封锁，不论J、K器具有置0、置I、 为齐全在实际应为何种状态，Q3、Q4均为1另一方面，G12、G22也被CP封锁，因而由与或非 门组成的触发器处于一个稳定状态，使输出Q、Q状态不变当CP由0变1时，触发器不翻转，为接收输入信号作准备设触发器原状 态为Q=0, Q=1当CP由0变1时，有两个信号通道影响触发器的输出状态，一 个是G12和G22打开，直接影响触发器的输出，另一个是G4和G3打开，再经 G13和G23影响触发器的状态前一个通道只经一级与门，而后一个通道则要经 一级与非门和一级与门，显然CP的跳变经前者影响输出比经后者要快得多在 CP由0变1时，G22的输出首先由0变1，这时无论G23为何种状态（即无论J、 K为何状态），都使Q仍为0。

由于Q同时连接G12和G13的输入端，因此它们 的输出均为0,使G11的输出Q=1，触发器的状态不变CP由0变1后，打开G3 和G4，为接收输入信号J、K作好准备当CP由1变0时触发器翻转，设输入信号J=1、K=0，则Q3=0、Q4=1，G13 和G23的输出均为0当CP下降沿到来时,G22的输出由1变0,则有Q=1，使G13输出为1，Q=0, 触发器翻转虽然CP变0后，G3、G4、G12和G22封锁，Q3=Q4=1，但由于与非 门的延迟时间比与门长（在制造工艺上予以保证），因此Q3和Q4这一新状态的 稳定是在触发器翻转之后由此可知，该触发器在CP下降沿触发翻转，CP 一旦 到0电平，则将触发器封锁，回到第一种情况总之，JK触发器在CP下降沿前接受信息，在下降沿触发翻转，在下降沿后 触发器被封锁其逻辑功能表如下表3-6所示表3-6 74LS73N JK触发器功能表输人输出RdCLKJK旷10X冥X0清零10冥X保持100Q-.保持1101011101»1111翻转其内部原理图如图3-4所示° HisLCLOCK (CP)图3-4 74LS73N JK触发器内部原理图四、功能模块1、各模块的电路原理图、逻辑功能及器件的连接关系(1) 秒脉冲信号发生器器件的连接关系：CL0CK_V0LTAGE正的一端接二十五进制计数器的CLK端, 另一端接地，构成秒脉冲发生器如图4-1所示。

逻辑功能：产生计一计数脉冲2) 二十五进制计数器逻辑功能：实现计数功能器件的连接关系：两个十进制计数器的CLK端与脉冲信号发生器连接，清 零端CLR接一三输入与非门，分别接到2U的13端口和3U的12和14端口，LOAD和2U的ENT、ENP都接+5V电压，3U的RCO端接到2U的ENT、ENP端，A、B、C、 D均接地，以实现二十五进制计数如图4-2nir(3) 控制电路逻辑功能：分别在24s、4s、9s、14s、16s、21s输出一个低电平，然后再 通过与非门把信号传给JK触发器，使JK触发器实现保持和翻转功能器件的连接关系：6个八输入个与非门，根据需要分别接到2U和3U的输出 端或输出非端，使6个与非门分别在24s、4s、9s、14s、16s、21s输出一个低 电平，然后再通过与非门与JK触发器相连，使JK触发器实现保持和翻转功能 其电路图如图4-3所示U18EM S04N-Lt. Q h74LS30N74LS30N74LS160N74LS04N74LS04NU21B74LS20HU21AU13AU12A74LS04N"L滥_1IL二74LS30NI74LS30N74LS30N74LS30NU16C74LS04NU17D74LS20NU20A74LS20N74LS73N74LS73NM74LS73NU4DCD HEX DIG RED图4-3控制电路(4) 四段数码管时间显示器器件的连接关系：四段数码显示管的管脚从。