武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书
3.3 二十四进制计数器
24进制计数器由两片74LS90组成,其连接方式如图所示。74LS90是一种2-5-10进制计数器,在时钟信号下降沿触发,图3-3是其引脚图,表3-1是其功能表。
将74LS90的CKB和Q0两个管脚相连则构成了异步10进制计数器,CP为输入的时钟信号。 U1为低位,Q1Q0为有效输出。当U1计数时,其输出Q3Q2Q1Q0完成0000→0001→0010→0011的计数,随后变为0100,Q2输出1反馈到R0(0)和R0(9),使输出迅速置为0000,即完成反馈清零。与此同时,Q1由1变为0,形成下降的时钟信号,从而触发U2计数。U2为高位,Q2Q1Q0为有效输出。U2的工作原理与U1类似,只是在输出从0101变为0110后迅速对自身进行清零。
图3.5
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图3.6
3.4脉冲信号单元
图3.7
使用555定时器和一些电容、电阻组成多谐振荡器,产生频率为1Hz的矩形波,电路如图3-1所示。其频率
故选择R1=R2=10KΩ,C2=47uF(这种参数的
电阻和电容都比较常见),计算得f=1.014Hz。选择C1=0.01uF,其作用是增强电路对外界的抗干扰能力。
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3.5两种状态的切换与叠加
3.5.1两种状态的切换
摇摆状态与暗点循环各使用了一个译码器,如果两个译码器同时工作,可会造成电路混乱。因此,必须借助额外的电路来控制两个译码器的工作顺序。
在本方案中,两种图案的实现,都只用到了24进制计数器的低2位,即U1的Q1Q0 来控制译码器输出,因此,可以使用24进制计数器的高3位,即U2的Q2Q1Q0来控制两个译码器的工作顺序。
在24进制的前12次计数中,高3位的状态依次为000、001、010;后12次计数中,高3位的状态依次为011、100、101。可以考虑使用逻辑门电路来控制两个译码器的使能端,当高3位输出为000、001、010时,控制摇摆状态的译码器使能,控制暗点循环的译码器停止工作;当高3位输出为011、100、101时,状态翻转,即可实现两张状态的切换。也可使用74HC151数据选择器,设计思路将更加简单。
图3.8
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3.5.2两种状态的叠加
图3.9
由于4盏彩灯的点亮方式是由两个译码器控制的,并且它们与彩灯的电路连接方式也不同,在解决了两种状态切换的问题后,还需要解决两个译码器与4盏彩灯的电路连接问题。 考虑到译码器处于非使能状态时,其输出均为高电平,故可以使用与门来实现该接口问题。将两个译码器应该与D0相连的输出端接上一个2输入与门后再与D0相连,类似地,其它端口也按这种方法连接,电路连接如图3-9所示。
当电路工作时,使能的译码器输出相应的循环序列,而非使能的译码器则输出1111,两个译码器的信号进行与运算后依然是使能译码器的输出序列,从而实现了两个译码器共同控制4盏彩灯的功能。
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4、调试与检测
4.1 调试中故障及解决办法
在调试过程中,电路也曾出现了一些问题。
555芯片上未连接VCC使得电路没有发生振荡现象,输出结果为0101保持不变。
图4.1
解决方法:在555芯片引脚8处接VCC,电路实现振荡。
图4.2
4.2 调试与运行结果
打开软件后,点击“调试”下的“开始\\重启动调试”,或者直接按“Ctrl+F12”,电路就开始调试,可以发现灯开始闪烁。
运行结果:首先,开始运行时,从左往右数第二盏和第四盏同时点亮,第一盏灯和第三盏灯灭,1秒后,第一盏灯和第三盏灯同时点亮,第二盏和第四盏同时熄灭,此过程重复了6次,时间12秒;然后,左边第一盏灯熄灭,其余三盏灯点亮,过1秒后,左边第
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