4.2各个单元电路的具体实现 4.2.1节拍部分
(1)节拍发生电路
考虑到节拍是整个电路功能实现的基础及其他模块进行调试的必需条件,故首先实现节拍发生模块。0.5s节拍选用由555及相关器件构成的多谐振荡器电路实现。
由于输出波形中低电平的持续时间,即电容放电时间为tw2?0.7R2C
低电平的持续时间,即电容放电时间为
tw1?0.7(R1?R2)C
因此电路输出矩形脉冲的周期为
T?tw1?tw2?0.7(R1?2R2)C 输出矩形脉冲的占空比为
q?tw1R?R2T?1R 1?2R2
当R2??R1时,占空比近似为50%。 故综合考虑,
电容取:4.7μf 0.01μf
电阻取:R2=150 kΩ R1?4.7 kΩ 电路图如图2所示:
Vo
图2
(2)节拍控制电路
由于(1)中已实现0.5s节拍,故使用74LS74(双上升沿触发器)将其二分频产生1.0s节拍。再通过控制74LS151(八选一数据选择器)的A为0或1选择Y端输出的脉冲的频率来控制这两种接拍的交替输出。因此该模块由一片74LS151和一片74LS74级联实现。整体上实现脉冲频率的变换,即交替产生快慢节拍。
令74LS74的Vcc,CLR,PR都接高电平,将^Q的输出接到D端,Q端的输出接到74LS151的D1端。令74LS151的D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C, ^G,GND接低电平,Vcc接高电平,D0接0.5s节拍信号即555的输出Vo,A端接由花型控制电路的CF输出(这一端子的输入需结合后续模块决定)。
由此实现了0.5s和1.0s快慢两种节拍的控制。
电路图如3
CP
图3
4.2.2花型部分
首先设计花型如下:
花型1:整体分为两部分从第1路和第5从左至右渐亮,全亮后,再分两半从左至右渐灭。循环两次;
花型2:从中间两路开始,同时向两边依次渐亮,全亮后再由中间到两边依次渐灭。
花型3:从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次。
花型的实现由2片74LS194来实现,状态转移图如下(设两片74LS194的输出依次为Q1~Q8)
花型一:
11101110000000100010011001101000100
1100110111011111111111
花型二:
00000000001100001111001111110001100001111001111111111111 花型三
0000000100000011000001110000111111111111101111100111100011111111111111111111011111001000000110000011100001111000 (1)花型显示电路
每个花型完整显示一遍,所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为32,即1~8显示第一个花型,8~16显示第二个花型,17~32显示第三个花型。
要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变。现将两片194分为低位片1和高位片2,再将其输出端从低位到高位记为Q1~Q8。列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号如下表1:(用^Qi表示Qi的取非)
表1: 花型 1 2 低位片 SL X ^Q1 SR ^Q4 X S1 0 1 S0 1 0 高位片 SL X X SR Q8 ^Q8 S1 0 0 S0 1 1 节拍控制信号 CH~CA 00000000 00001000
3 X Q5 ^Q8 X 0 1 1 0 X ^Q1 Q4 X 0 1 1 0 00010000 00010100 经过分析可以得到控制194高低位片的左移右移变化的控制量。用CA~CH表示161从低位到高位的个输出端。控制结果表达式如下表2:
表2: 194低位片 SL=^Q1·^CE+Q5·CE SR=^Q4·^CE+^Q8·CE S1=^CD 194高位片 SL=^Q1 SR=^Q8·^CE+Q4·CE S1=CD·CE (2)花型控制电路
将二片161级联成为模64(三种花型在两种节拍下各显示一遍)的计数器。 161的级联用的是同步,并用^CG清零。
由于花型控制模块和显示模块之间的连线较为复杂,故在一个图中显示,如图4:
CP
图4:花型的控制与显示