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要求分析 根據(jù)任務(wù)要求，使用邏輯門電路設(shè)計(jì)一款電飯煲，主要目的： 1. 設(shè)計(jì)一款倒計(jì)時(shí)電路，最高支持倒計(jì)時(shí)20分鐘。 2. 設(shè)計(jì)一款計(jì)數(shù)器電路，最高支持4~6種不同狀態(tài)。 3. 支持根據(jù)不同狀態(tài)，設(shè)置不同倒計(jì)時(shí)參數(shù)。 二 問題分析根據(jù)項(xiàng)目分析可以確定該設(shè)計(jì)可以通過：信號(hào)源、減法電路、加法電路、以及相關(guān)邏輯門電路幾個(gè)部分構(gòu)成。 由于項(xiàng)目中最小時(shí)間單位是分鐘，所以選用每一個(gè)時(shí)鐘代表一分鐘進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。基本設(shè)計(jì)思路如下圖所示： 圖2.1 整體設(shè)計(jì)思路 三 設(shè)計(jì)過程3.1 倒計(jì)時(shí)設(shè)置邏輯因?yàn)樵诔跏忌想姞顟B(tài)下，芯片處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以狀態(tài)標(biāo)識(shí)如下所示： 0：?jiǎn)?dòng)；1：預(yù)加熱5分鐘； 2： 吸水10分鐘3：加熱煮飯20分鐘；4：燜飯10分鐘；5：保溫并提示； 根據(jù)以上狀態(tài)以及要求，列出需要設(shè)定的倒計(jì)時(shí)的真值表如下所示： 表3.1 倒計(jì)時(shí)時(shí)間真值表 由于存在單獨(dú)狀體的情況且狀態(tài)的二進(jìn)制表示不超過3bit，使用74LS138譯碼器能極大的減小設(shè)計(jì)難度。 根據(jù)上表，設(shè)個(gè)位十位的由低到高分別為A1、B1、C1、D1、A1、B1、C1、D1，74LS138的輸出分別為Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7則可以得出以下關(guān)系： A1= C1=Y0’ A2= Y1’ +Y3’ B2=Y2’ 圖3.1 倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)置邏輯 3.2 CLR信號(hào)處理根據(jù)74LS192和74LS160的手冊(cè)，對(duì)CLR信號(hào)進(jìn)行分析。使用單刀雙擲開關(guān)作為電飯煲開關(guān)，開關(guān)置于VCC是，認(rèn)為啟動(dòng)，為數(shù)字邏輯1，反之置于GND則為0。開關(guān)S1=0時(shí)，所有芯片清零，S1=1時(shí)，所有倒計(jì)時(shí)結(jié)束后74LS160不置零，74LS192置零并且CLK無輸入。所以74LS192的CLR取決于S1狀態(tài)、和Y5的狀態(tài)如下表。根據(jù)分析得出CLR=Y5’S1+S1’。 表3.2 74LS192CLR引腳邏輯真值表 圖3.2 74LS192CLR引腳邏輯電路圖 3.3 CLK信號(hào)處理根據(jù)芯片手冊(cè)可知74LS160的CLK輸入可以從74LS192的~BO引腳獲取，并且個(gè)位的~BO引腳可以作為十位的74LS192CLK信號(hào)。減發(fā)器將使用異步方式遞減，個(gè)位的倒計(jì)時(shí)解釋后從十位借位，如果十位為0，則~BO引腳將輸出一個(gè)低電平。該低電平可作為74LS160的狀態(tài)轉(zhuǎn)化CLK輸入。根據(jù)以上分析可知個(gè)位的74LS194CLK還需要滿足S1=1時(shí)， 74LS192CLK無輸入，即在Y5=0時(shí)，CLK沒有輸入。將個(gè)位和十位的74LS194的CLK信號(hào)分別命名為CLK1，CLK2則CLK1真值表如下： 表3.3 CLK真值表 由此得出：CLK1= Y5CLK。電路圖如下所示： 圖3.3 個(gè)位74LS192CLK邏輯電路圖 3.4 LOAD信號(hào)處理因?yàn)槟J(rèn)情況下74LS192的置數(shù)是0，根據(jù)芯片時(shí)序圖可知，初始狀態(tài)下即可獲取一個(gè)借位信號(hào)，所以在初始狀態(tài)下十位的74LS192接收到個(gè)位的借位信號(hào)時(shí)，同樣需要借位，所以可以將十位的借位信號(hào)作為兩片74LS192的LOAD信號(hào)。
 圖3.4 74LS192LOAD信號(hào)邏輯電路圖 74LS160由于通過CLR清零，并不需要LOAD處理，所以為保證穩(wěn)定性，74LS160的LOAD信號(hào)接地。 3.5 顯示部分與報(bào)警信號(hào)顯示使用BCD八段數(shù)碼管做顯示，報(bào)警信號(hào)時(shí)在S1=1并且Y5=0時(shí)，邏輯為1，所以報(bào)警信號(hào)等于Y5’S1。 圖3.5 報(bào)警信號(hào)邏輯電路圖 四 仿真結(jié)果
圖4.1 整體電路圖上電時(shí)，若S1狀態(tài)為0，則所有芯片清零，無顯示。若S1為1，則74LS160的CLK被74LS192的借位觸發(fā)，74LS160顯示狀態(tài)1，74LS192同時(shí)被置位顯示05，CLK開始倒計(jì)時(shí)。然后倒計(jì)時(shí)結(jié)束，74LS192借位，74ls160顯示狀態(tài)2，74LS192同時(shí)被置位顯示10，然后倒計(jì)時(shí)結(jié)束，74LS192借位，74ls160顯示狀態(tài)3，74LS192同時(shí)被置位顯示20，然后倒計(jì)時(shí)結(jié)束，74LS192借位，74ls160顯示狀態(tài)4，74LS192同時(shí)被置位顯示10，然后倒計(jì)時(shí)結(jié)束，74LS192借位，74ls160顯示狀態(tài)5，74LS192同時(shí)被清零，CLK輸入被置低，顯示00，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。在該過程中任意時(shí)刻將S1置0，所有芯片立刻清零，系統(tǒng)復(fù)位，所有數(shù)碼管顯示0，S1重新置1后恢復(fù)以上步驟。
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