【文章內(nèi)容簡介】 ? 在四路彩燈電路的設計過程中，你可以充分發(fā)揮自己的想象空間，擴展出花樣不同的電路。我們會想到用兩片 74LS194來完成八路彩燈電路的設計，要求可以和前面的例子一樣，也可以不一樣。如果彩燈的動作是兩個、兩個一組，八個彩燈共分成四組，依次點亮和熄滅，共同閃爍，應該怎樣實現(xiàn)？或者說兩個、兩個一組，流水似的向左或向右滾動，又該怎樣實現(xiàn)？其實，關鍵問題有兩個：一是四路彩燈的工作方式 (右移、左移或并行輸出 )，二是信號的模式 (三個輸入信號各是什么樣的狀態(tài)？高電平、低電平抑或是方波 )。解決了這兩個問題，其它就很容易明白和實現(xiàn)了。 ? 下面我們重點來分析一下八路彩燈的實現(xiàn)方法。要求和上例一樣，八個燈從左到右依次點亮，各一秒，共八秒；接下來八個燈從右到左依次熄滅，各一秒，共 8秒；最后八個燈同時閃爍八次，也是八秒。共 24秒。 ? 因為前例中我們已經(jīng)做了詳細的分析，這里的燈的動作流程沒有什么變化，只不過要把兩片 74LS194連接成一個整體，接收統(tǒng)一的指令來工作。另外我們把它們的移位方式控制信號 S1S0的產(chǎn)生電路變成易于實現(xiàn)的集成電路來完成。 ? 圖 531是已設計完成的仿真電路圖。 圖 531 八路彩燈的仿真圖 ? 計數(shù)器 74190是一個中規(guī)模集成、十進制可逆計數(shù)器，通過或門把它接成一個模三的計數(shù)器，即當輸出為 0100時，裝入數(shù)據(jù) 0001，構成循環(huán) 0001→0010→0011→ 0001 。 ? 74190的 Q1Q0輸出作為兩片 74LS194的移位方式控制信號S1S0，把兩片 74LS194的 S1和 S0分別并起來后再接這兩個信號。圖中 74190接成了加計數(shù)的形式。 ? 再來看一看兩片 74LS194是如何連接的。首先把兩個芯片的時鐘并在起，接成同步時序電路。接著把兩個芯片的并行數(shù)據(jù)輸入端 D3D2D1D0全部連接在一起外接一個周期為一秒的方波信號，實現(xiàn)八個燈一起閃爍。最后是左移和右移信號的處理。上面的芯片所驅(qū)動的燈先依次點亮，所以右移時的輸入信號應從它的 SR輸入，接高電平；把上面的芯片的輸出Q3接下面芯片的 SR，這樣右移時的信號就可以從第一個芯片的 Q0一直傳遞到第二個芯片的 Q3了。左移時也一樣，輸入信號接下面芯片的 SL，下面芯片的 Q0接上面芯片的 SL。在圖 531中，左移和右移的輸入信號直接來自 74LS194的輸出。 八路搶答器 ? 搶答器的應用非常普遍，可用在各類競賽中。本題目的設計要求如下： ? 主持人按下?lián)尨稹伴_始”按鈕，同時喇叭發(fā)出“嘀”的一聲，八路搶答開始； ? 八路搶答按鈕的編號分別為 1~8，一次只能有一人搶答成功； ? 當某一路搶答成功時，發(fā)光二極管立即點亮，并在數(shù)碼管上顯示該路的號數(shù)，直到主持人按復位開關為止，其他人再搶答無效； ? 主持人按“復位”按鈕后，必須下次重新?lián)尠础伴_始”按鈕才能繼續(xù)搶答。 核心器件 74LS148簡介 ? 仔細分析知道，搶答器的輸入為八路搶答按鈕及主持人控制的搶答開始和清零兩個按鈕。搶答器的輸出有一個發(fā)光二極管、一個數(shù)碼管和一個蜂鳴器。 ? 因為要把八路的開關量轉(zhuǎn)變成對應的數(shù)字來顯示，而顯示譯碼器接收的是 BCD碼，所以這里要用到 83線編碼器。而 74LS148是一個中規(guī)模且具有優(yōu)先編碼權限的集成器件，它的優(yōu)先權按輸入端編號從高到低。74LS148的引腳圖如圖 532所示。 圖 532 74LS148的引腳圖 ? EI是使能端，低電平有效。EO和 GS都為輸出，且互反。當 EI有效，且正常編碼時，即八個輸入中有任一個輸入有效，則 EO為高電平， GS為低電平；如果沒有一路輸入為低電平，則 EO為低電平， GS為高電平。這兩個引腳通常用于芯片的擴展。 ? 輸入編號為 7的優(yōu)先權最高。當 EI有效時，輸入與輸入的對應關系如表 57所示。 輸 入 輸出 ( 9) 7有效 000 6有效 001 5有效 010 4有效 011 3有效 100 2有效 101 1有效 110 0有效 111 表 57 74LS148的輸入輸出對應關系 題目分析與設計 ? 為了能使數(shù)碼管正確顯示每一路輸入的對應編號，還必須把74LS148輸出的反碼再正過來。加反相器行嗎？因為編碼器是組合邏輯電路，信號不能保持，一旦某一路的搶答按鈕搶答結(jié)束，輸出編碼也就不復存在了，數(shù)字無法持續(xù)顯示，所以必須使用鎖存器電路，對 74LS148的輸出進行取反的同時并鎖存，直到復位信號到來。 ? 八路搶答器的原理如圖 533所示，下面我們分塊來介紹設計原理。 ? 1. 編碼部分 ? 由八路電阻與按鈕串接在電源和地之間，中間點引出接到優(yōu)先編碼器 74LS148的八個輸入端， S1~S7分別接到輸入 1~7，而 S8接到輸入 0上，當 S8動作時顯示“ 8”。這樣使搶答者的編號 1~7正好與編碼器的輸入和輸出對應上。 ? 六個 D觸發(fā)器用來鎖存信號，只使用異步輸入端，相當于低電平輸入有效的 RS鎖存器。中間三個 D觸發(fā)器的異步置位 S端接編碼器的三個輸出，經(jīng)過反相保持后接到顯示譯碼器的輸入端。異步清零端 R都接到另一個 D觸發(fā)器 U5:B的端，由復位按鈕來控制。 ? 輸入 S8按鈕接到了 74LS148的輸入 0上，而它的優(yōu)先權是最低的，也就是只要沒有其他輸入有效就會編 0的編碼，造成此開關按下或不按下都顯示 0。這樣的話，我們可以直接把這 S8經(jīng)鎖存器 U5:A接到 74LS47顯示譯碼器的測燈輸入端LT(低電平有效 )，只要 S8按下就顯示 8，這樣 S8的優(yōu)先權就變成最高的了。而 8位搶答者之間是沒有優(yōu)先權之分的，所以，無論誰先搶答，此時都會使 74LS148的 GS信號為高電平，把此信號經(jīng)過 D觸發(fā)器 U8:A鎖存再與置位、復位信號U5:B相或產(chǎn)生 74LS148的使能信號。當“開始”按下后，U5:B異步置位，此信號作為 U8:A的時鐘使其輸出高電平與U5:B的輸出相或，來封鎖 74LS148的使能信號 EI，達到S1~S8中任一開關按下后其他開關不起作用。 01011121231341526374EI5EO15A09A17A26GS14U17 4 L S 1 4 8S8 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7D2Q5CLK3Q6S4R1U 2 : A7 4 L S 7 4R12 0 0D1D12Q9CLK11Q8S10R13U 2 : B7 4 L S 7 4D2Q5CLK3Q6S4R1U 3 : A7 4 L S 7 4D12Q9CLK11Q8S10R13U 3 : B7 4 L S 7 4A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10B I /RB O4QE9RB I5QF15LT3QG14U47 4 L S 4 71 0 k 8D2Q5CLK3Q6S4R1U 5 : A7 4 L S 7 4123U 6 : A7 4 L S 3 2B U Z 1B UZ Z E RD12Q9CLK11Q8S10R13U 5 : B7 4 L S 7 41 0 k 1 0 k復位 開始R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U75 5 5R21 0 0 0 kC10 .4 7 u FC20 .0 1 u FD2Q5CLK3Q6S4R1U 8 : A7 4 L S 7 4456U 6 : B7 4 L S 3 29108U 6 : C7 4 L S 3 2圖 533 八路搶答器的完整電路 ? 2. 復位部分 ?復位電路分別由兩個電阻串兩個按鈕以及一個 D觸發(fā)器 U5:B組成。按下“復位”按鈕，使 U5:B的異步置位端 S有效，端為低電平，使圖 533上排的五個鎖存器及 U8:A全清零。 ?這時顯示譯碼器接收到輸入為 0的信號，而從U3:B的 Q端送來的低電平信號接在 74LS47的滅零輸入端 RBI，即當輸入 ABCD皆為低而 5端又為低時，輸出什么也不顯示。 ?“復位”按后，由于處于滅零顯示狀態(tài)，使EI為高電平，故搶答不起作用。只有“開始”按鈕按后才起作用。 ? 3. 顯示部分 ? 顯示部分電路一是數(shù)碼管顯示，二是發(fā)光二極管顯示。 ? 數(shù)碼管顯示主要注意兩點： ? 顯 8時使用測燈輸入端 LT為低來實現(xiàn)，而該顯示 0時采用滅零輸入端 RBI為低來轉(zhuǎn)換 (RBO為輸出端不要接任何線 )。 ? 復位時采用滅零顯示。 ? 即開始搶答前，如沒有搶答，數(shù)碼管不顯示，復位后也不顯示。 ? 發(fā)光二極管的顯示比較簡單，只要有搶答就開始亮，直到復位。它應是兩部分信號的或邏輯產(chǎn)生的高電平來點亮發(fā)光二極管。一是 S8搶答有效，二是 S1~S7搶答有效。 ? 當 S8搶答時， U5:A的輸出低電平與 74LS148的使能信號 EI相或后給74LS47的測燈輸入，使數(shù)碼管各段全部點亮顯示 8，而 U5:A的 Q端輸出為高，我們引入到或門；當 S1~S7搶答時， U3:B的 Q送給 74LS47的滅零輸入端 RBI的是高電平，不允許滅零，把它也引入到或門。故當八路有任一路搶答時，或門 U6:A輸出高電平驅(qū)動發(fā)光二極管亮?！皬臀弧卑粹o一作用，各 D觸發(fā)器改變狀態(tài)，或門的兩個輸入都變成低電平，發(fā)光管熄滅，同時把 74LS148的使能信號 EI高電平解除。 ? 4. 蜂鳴部分 ? 這部分要求，開始按鈕一按下，發(fā)出一聲短促的“滴”聲?？紤]用 555組成單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生一個一定寬度的正脈沖，輸出驅(qū)動蜂鳴器發(fā)音。 ? 關于聲音的輸出， Proteus提供了三個仿真元件，即SPEAKER、 SOUDER和 BUZZER，分別由模擬量信號、數(shù)字量信號和直流電源來驅(qū)動，使用時要注意適當修改它們的電壓才能使其正確工作。 ? 把電路分解成若干部分，先分析核心部分，再不斷分