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1、题目一 汽车尾灯控制电路设计一、设计要求假设汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯（可用实验箱上的电平指示二极管模拟）1 汽车正常运行时指示灯全灭2 右转弯时，右侧 3 个指示灯按右循环顺序点亮3 左转弯时左侧 3 个指示灯按左循环顺序点亮4 临时刹车时所有指示灯同时闪烁二、设计过程1 列出尾灯与汽车运行状态表，如下表 1 所示表 1 尾灯与汽车运行状态关系表开关控制左尾灯右尾灯S1 S2运行状态4D5D6D1D2D3D0 0正常运行灯灭灯灭0 1右转弯灯灭按顺序循环点亮1D2D3D1 0左转弯按顺序循环点亮4D5D6D灯灭1 1临时刹车所有的尾灯随时钟 CP 同时闪烁2、设计总体框图由于汽车左右
2、转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，个指示灯与各给定条件（S1、S0、CP、Q1、Q0）的关系，即逻辑功能表如表 2 所示（表中 0 表示灯灭状态，1 表示灯亮状态） ，由表 1 可得出总体框图，如图 1 所示。图 1 总体框图开关控制电路显示、驱动电路译码电路三进制计数器S0S1尾 灯 电 路2表 2开关控制三进制计数器六个指示灯S1 S0 Q1 Q06D5D4D1D2D3D0 0 0000000 00001000 10000100 11 00000010 00010000 10100001 01 01
3、000001 1 CP CP CPCP CP CP 3、设计单元电路三进制计数器电路。由双 JK 触发器 74LS76 构成，可根据表 2 进行设计。汽车尾灯电路。其显示驱动电路由 6 个发光二极管和 6 个反相器构成。译码电路由38 线译码器 74LS138 和 6 个与非门构成。74LS138 的三个输入端、分别接2A1A0AS1、Q1、Q0，而 Q1Q0是三进制计数器的输出端。当 S10、使能信号 A=G=1，计数器的状态位 00，01，10 时，74LS138 对应的输出端，依次为 0 有效（，0Y1Y2Y3Y4Y信号为“1”无效） ，即反相器 G1G3的输出端也依次为 0，故指示灯5
4、Y按顺序点亮示意汽车右转弯。若上述条件不变，而 S11，则 74LS138321DDD对应的输出端、依次为 0 有效，即反相器 G4G6的输出端依次为 0，故指示4Y5Y6Y灯按顺序点亮，示意汽车左转弯。当 G=0，A=1 时，74LS138 的输出端654DDD全为 1，G6G1 的输出端也全为 1，指示灯全灭；当 G=0，A=CP 时，指示灯随 CP 的频率闪烁。开关控制电路。设 73LS138 和显示驱动电路的使能端信号分别为 G 和 A，根据总体逻辑功能表分析及组合得 G、A 与给定条件（S1、S0、CP）的真值表，如表 33 所示，由此表经过整理得逻辑表达式为01SSGCPSSSSC
5、PSSSSA010101013表 3开关控制使能信号S1 S0 CPG A0 0 0 1 0 1 1 11 0 1 11 1CP 0 CP 4、设计汽车尾灯总体参考电路由步骤 3 可得出汽车尾灯总体电路（参考） ，如图 2 所示三、实验设备及所选用组件箱名 称数 量设备编号数字（模数综合）电子技术实验箱 1数字万用表174LS1381 74LS002 74LS04274LS101 74LS761 74LS8614D1D612345G1G674LS04789101112151413111094561J1K1Q1Q411615142J2K2Q2Q96121110S0S1200X6+5VG7G127
6、4LS006321A2A1A0G1G2AG2B74LS138+5V+5VGNDGND“1“1“CP图 2 总体参考电路题目二题目二 多路智力竞赛抢答器设计多路智力竞赛抢答器设计一、设计要求1、基本功能（1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛，他们的编号分别时 0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。（3）抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁
7、存，并在 LED 数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。2、扩展功能（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如 30ns） 。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间 0.5s 左右。（2）参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。（3）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁
8、止选手超时后抢答，时间显示器显示 00。二、设计过程1、设计电路的总体框图定时抢答器的总体框图如图 1 所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即计时抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其它选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。图 1 所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除“位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始” ，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时，当定时时间到，却没有选手
9、抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：a：优先编码电路立即分辩出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；b：扬声器发出短暂声响，提醒节6目主持人注意；c：控制电路要对输入编码电路进行锁存，避免其它选手再次进行抢答；d：控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。图 12、抢答电路设计抢答电路的功能有两个：一是能分辩出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电
10、路用；二是要使其它选手的按键操作无效。选用优先编码器 74LS148 和 RS锁存器 74LS279 可以完成上述功能，其电路组成如图 2 所示。其工作原理是：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS 触发器的端为低电平，R输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是 74LS48 的0，显示器灭灯；74LS148 的选通BI输入端0，74LS148 处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开ST始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端输入信号，当有选手将键按下时（如按下 S5） ，74LS148 的输出7I0I2Y010，0，经过 RS 锁
11、存器后，CTR1，1，74LS279 处于工作状态，1Y0YEXY1B4Q3Q2Q101，经 74LS48 译码后，显示器显示出“5” 。此外，CTR1，使 74LS148 的端为高电平，74LSE148 处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松ST抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路显示电路主持人 控制开关控制电路报警电路秒脉冲 产生电路定时电路译码电路显示电路主 体 电 路控 制 电 路7开后，74LS148 的为高电平，但由于 CTR 维持高电平不变，所以 74LS148 仍处于禁止EXY工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优
12、先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关 S，使抢答电路复位，以方便进行下一轮抢答。I7I6I5I4I3I2I1I0Y1Y2Y0YEXSTYS74LS14843211312111067914515S7S6S5S4S3S2S1S0R S4Q R S3Q R S2Q R S1QLTRBIYa. YgA2A3A1A0BIRBO43510KS+5VGND+5VGND6217CTR74LS279GND10K8+5V510D1GND74LS48图 23、定时电路设计节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加/减计数器 74LS192 进行设计，
13、计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。具体电路如图 3 所示。4、报警电路设计由 555 定时器和三极管构成的报警电路如图 4 所示。其中 555 构成多谐振荡器，振8荡频率CRRCRRf)2(43. 12ln)2(121210其输出信号经三极管推动扬声器。PR 为控制信号，当 PR 为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。Y a. Y gA 2A 3A 1 A 04356217Y a. Y gA 2A 3A 1 A 04356217762314 910 115131145GND74LS192+5V762314 910 115131145GND74LS192487 6215355515K68K
14、10uF0.1uFGND1K+5V+5V+5V10KS+5VGNDBO 2图 35、时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：（1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。（2）当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。（3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。9根据上面的功能要求以及图 2、3，设计的时序控制电路如图 5 所示。图中，门 G1的作用是控制时钟信号 CP 的放行与禁止，门 G2的作用是控制 74LS148 的输入使能端。ST图 5（a）的工作
15、原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自于图 2 中的 74LS279 的输出 CTR0，经 G3反相，A1，则从 555 输出端来的时钟信号 CP能够加到 74LS279 的 CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，来自于图 3 中 74LS192 的借位输出端1，门 G2的输出0，使 74LS148 处于正2BOST常工作状态，从而实现功能（1）的要求。当选手在定时时间内按动抢答按键时，CTR1，经 G3反相，A0，封锁 CP 信号，定时器处于保持工作状态；同时，门 G2的输出1，74LS148 处于禁止工作状态，从而实现功能（2）的要求。当定时时间到时，ST来自 74LSE192 的0，1，74LS148 处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。2BOST同时，门 G1处于关门状态，封锁 CP 信号，使定时电路保持 00 状态不变，从而
