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1、电子课程设计自行车指示灯目录一.设计任务及要求2二.总体框图2三.选择器件4四.功能模块8五.总体设计电路图13六.实验心得14自行车指示灯一、设计任务与要求 设计自行车的指示灯。要求：（1）、有左转和右转两个灯泡；（2）、这两个灯泡不能同时发光；（3）、发出信号后，在一定时间间隔内反复闪光。二、总体框图1.总体框图如下： 脉冲信号发生器运行状态控制器左转显示电路右转显示电路图1 总体设计框图设计思路：要求中的两个灯泡可以用发光二极管来代替。要求说明，即使在同时摁下两个开关时，左灯、右灯中，也仅有一个会闪。这一要求可以通过SR锁存器电路来实现，可以利用SR锁存器的禁止功能。这样，只要有一个开关
2、稍微快一点，就可以通过它的输入禁止另一个开关输入。要求可以利用振荡器来实现，振荡器的稳定度以及频率的准确度要求要好。2.具体设计方案（现提出两种设计方案） 对于脉冲信号发生器模块，现提出两种设计方案。 方案一如下图： 图2 RC振荡电路 该方案采用逻辑门与RC组成时钟源振荡器。方案二如下图： 图3 定时器555组成的多谐振荡器 该方案采用集成定时器555与RC组成多谐振荡器。 由于方案二的电路图相对于方案一的要简单，容易实现。555定时器属于常见器件，是一种性能较好的时钟源，555定时器构成的多谐振荡器更容易调整输出频率。所以我选择方案二。三、选择器件 所需要的器件如下： 器件说明件数74LS
3、00N两输入端与非门两片74LSO2N两输入端或非门两片LED发光二极管六个LM555CM定时器（用于构成多谐振荡器）一片三极管两个电阻100、1K、24K、4O.2K八个、两个、一个、一个电容10nF两个単刀単掷开关两个 表1 所需器件图各个器件的逻辑框图、逻辑符号、逻辑功能表、内部原理图及逻辑功能分别如下：（1）74LS00N 逻辑框图： 图4 74LS00逻辑框图逻辑符号： 图5 74LS00逻辑符号 逻辑功能表和内部原理图： 图6 74LS00逻辑功能 图7 74LS00内部结构 逻辑功能描述如下： 其中A、B为输入端，Y为输出端。 当输入端A=0，B=0时，输出端Y为高电平，即Y=1
4、; 当输入端A=0，B=1时，输出端Y为高电平，即Y=1; 当输入端A=1，B=0时，输出端Y为高电平，即Y=1; 当输入端A=1，B=1时，输出端Y为低电平，即Y=0;即两个输入端A、B的输入电平只要有一个是低电平0，输出端Y就为高电平1；只有A、B两个输入端的 电平同时为1时，输出端Y才为低电平0。（2）LM555CM逻辑符号： 图8 555定时器逻辑符号 逻辑框图： 图9 555定时器逻辑框图555集成定时器由四个部分组成。.基本RS触发器：由两个“与非”门组成;.比较器：C1、C2是两个电压比较器;.分压器：阻值均为5千欧的电阻串联起来构成分压器，为比较器C1和C2提供参考电压；.晶体
5、管开卷和输出缓冲器：晶体管VT构成开关，其状态受端控制。输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。逻辑功能表如下：输 入输 出阈值输入(vI1)触发输入(vI2)复位()输出()放电管T00导通11截止10导通1不变不变 表2 555定时器功能表逻辑功能描述如下：555定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制RS触发器和放电管T的状态。图中RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出v0为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2比较电压分别为2/3VCC和1/3VCC。 当
6、vI12/3VCC，vI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0,放电三极管T导通，输出端vO为低电平。 当vI12/3VCC，vI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器被置1,放电三极管T截止，输出端vO为高电平。当vI11/3VCC时，基本RS触发器R =1、S =1,触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。综合上述分析，可得555定时器功能为：如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0-VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，进而影响电路的工作状态。 555 定时
7、器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 基本功能：当时，输出电压为低电平，VT饱和导通。当时，时，时，C1输出低电平，C2输出高电平，Q0，饱和导通。当、时，C1、C2输出均为高电平，基本RS触发器保持原来状态不变，因此、VT也保持原来状态不变。当、时，C1输出高电平，C2输出低电平，Q1，VT截止。（3）发光二极管中空LED发光二极管，属于电子发光元件，由LED发光芯片、 内透明罩、外透明罩、透明树脂、LED发光芯片引脚构成。本发明在原有的LE
8、D发光二极管透明罩的外面再加上一层透明罩，使LED发光芯片发出的光波在两层透明罩之间经过反复折射后再对外散射，增大了发光二极管的发光角度，为原先发光角度的2-4倍。内、外透明罩之间可为真空或充填任何气体，并可通过改变充填的气体介质成份来改变发光颜色。实验中用的是红色的发光二极管。四、功能模块 1.运行状态控制器模块由或非门组成的SR锁存器：上电初始状态：若输入信号R=S=0时锁存器上电，由于两个或非门电路参数不同，两个或非门通过竞争，结果总有一个或非门输出为1，另外一个或非门输出为0。正是由于两个门之间的反馈连线使两个门的输出状态保持不变。若输入信号不变，就一直维持Q的状态保持0态。 置1：若
9、输入信号S=1、R=0，G2门输出Q非无论为1还是0，均有Q=1。由于Q=1，所以称为1态，而输入信号S=1、R=0称为置位或置1信号。 置0：若输入信号S=0、R=1,G1门输出Q无论为1还是0，均有G1门输出Q=0由于Q=0，所以称为0态，而输入信号S=0、R=1称为复位或置0信号。 不允许输入情况：若是输入信号R=S=1，则有Q=Q非=0，虽然两个输出端有确定的低电平，但触发器不是1态，也不是0态；若此情况下使输入信号R=S=0，则输出状态不能确定。因此应该避免使输入信号R、S同时为1，为使这种情况不会出现，特给该锁存器加一个约束条件RS=0。 或非门SR锁存器的特性表：S R原态次态0
10、 00 00101保持0 10 10100复位1 01 00111置位1 11 101不允许输入情况 该模块的电路图如下： 其仿真结果为： 2.脉冲信号发生器模块（定时器555组成的多谐振荡器）多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。由555定时器构成的多谐振荡器，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电
11、容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数T=（R1R2）C。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放R2C0随着C的放电，uc下降，当uc
12、下降到（1/3）Vcc时，输出uo为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。该模块的电路图如下： 其仿真结果为： 五、总体设计电路图 1.总体电路原理图为：2.电路的整体工作情况为： 当按下开关A时，上面的那组二极管闪，是对自行车左转时的提示；当按下开关B时，下面的那组二极管闪，是对自行车左转的提示。然而，如果A,B同时按下，只有先按下的那个开关控制的那组二极管会闪，即这两组二极管不会同时闪。 六、实验心得 将近三周的课程设计终于快要结束了，忙碌的设计中虽然有点疲惫，但是心里还是为能学到如此多的知识感到非常高兴。在这三周课程报告设计的过程中，不仅对自己前一阵子自己学习成果的肯定，同时也发现了自己对专业知识的某些方面掌握不足，也熟悉了实验中有关芯片的引脚、功能及其在电路设计中的相关应用。虽然还不能轻松的完全按照要求完成所分配的课题，但是在同学和指导老师的帮助下，终于能按时完成课题。也许不动手就不会有创新，只学理论可能收获不会很多。理论是基础，理论学来了就是要用，当用的时候发现“书到用时方恨少”了，那就赶紧翻阅资料，这
