一、工作原理
由集成塊555、電阻R10、R11、電容C1、C2組成多諧振蕩器,當接通電源,電源通過電阻R10與R11對電容C2進充電,當UC2上升到2/3VCC時, OUT輸出低電平,內部三極管導通, C2通電阻R11進行放電,當UC2下降到1/3VCC時,OUT輸出低電平,內部三極管截止,如此循環的充、放電,555的3腳輸出矩形方波信號加到U10B的輸入端,若按下J10鍵與地相接,得到低電平,分兩路:一路加到U3B的輸入端,U3B輸出高電平將U10B打開,555的3腳輸出矩形方波信號經U10B、U10C兩次反相加到蜂鳴器上,使得蜂鳴器發出聲音。另一路加到U4B的輸入端,U4B輸出高電平加到U3A,U3A輸出低電平同時加到U8A、U7B、U1A、U7A的清零端,此時U8A、U7B、U1A、U7A被清零,U7A的5腳輸出低電平,發光二極管不發光,U7A的6腳輸出高電平,經U10D與U10A兩次反相得到高電平對電容C1進行充電,按解碼順序B、F、H、I進行解碼,先按下B 鍵與地相接得到低電平,若B鍵被打開通過電阻R8與電源相接為高電平,B鍵由低電平變為高電平,使得U8A產生上升沿加到U8A的時鐘脈沖端翻轉從U8A的5腳輸出高電平加U7B的D 端,接著按下F鍵與地相接得到低電平,若F鍵被打開通過電阻R7與電源相接為高電平,F鍵由低電平變為高電平,使得U7B產生上升沿加到U7B的時鐘脈沖翻轉從U7B的9腳輸出高電平加U1A的D 端,再接著按下H鍵與地相接得到低電平,若H鍵被打開通過電阻R6與電源相接為高電平,H鍵由低電平變為高電平,使得U1A產生上升沿加到U7A的時鐘脈沖端翻轉從U1A的5腳輸出高電平加U7A的D 端,最后按下I鍵與地相接得到低電平,若I鍵被打開通過電阻R5與電源相接為高電平,I鍵由低電平變為高電平,使得U1A產生上升沿通過限流電阻R4加到發光二極管LED1,發光二極管LED1發光,此時U7A的6腳輸出低電平經U10D 、U10C兩次反相得到低電平,電容C1通過電阻R3進行放電,當放電到一定時,輸出低電平加到U4B的輸入端,U4B輸出高電平接到U3A,U3A輸出低電平同時加到U8A、U7B、U1A、U7A的清零端,發光二極管LED1熄滅。當按下非BFHI鍵時,都會引入低電平加到U4B,U4B輸出高電平到U3A,U3A輸出低電平到U8A、U7B、U1A、U7A進行清零并死鎖。
二、設計依據
本電路主要采用了二輸入與非門74LS00,四輸入與非門74LS20,雙上升沿D觸發器74LS74,555時基集成電路。 其74LS00的邏輯功能是有0出1,無0出0。其邏輯表達式:Y= ,真值表如下:
A | B | Y |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
其74LS20的邏輯功能是有0出1,無0出0。其邏輯表達式:Y= ,真值表如下:
A | B | C | D | Y |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
74LS74D的真值表
異步輸入 | 時鐘 | D | QN+1 | 功能 | |
CLR | PR | CLK | D | ||
1 | 1 | X | X | 不用 | 不允許 |
1 | 0 | X | X | 1 | 異步置1 |
0 | 1 | X | X | 0 | 異步置0 |
1 | 1 | ↑ | 0 | 0 | 置0 |
1 | 1 | ↑ | 1 | 1 | 置1 |
1 | 1 | 0 | X | QN | 不變 |
注明:QN+1=D CLK=↑
555時鐘電路可以構成多諧振蕩器,真值表如下:
RST | THR | TRI | OUT | TD |
0 | X | X | 0 | 導通 |
1 | >2\3VCC | >1\3VCC | 0 | 導通 |
1 | <2\3VCC | >1\3VCC | 不變 | 不變 |
1 | <2\3VCC | <1\3VCC | 1 | 截止 |
1 | >2\3VCC | <1\3VCC | 1 | 截止 |
注明:6腳為THR,觸發器輸入端,低電平有效。
2腳為TRI,閥值輸入端,高電平有效。
4腳為RST,總復位端,低電平有效。
7腳為DIS,放電端。
5腳為CON,控制端。
1腳接地,8腳接電源。
3腳為輸出端。
TD為內部三極管。
三、電路圖
四、驗證功能
A、B、C、D點邏輯輸出波形
五、總結報告
(1)本電路采用555定時器及電阻、電容組成多諧振蕩器蜂鳴器提供時鐘信號。
(2)由74LS00兩輸入與非門和74LS20四輸入與非門主要是組成清零和復位等電路。
(3)74LS74和十個按鍵組成編碼輸入和解碼電路。
(4)通過這次設計,使我加深了對編碼電子瑣電路的理解,學會了D觸發器的原理和應用。鞏固了課本上所學的知識,真正實現了學以致用的目的。