序列信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用實(shí)例
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2 用計(jì)數(shù)器和組合電路構(gòu)成序列信號發(fā)生器
如果序列長度為L，則首先將計(jì)數(shù)器接成L進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后根據(jù)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)和要產(chǎn)生的序列信號得到產(chǎn)生序列信號的函數(shù)，此函數(shù)可以用門電路實(shí)現(xiàn)，也可以用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。因此設(shè)計(jì)方法又分為兩種：一種是用計(jì)數(shù)器和必要的門電路實(shí)現(xiàn)；另一種是用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，序列信號發(fā)生器的構(gòu)成方法很多，在這些方法中，這是一種比較簡單和直觀的構(gòu)成方法。
仍然以產(chǎn)生01101序列信號為例。
由于序列長度為5，首先將計(jì)數(shù)器接成5進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。這里用十進(jìn)制芯片74160通過置入數(shù)據(jù)0的方法實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器的5個狀態(tài)為000～101。利用這5個計(jì)數(shù)狀態(tài)和要產(chǎn)生的序列信號01101，列出輸出函數(shù)D的真值表。根據(jù)真值表，得到輸出信號的函數(shù)。該函數(shù)可以用門電路實(shí)現(xiàn)，也可以用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。如果用門電路實(shí)現(xiàn)，則需要畫出函數(shù)的卡諾圖(未使用狀態(tài)作無關(guān)項(xiàng)處理)，然后化簡。化簡后的結(jié)果為：
，使用最少數(shù)目的門電路實(shí)現(xiàn)，函數(shù)可轉(zhuǎn)化為
，電路圖如圖5所示。如果用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，選用芯片74HC1 51，可把五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的Q0Q1Q2接給數(shù)據(jù)選擇器的地址端A0A1A2，把數(shù)據(jù)輸入端D0～D4接為01101，以數(shù)據(jù)選擇器的輸出作為序列信號的輸出端，則在時鐘脈沖的作用下，電路依次產(chǎn)生所需序列01101。電路圖如圖6所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175848.htm
3 應(yīng)用電路
使用這種電路可以驅(qū)動一路多個彩燈按照一定的規(guī)律亮滅，構(gòu)成燈光控制器。在圖3所示電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出仿真電路，和理論電路不完全相同。Proteus軟件中沒有74HCT151芯片的模型，在下圖中以74HC151代之。存在用TTL電路驅(qū)動CMOS電路的問題，TTL電路輸出高電平下限值低于74HC系列輸入高電平的下限值，解決辦法是在TTL電路的輸出端與電源之間接入上拉電阻以提高TTL電路輸出的高電平。該電阻阻值不能過小，太小時，TTL門電路輸出為低電平時流過三極管的電流過大，容易把器件燒壞；該電阻阻值也不能過大，過大會導(dǎo)致TTL門電路輸出為高電平時上拉電阻上壓降過大，引起輸出高電平值的降低。綜合考慮以上兩種情況，取上拉電阻為1kΩ。設(shè)計(jì)的燈光控制器由555定時器構(gòu)成的時鐘脈沖信號產(chǎn)生電路、開關(guān)控制電路、移位寄存器、數(shù)據(jù)選擇器以及燈光電路五個部分組成，可以驅(qū)動1路3個彩燈。圖中Q0為序列信號輸出端，驅(qū)動彩燈電路。為了使得Q0在驅(qū)動彩燈電路時輸出高電平不致降低，采用U4：A和U5：A兩個反相器串聯(lián)，以減小該負(fù)載電路的驅(qū)動電流。開始仿真時，首先把開關(guān)擲向上方，S0=1，寄存器置入初始數(shù)據(jù)0110，然后把開關(guān)擲向下方，S0=0，寄存器中的數(shù)據(jù)按照指定規(guī)律移位。3個彩燈同時點(diǎn)亮，同時熄滅。亮滅的規(guī)律為：滅亮亮滅亮。彩燈亮滅的速度可由時鐘信號CLK的頻率控制。圖中555定時器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的時鐘信號，因此彩燈亮和滅所持續(xù)的時間均為1s。時鐘信號的仿真圖如圖7，周期為1s，占空比為63．83％。產(chǎn)生的序列輸出信號仿真結(jié)果如圖8所示。當(dāng)?shù)?個時鐘信號到來時，Q0Q1Q2Q3=1101，此時序列信號輸出端Q0輸出高電平，彩燈全部點(diǎn)亮，電路的仿真結(jié)果如圖9所示，圖中還接入了頻率計(jì)，顯示時鐘頻率為1Hz。
4 結(jié)束語
序列信號發(fā)生器的構(gòu)成方法很多，本文對其進(jìn)行了詳細(xì)介紹，結(jié)合具體例子給出了設(shè)計(jì)的全過程。并運(yùn)用構(gòu)成的序列信號發(fā)生器設(shè)計(jì)了燈光控制電路，分析和解決了電路設(shè)計(jì)過程中所遇到的各種問題，用Poteusr軟件進(jìn)行了仿真并分析了輸出結(jié)果，使所介紹理論設(shè)計(jì)變成了實(shí)際應(yīng)用。設(shè)計(jì)的燈光控制電路由集成芯片和門電路組成，電路成本低，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，有一定的應(yīng)用價值。
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