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要求分析 根据任务要求，使用逻辑门电路设计一款电饭煲，主要目的： 1. 设计一款倒计时电路，最高支持倒计时20分钟。 2. 设计一款计数器电路，最高支持4~6种不同状态。 3. 支持根据不同状态，设置不同倒计时参数。 二 问题分析根据项目分析可以确定该设计可以通过：信号源、减法电路、加法电路、以及相关逻辑门电路几个部分构成。 由于项目中最小时间单位是分钟，所以选用每一个时钟代表一分钟进行实验。基本设计思路如下图所示： 图2.1 整体设计思路 三 设计过程3.1 倒计时设置逻辑因为在初始上电状态下，芯片处于不稳定状态，所以状态标识如下所示： 0：启动；1：预加热5分钟； 2： 吸水10分钟3：加热煮饭20分钟；4：焖饭10分钟；5：保温并提示； 根据以上状态以及要求，列出需要设定的倒计时的真值表如下所示： 表3.1 倒计时时间真值表 由于存在单独状体的情况且状态的二进制表示不超过3bit，使用74LS138译码器能极大的减小设计难度。 根据上表，设个位十位的由低到高分别为A1、B1、C1、D1、A1、B1、C1、D1，74LS138的输出分别为Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7则可以得出以下关系： A1= C1=Y0’ A2= Y1’ +Y3’ B2=Y2’ 图3.1 倒计时时间设置逻辑 3.2 CLR信号处理根据74LS192和74LS160的手册，对CLR信号进行分析。使用单刀双掷开关作为电饭煲开关，开关置于VCC是，认为启动，为数字逻辑1，反之置于GND则为0。开关S1=0时，所有芯片清零，S1=1时，所有倒计时结束后74LS160不置零，74LS192置零并且CLK无输入。所以74LS192的CLR取决于S1状态、和Y5的状态如下表。根据分析得出CLR=Y5’S1+S1’。 表3.2 74LS192CLR引脚逻辑真值表 图3.2 74LS192CLR引脚逻辑电路图 3.3 CLK信号处理根据芯片手册可知74LS160的CLK输入可以从74LS192的~BO引脚获取，并且个位的~BO引脚可以作为十位的74LS192CLK信号。减发器将使用异步方式递减，个位的倒计时解释后从十位借位，如果十位为0，则~BO引脚将输出一个低电平。该低电平可作为74LS160的状态转化CLK输入。根据以上分析可知个位的74LS194CLK还需要满足S1=1时， 74LS192CLK无输入，即在Y5=0时，CLK没有输入。将个位和十位的74LS194的CLK信号分别命名为CLK1，CLK2则CLK1真值表如下： 表3.3 CLK真值表 由此得出：CLK1= Y5CLK。电路图如下所示： 图3.3 个位74LS192CLK逻辑电路图 3.4 LOAD信号处理因为默认情况下74LS192的置数是0，根据芯片时序图可知，初始状态下即可获取一个借位信号，所以在初始状态下十位的74LS192接收到个位的借位信号时，同样需要借位，所以可以将十位的借位信号作为两片74LS192的LOAD信号。
 图3.4 74LS192LOAD信号逻辑电路图 74LS160由于通过CLR清零，并不需要LOAD处理，所以为保证稳定性，74LS160的LOAD信号接地。 3.5 显示部分与报警信号显示使用BCD八段数码管做显示，报警信号时在S1=1并且Y5=0时，逻辑为1，所以报警信号等于Y5’S1。 图3.5 报警信号逻辑电路图 四 仿真结果
图4.1 整体电路图上电时，若S1状态为0，则所有芯片清零，无显示。若S1为1，则74LS160的CLK被74LS192的借位触发，74LS160显示状态1，74LS192同时被置位显示05，CLK开始倒计时。然后倒计时结束，74LS192借位，74ls160显示状态2，74LS192同时被置位显示10，然后倒计时结束，74LS192借位，74ls160显示状态3，74LS192同时被置位显示20，然后倒计时结束，74LS192借位，74ls160显示状态4，74LS192同时被置位显示10，然后倒计时结束，74LS192借位，74ls160显示状态5，74LS192同时被清零，CLK输入被置低，显示00，发光二极管被点亮。在该过程中任意时刻将S1置0，所有芯片立刻清零，系统复位，所有数码管显示0，S1重新置1后恢复以上步骤。
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电饭煲.rar
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