數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)順序控制器

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 課題名稱 順序控制器 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2009 年 1 湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 題 目：簡易順序控制器（自選參數(shù)） 專業(yè)班級(jí)： 電氣工 班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 審 批：任務(wù)書下達(dá)日期 2009 年10月 26 日設(shè)計(jì)完成日期 2009 年11月 11 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 一、 任務(wù)與要求：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡易順序控制器，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的程序工作，要求如下：1、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加工程序步驟為五步，第一步 5 秒，第二步 5 秒，第三步為 10秒，第四步

2、為 10 秒，第五步為 20 秒，按順序依次動(dòng)作；2、 用顯示器顯示順序控制器的各步加工時(shí)間（用倒計(jì)時(shí)方式）；3、 用發(fā)光二極管顯示控制器的各道工序；4、 用顯示器顯示加工步數(shù)；5、 功能擴(kuò)展（自選）二、設(shè)計(jì)要求：1、 設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖；2、 設(shè)計(jì)各單元電路，給出具體設(shè)計(jì)思路、電路器件；3、 總電路設(shè)計(jì)；4、 安裝調(diào)試電路；5、 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；主要設(shè)計(jì)條件1. 提供直流穩(wěn)壓電源、示波器； 2. 提供 ttl集成電路芯片、電阻、電容及插接用面包板、導(dǎo)線等。說明書格式1、 課程設(shè)計(jì)封面；2、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；3、 說明書目錄；4、 設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖；5、 單元電路設(shè)計(jì)（各

3、單元電路圖）；6、 總電路設(shè)計(jì)（總電路圖）；7、 安裝、調(diào)試步驟；8、 故障分析與電路改進(jìn)；9、 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)；10、 附錄（元器件清單）；11、 參考文獻(xiàn)；12、 課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)分表。進(jìn) 度 安 排 第一周 星期一 上午 安排任務(wù)、講課。 星期一 下午- 星期二 下午 查資料、設(shè)計(jì)星期三開始1、 計(jì)算機(jī)仿真2、 測試元器件3、 調(diào)試單元電路4、 調(diào)試總電路第二周 星期三星期四 1、 調(diào)試驗(yàn)收2、 寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 星期五 答辯地 點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)樓四樓 電子綜合實(shí)驗(yàn)室參 考 文 獻(xiàn) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)歷雅萍、易映萍編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 彭介華、主編 高等教育出版社 電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試 謝

4、自美主編華中理工出版社。目 錄第1章 設(shè)計(jì)總體思路和框圖61.1 設(shè)計(jì)總體思路:61.2.框圖:7第2章 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）72.1倒計(jì)時(shí)顯示模塊72.2加工步數(shù)與顯示模塊112. 3數(shù)據(jù)選擇模塊.12第3章總電路設(shè)計(jì)（總電路圖）13第4章 安裝、調(diào)試步驟14第5章 故障分析與電路改進(jìn)15第6章 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)16第7章 附錄18第8章 參考文獻(xiàn)19第1章 設(shè)計(jì)總體思路和框圖1.1 設(shè) 計(jì) 總 體 思 路:當(dāng)秒脈沖進(jìn)入秒個(gè)位的cpd 時(shí)（cpu =1），根據(jù)其功能開始由9倒計(jì)時(shí)，當(dāng)由9走到0時(shí)，秒個(gè)位的 端輸出個(gè)0，兩塊74ls192進(jìn)行集聯(lián)，將秒個(gè)位的 作為秒十位cpd（cpu

5、 =1） 的脈沖輸入，秒個(gè)位每進(jìn)行一次循環(huán)就向高位秒十位輸入一個(gè)脈沖，高位就減1（如果秒十位大于等于1），如果秒十位是0，當(dāng)秒個(gè)位每循環(huán)一次，兩塊級(jí)聯(lián)的74ls192就向74ls160送入一個(gè)脈沖，這時(shí)顯示步數(shù)的數(shù)碼管顯示的數(shù)值就加1，進(jìn)行下一步的計(jì)數(shù)，直到進(jìn)行第5步，如此循環(huán)往復(fù)。對(duì)于兩塊74ls192的預(yù)置數(shù)問題則用四個(gè)74ls151八選一數(shù)據(jù)選擇器來實(shí)現(xiàn)初始置數(shù)。每個(gè)數(shù)據(jù)選擇器的輸出連到相應(yīng)的74ls192的輸入端以獲得每一步所需置的數(shù)，同時(shí)數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端a、b、c與74ls160的輸出端qa、qb、qc對(duì)應(yīng)相連以實(shí)現(xiàn)兩塊級(jí)聯(lián)的74ls192的初始置數(shù)與74ls160顯示的步數(shù)保

6、持一致。然后再通過一些門電路的控制即可實(shí)現(xiàn)74ls192的初始置數(shù)走到00時(shí)向74ls160輸入一個(gè)脈沖而進(jìn)行下一步的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，從而完成任務(wù)設(shè)計(jì)要求。1.2 框 圖:脈沖2位倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)選擇器步驟計(jì)時(shí)器譯碼/驅(qū)動(dòng)譯碼/驅(qū)動(dòng)顯示顯示第2章 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）2.1 倒 計(jì) 時(shí) 顯 示 模 塊由2片led四段顯示器組成顯示模塊，用來顯示從計(jì)數(shù)器輸出端送來的數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)模塊由2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成芯片（74ls192）組成，它們之間是通過bo端進(jìn)行借位的，從低位到高位一級(jí)一級(jí)的借位，使顯示器從計(jì)數(shù)器集成芯片每個(gè)步驟所置的數(shù)循環(huán)顯示。計(jì)數(shù)個(gè)位的192脈沖由外信號(hào)控制，十位的脈沖由個(gè)位的19

7、2芯片借位端bo提供。74ls192的外部引腳圖如下：74ls192的功能表如下：圖中：load為置數(shù)端，up為加計(jì)數(shù)端，down為減計(jì)數(shù)端，co為非同步進(jìn)位輸出端，bo為非同步借位輸出端，a、b、c、d為計(jì)數(shù)器輸入端，clr為清除端，q0、q1、q2、q3為數(shù)據(jù)輸出端。計(jì)數(shù)器的級(jí)連使用一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只能顯示09十個(gè)數(shù)，為了擴(kuò)大計(jì)數(shù)器范圍，常用多個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)連使用。同步計(jì)數(shù)器往往設(shè)有進(jìn)位（或借位）輸出端，故可選用其進(jìn)位（或借位）輸出信號(hào)來驅(qū)動(dòng)下一級(jí)計(jì)數(shù)器。下圖是由74ls192利用進(jìn)位輸出控制高一位的加計(jì)數(shù)端構(gòu)成的加數(shù)級(jí)連示意圖：倒計(jì)時(shí)與顯示模塊的單元電路圖如下圖所示：2.2 加 工 步

8、 數(shù) 顯 示 模 塊加工步數(shù)與顯示模塊的單元電路圖如下圖所示：74ls160是ttl集成同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的主要功能為：異步清除：當(dāng)cr的非為低電平時(shí)，不論有無cp，計(jì)數(shù)器立即清零，輸出端q3-q0均為0，稱為異步清零；同步預(yù)置：當(dāng)ld的非為低電平，mr的非為高電平時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)cp上升沿的作用下，使得輸出端q3-q0的狀態(tài)與輸入端p3-p0的狀態(tài)一致，即q3=p3,q2=p2,q1=p1,q0=p0；同步計(jì)數(shù)：當(dāng)使能端cet的非和cep的非都為高電平時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)上升沿作用下開始計(jì)數(shù)；2.3 數(shù) 據(jù) 選 擇 模 塊數(shù)據(jù)選擇模塊如下圖所示: 74151 是具有8選1邏輯功能的ttl集成數(shù)據(jù)選

9、擇器。根據(jù)邏輯圖可得輸出邏輯表達(dá)式 可見，輸出函數(shù)是輸入最小項(xiàng)與對(duì)應(yīng)輸入數(shù)據(jù)乘積之邏輯和。 第3章總電路設(shè)計(jì)（總電路圖） 第4章 安裝、調(diào)試步驟把各芯片安到面板上，合理布局芯片。合理的布局會(huì)為以后的接線帶來很大的方便。這是最基本的一步。 現(xiàn)在就可以接線由于考慮到如果將所有銜接起來再檢查的話可能比較麻煩，改線路也可能因?yàn)榫€多而又要重接，所以我們按照各個(gè)模塊接好當(dāng)場檢查，并且再接線路之前我們還需要檢查我們的各個(gè)器件和工具箱是否可用。 先觀察面板和實(shí)驗(yàn)箱的相關(guān)器件是否完善，儀器的好壞直接決定了實(shí)習(xí)的功敗垂成。然后再觀察它們的構(gòu)造，因?yàn)楸容^熟悉其構(gòu)造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。 檢測各個(gè)芯片及導(dǎo)

10、線，只有好的芯片和導(dǎo)線才有可能實(shí)現(xiàn)其功能。如果是壞的芯片或?qū)Ь€，設(shè)計(jì)的再好的電路也不可能實(shí)現(xiàn)功能，所以不要小看這個(gè)步驟，這了。按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路圖接線，由于線路比較復(fù)雜，所以接線也要合理，美觀。這樣對(duì)以后的線路檢查也會(huì)帶來方便。而對(duì)于接好了，但不能正常工作的部分需要進(jìn)行調(diào)試處理。對(duì)不能正確工作的模塊進(jìn)行檢查，檢查接觸是否良好，有沒有短路，有沒有少接或多接了線。如果上述步驟沒用，則對(duì)該模塊的上級(jí)模塊進(jìn)行檢查。直到檢查出問題并解決出現(xiàn)的問題為止。當(dāng)然最后還是通電看看所有功能是否能按照任務(wù)書上的顯示，如果沒錯(cuò)，那么就成功了。第5章 故障分析與電路改進(jìn)5.1 常見的故障現(xiàn)象在本次課程設(shè)計(jì)中我們遇到了

11、常見的幾個(gè)故障現(xiàn)象：（1）顯示管顯示不正確；（2）led顯示順序錯(cuò)誤；（3）不能正確置數(shù)。5.2 產(chǎn)生故障的主要原因及解決方法產(chǎn)生故障的原因很多，情況也很復(fù)雜，故障可以是由于一種原因產(chǎn)生的也可能是由于多方面的因素導(dǎo)致線路產(chǎn)生了故障。在這里我就我們小組所遇到的困難分析原因及提出解決方法：（1）顯示管顯示不正確原因及解決方法：1導(dǎo)線接觸不好，這個(gè)原因在我們這個(gè)小組最明顯，我們不得不反復(fù)檢查線路，反復(fù)接線。2芯片損壞。在使用的時(shí)候由于短路造成芯片損壞，換了一個(gè)芯片就可以了。3接線錯(cuò)誤。改成正確的接線。（2）led顯示順序錯(cuò)誤原因及解決方法：1發(fā)光二極管接線順序錯(cuò)誤。按照電路圖重新接線（3）不能正確置

12、數(shù) 原因及解決方法：1置數(shù)模塊線路接觸不良。一個(gè)一個(gè)排查導(dǎo)線和插槽。2被置數(shù)的192芯片沒有收到置數(shù)信號(hào)。重新接線，確保接觸良好。第6章 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)剛剛接觸到課程設(shè)計(jì)的時(shí)候本來以為是老師們一邊上課一邊知道我們進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，想著只要按照老師的要求和知道一步一步來就沒什么問題了，但是接觸到課程設(shè)計(jì)的時(shí)候才知道原來設(shè)計(jì)是完全靠自己自由發(fā)揮的，不過現(xiàn)在我更加感謝課程設(shè)計(jì)是這么一個(gè)可以讓我們自由發(fā)揮的舞臺(tái)，因?yàn)樵谶@說長不長說短不短的兩周時(shí)間里我重新拾起了很多以前忘記的知識(shí)，現(xiàn)在想起來發(fā)現(xiàn)原來我們學(xué)習(xí)的很多東西都是互相聯(lián)系的，并且與實(shí)際也密切相關(guān)，在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中我有因?yàn)槌晒﹂_心過，也曾因?yàn)殡娐吩囼?yàn)

13、失敗而沮喪過，但是在操作過程中我真正感覺到了課程設(shè)計(jì)的魅力。 在課程設(shè)計(jì)過程中，我經(jīng)常想著一個(gè)電路難題不知不覺就過去了幾個(gè)小時(shí)，沒解決的時(shí)候感覺到非常的困擾，但是在想通后也更加高興，我時(shí)常提醒自己做電路時(shí)要十分仔細(xì)，不能放過任何一個(gè)細(xì)節(jié)和小問題，任何成功的電路都是從一點(diǎn)一點(diǎn)的錯(cuò)誤總結(jié)出來的。但是要想真正接好一個(gè)電路，我們不能一上來就接線，首先要明白我們?cè)O(shè)計(jì)的主要功能是什么，通過什么芯片以什么方式來實(shí)現(xiàn)，還要想清楚在實(shí)際過程中可能會(huì)遇到些什么問題。根據(jù)老師的要求，我們組劃分了3個(gè)模塊，分別是倒計(jì)時(shí)模塊、置數(shù)模塊以及步驟顯示模塊。在這3個(gè)模塊中，最讓我們組費(fèi)神的是置數(shù)模塊。怎樣才能使第1、2步顯示

14、5秒，3、4步10秒，5步20秒這個(gè)問題成為了整個(gè)電路的關(guān)鍵。后來的想法經(jīng)過我們討論，決定用74151數(shù)據(jù)選擇器輸出0001到1010 五個(gè)2進(jìn)制碼，然后通過門電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)十位的192計(jì)數(shù)器的置數(shù)。事實(shí)也證明我們是可行的，在弄清楚這個(gè)問題后我們后面的工作也就如魚得水了。可是當(dāng)我們滿以為一切都沒問題的時(shí)候我們又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重大的問題，一塊十幾厘米見方的電板上密密麻麻的布滿了插線孔。十多個(gè)塊芯片插在板子上后，很多條細(xì)線擺在眼前都不知道哪個(gè)孔哪個(gè)芯片接的是哪根線。當(dāng)我們第一次接好線路試電的時(shí)候，沒有成功我們看著那密密麻麻的線路想著又要重新接過還不知道下次是不是能成功，我們幾次都想放棄，但是我們還是靜下

15、心來，我們能夠接好的，我們?cè)贆z查一下線路一定能夠查出原因，后面我們也越來越有信心了。當(dāng)我們看著線路一次比一次正確，我們組人的心里都有了一中很強(qiáng)的成就感，雖然最后由于種種原因有一小部分功能不能實(shí)現(xiàn)，但是這并不能掩蓋我們?cè)谶@兩周時(shí)間里的收獲，從設(shè)計(jì)到動(dòng)手，從難點(diǎn)到解決，我們一步一步讓自己充實(shí)，讓我們自已感覺到自己沒錯(cuò)，在這過程中我們也學(xué)會(huì)了團(tuán)的力量，從各個(gè)模塊的分工到工具箱的輪番接線再到一起在寢室解決難點(diǎn)，我們學(xué)到了團(tuán)隊(duì)、信心和耐心。感謝我的合作伙伴，感謝學(xué)校給我們提供了這樣一個(gè)自由的時(shí)間舞臺(tái)，最重要的是要感謝老師給我們的細(xì)心輔導(dǎo)，謝謝！第7章 附錄元器件清單芯片數(shù)量74l1514個(gè)74l1601個(gè)74l1922個(gè)74ls001個(gè)74ls021個(gè)74ls041個(gè)74ls112個(gè)接線板1個(gè)實(shí)驗(yàn)箱1個(gè)導(dǎo)線若干數(shù)碼顯示管 3個(gè)第8章 參考文獻(xiàn)電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)高等教育出版社-陳大欽 主編數(shù)字電子技術(shù)第五版 高等教育出版社-閻石 主編數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)高等教育出版社-王毓銀 主編數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社 -鄧元慶 主編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) - 歷雅萍、易映萍編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)- 彭介華、主