數(shù)電課設(shè)：簡易順序控制器

1、課 程 設(shè) 計課程名稱數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)課題名稱簡易順序控制器簡易順序控制器專業(yè)自動化自動化班級學(xué)號姓名指導(dǎo)老師2017年3月6日等級:電氣信息學(xué)院電氣信息學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱簡易順序控制器（自選參數(shù)）姓名專業(yè)班學(xué)號指導(dǎo)老師程春紅課程設(shè)計時間2017 年 3 月 6 日- 2017 年 3 月 17 日一、任務(wù)及要求任務(wù)：任務(wù)：設(shè)計并制作一個簡易順序控制器，使執(zhí)行機構(gòu)按一定的程序工作，要求如下：1)執(zhí)行機構(gòu)的加工程序步驟為六步，第一步4秒，第二步7 秒，第三步為9秒，第四步為14 秒，第五步為17 秒，第六步為21秒，按順序依次動作；2)用顯示器顯示順序控制器的各步加

2、工時間（用倒計時方式）；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)功能擴展（自選）：總循環(huán)次數(shù)控制/總循環(huán)時間控制6)可根據(jù)實際情況，設(shè)計其它功能。要求：要求：1） 設(shè)計思路清晰，給出整體設(shè)計框圖和總電路圖；2） 單元電路設(shè)計，給出具體設(shè)計思路和電路；3） 安裝 、調(diào)試電路；4） 寫出設(shè)計報告。二、進度安排第一周：第一周：周一：課題內(nèi)容介紹和查找資料；周二周三：方案設(shè)計，電路仿真，周三下午檢查設(shè)計方案及仿真結(jié)果；周四周日：周四上午領(lǐng)元器件；安裝、調(diào)試電路；第二周：第二周：周一周三：安裝、調(diào)試電路；周四：驗收電路，收元器件，整理實驗室，撰寫設(shè)計報告，打印相關(guān)圖紙；周五：

3、答辯，收設(shè)計報告。三、參考資料1、賈立新，王涌.電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐(第 2 版).清華大學(xué)出版社.2011.22、謝自美. 電子線路設(shè)計、實驗、測試(第 3 版).華中科技大學(xué)出版社.2013.83、湯山俊夫.數(shù)字電路設(shè)計與制作.科學(xué)出版社.2005.4目錄一一 課程課程設(shè)計設(shè)計的的任務(wù)要求任務(wù)要求1二二 設(shè)計方案設(shè)計方案1三三 單元電路（子模塊、子程序）單元電路（子模塊、子程序） 23.1 倒計時模塊設(shè)計23.2 六進制計數(shù)模塊設(shè)計33.3 預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計33.4 二極管顯示模塊43.5 總循環(huán)次數(shù)控制模塊設(shè)計53.6 電路總圖 5四四 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真/ /測試測試6五五 電路安裝調(diào)試電路

4、安裝調(diào)試 6六六 元件清單元件清單7七七 總結(jié)總結(jié)81 1一、課程設(shè)計的任務(wù)要求：本次課程設(shè)計的任務(wù)要求是設(shè)計并制作計并制作一個簡易順序控制器，執(zhí)行機構(gòu)按一定的加工程序步驟執(zhí)行，執(zhí)行機構(gòu)的加工程序步驟為六步，第一步 4 秒，第二步 7 秒，第三步為 9 秒，第四步為 14 秒，第五步為 17 秒，第六步為 21 秒，按順序依次動作。同時用顯示器顯示順序控制器的各步加工時間，用發(fā)光二極管顯示控制器的各道工序，用顯示器顯示加工步數(shù)，擴展功能選用總循環(huán)次數(shù)控制。二、設(shè)計方案：根據(jù)本次課程設(shè)計的任務(wù)要求，將設(shè)計電路分為二位十進制倒計時模塊，同時執(zhí)行機構(gòu)的加工程序分為六步，需要一個六進制計數(shù)模塊，同時還

5、要有預(yù)置數(shù)模塊和總循環(huán)次數(shù)控制模塊。在倒計時模塊使用兩個 192 計數(shù)器分別代表十位和個位，將個位 192 計數(shù)器的借位端與十位 192 計數(shù)器的減法計數(shù)端相連，兩 192 計數(shù)器都為 0 同時發(fā)出借位信號時，通過邏輯電路使其由預(yù)置數(shù)模塊置數(shù)，并且給六進制計數(shù)模塊提供信號使其計數(shù)。在六進制計數(shù)模塊采用 161 計數(shù)器，使用一兩輸入與非門輸入與 Qb、Qc 相連，輸出與其置數(shù)端相連，使其進行 16 的循環(huán)。當六進制計數(shù)模塊每置一次數(shù)，即完成一次循環(huán)，那么在總循環(huán)次數(shù)控制模塊使用 192 計數(shù)器便以六進制計數(shù)器的置數(shù)信號為輸入信號進行減法計數(shù)，將192 計數(shù)器的借位端接非門與倒計時模塊的兩 192

6、 計數(shù)器清零端相連，當總循環(huán)次數(shù)控制模塊 192 計數(shù)器為 0 時，倒計時模塊兩 192 計數(shù)器清零，將電路停止。二位十進制倒計時模塊六進制計數(shù)模塊預(yù)置數(shù)模塊總循環(huán)次數(shù)控制模塊借位信號數(shù)碼管顯示倒計時數(shù)碼管顯示步驟數(shù)數(shù)碼管顯示循環(huán)次數(shù)CP1 2三、單元電路（子模塊，子程序）3.1.倒計時模塊設(shè)計對于倒計時模塊的設(shè)計采用了兩片 74LS192 芯片，分別代表個位和十位，將個位 192計數(shù)器的借位端與十位 192 計數(shù)器的減法計數(shù)輸入端相連，然后將個位 192 計數(shù)器的減法計數(shù)輸入端接入 1Hz 脈沖，這樣便實現(xiàn)了兩位數(shù)的倒計時。使用或門將兩 192 計數(shù)器的借位端連入，輸出與兩置數(shù)端相連，當十位

7、和個位都為 0，此時電路通過預(yù)置數(shù)模塊將預(yù)置數(shù)置入。74LS192 芯片功能表如下圖：表 1倒計時模塊電路圖如下：圖 11 33.2.六進制計數(shù)模塊六進制計數(shù)器的設(shè)計使用了 74LS161 芯片，將計數(shù)器預(yù)置數(shù)為 1，使用或非門當輸出為 0110，下一信號到來時將重新置數(shù)為 0001，完成六進制計數(shù)循環(huán)，如圖所示。圖 23.3.預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計根據(jù)此次課程設(shè)計任務(wù)要求，預(yù)置數(shù)模塊應(yīng)當完成六步不同的置數(shù)，當六進制計數(shù)器顯示步數(shù)為 1 時，此時倒計時模塊正在進行 4s 的減法計數(shù)，而預(yù)置數(shù)模塊輸出應(yīng)為00000111，即十進制數(shù) 7。由此可以列出預(yù)置數(shù)模塊輸出真值表；表 2據(jù)真值表可得：D0=m1+

8、m2+m4+m5;D1=m1+m4;D2=m1+m3+m4+m5;D3=m2;D4=m3+m4;D5=m5;1 4其電路圖如下圖所示：圖 33.4.二極管顯示模塊在以上電路基礎(chǔ)上可以添加發(fā)光二極管以顯示加工工序如下圖：74LS138 的輸入有六進制計數(shù)模塊提供圖 41 53.5.總循環(huán)次數(shù)控制模塊總循環(huán)次數(shù)控制模塊設(shè)計使用了一個 74LS192 芯片，使用一非門將六進制計數(shù)模塊的置數(shù)端與 192 計數(shù)器的減法計數(shù)端相連，當六進制計數(shù)器模塊完成一次循環(huán)重新置數(shù)時，192 減法計數(shù)器同時開始計數(shù)，現(xiàn)隨機將 192 減法計數(shù)器預(yù)置數(shù)為 4，將其借位端通過邏輯電路與倒計時模塊的兩 74LS192 清零

9、端相連，當總循環(huán)次數(shù)控制模塊的 192 計數(shù)器為 0時，由借位信號控制清零端，實現(xiàn)總循環(huán)次數(shù)控制，循環(huán)電路停止。電路如下圖所示：圖 53.6.電路總圖將各模塊電路相連，得到電路總圖如下。1 6四、系統(tǒng)仿真/測試：使用 Mulsitim 軟件仿真，將循環(huán)次數(shù)置為 4，電路功能全部實現(xiàn)，仿真結(jié)果正常。五、電路安裝調(diào)試：首先對本次課程設(shè)計所使用的數(shù)字電路實驗箱功能分布進行了解。將所使用的芯片全1 7部使用檢測儀進行檢測，沒有發(fā)現(xiàn)問題，然后將芯片小心安裝到對應(yīng)區(qū)域，接下來依照電路圖按各模塊分步接線。安裝完成后進行調(diào)試，主要檢查導(dǎo)線接觸是否良好，芯片管腳是否正常。在安裝調(diào)試過程中我遇到了一些問題，如數(shù)碼

10、管沒有接電源，數(shù)碼管 A、B、C、D 輸入接反，好在及時發(fā)現(xiàn)沒有耽誤太多時間。由于之前對于 192 芯片使用不多，導(dǎo)致再安裝過程中不太熟悉一些端口的接法，在翻閱查看了相關(guān)書籍后解決了問題。在調(diào)試過程中還發(fā)現(xiàn)了循環(huán)次數(shù)遞減比步驟數(shù)超前一步，即當開始第六步計數(shù)時循環(huán)次數(shù)已進行一次減法計數(shù)，雖然仍能完成循環(huán)次數(shù)的控制，但面對這一問題我們還是及時修改了電路，增加了一與非門和非門，將問題解決。1 8六、元件清單：名稱型號數(shù)量十進制同步加/減計數(shù)器74LS19233 線-8 線譯碼器74LS1381十進制同步計數(shù)器74LS1612四 2 輸入正或門74LS324六反向器74LS042四 2 輸入與非門74

11、LS001七、總結(jié)：在本次為其兩周的課程設(shè)計中我學(xué)到了許多以前在課堂和實驗中不太了解的知識，收獲了很多東西。當我剛接到課題時完全是一頭霧水，因為這比從前課堂所講的內(nèi)容明顯復(fù)雜一些，對于要如何實現(xiàn)簡易順序控制器的功能，如何選取元器件都沒有把握。于是我借著這次機會重溫一部分了本學(xué)期所學(xué)知識，在對所學(xué)知識進一步鞏固之后初步畫出了一份電路圖，但在 Multisim 軟件上進行方針時卻出了許多錯誤。因為初次使用軟件仿真，許多功能也不熟悉，有的參數(shù)不知道如何設(shè)定，許多芯片的管腳接法也有問題，在經(jīng)歷了多次失敗后終于逐步將錯誤一個個修復(fù)，電路的功能也基本實現(xiàn)。在對一些不太理想的細節(jié)部分進行處理后終于完成了一份

12、較為合理的電路圖。領(lǐng)取器件之后便開始了緊張安裝工作，這樣復(fù)雜的電路所用的電線和芯片非常多，極容易出現(xiàn)問題導(dǎo)致電路不能正常工作，雖然在安裝時已經(jīng)非常小心，但還是出現(xiàn)了問題，幾十上百根逐個排查又很費時間，在條件允許的情況下索性直接拆掉重接，最終安裝調(diào)試成功。在這兩周時間中，我時不時就會遇到問題難以解決，但我還是堅持下來，在查閱相關(guān)資料并同老師同學(xué)交流后將問題和困難逐個排除，也許我設(shè)計的電路并不完美，還有許多可以改善的地方，但這次課程設(shè)計的經(jīng)歷依然使我受益匪淺，在幫助我鞏固所學(xué)知識的同時又培養(yǎng)了我處理解決問題的能力，1 9認識到自己許多方面存在的不足，加深了我對本專業(yè)的認識，相信這些都會對我今后的學(xué)習(xí)工作起到幫助。