數(shù)電課設(shè)簡(jiǎn)易順序控制器

1、課程設(shè)計(jì)課程名稱數(shù)字電子技術(shù)課題名稱簡(jiǎn)易順序捽制器專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)老師2015年12 月30 日電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱簡(jiǎn)易順序控制器（自選參數(shù)）姓 名 專業(yè) 班學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師周京廣課程設(shè)計(jì)時(shí)間 2015 年12月21日-2015 年1月1日一、任務(wù)及要求任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)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)的加工程序步驟為六步，第一步_4一秒，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 2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

2、）用顯示器顯示加工步數(shù)；5）功能擴(kuò)展（自選）：總循環(huán)次數(shù)控制/總循環(huán)時(shí)間控制6）可根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)其它功能。要求：1） 設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖；2） 單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；3） 安裝、調(diào)試電路；4） 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。二、進(jìn)度安排第一周：周一：課題內(nèi)容介紹和查找資料；周二周三：方案設(shè)計(jì)，電路仿真，周三下午檢查設(shè)計(jì)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：周一周三：安裝、調(diào)試電路；周四：驗(yàn)收電路，收元器件，整理實(shí)驗(yàn)室，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙；周五：答辯，收設(shè)計(jì)報(bào)告。三、參考資料1、賈立新，王涌.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐（第2版）.清華大學(xué)出

3、版社.2011.22、謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)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(jì)與制作.科學(xué)出版社.2005.4一課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 1二設(shè)計(jì)方案1三單元電路（子模塊、子程序） 23.1 倒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)23.2 六進(jìn)制計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)33.3 預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計(jì)3,3.4 二極管顯示模塊43.5 總循環(huán)次數(shù)控制模塊設(shè)計(jì) 53.6 電路總圖5四系統(tǒng)仿真/測(cè)試6五電路安裝調(diào)試 6-六元件清單7七總結(jié)8一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求：本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求是設(shè)計(jì)并制作計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易順序控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的加工程序步驟執(zhí)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加工程序步驟為六步，第一步 4秒，

4、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(dòng)作。同時(shí) 用顯示器顯示順序控制器的各步加工時(shí)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(kuò)展功能選用總循環(huán)次數(shù)控制。二、設(shè)計(jì)方案：根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，將設(shè)計(jì)電路分為二位十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)模塊，同時(shí)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的加工程序分為六步，需要一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)模塊，同時(shí)還要有預(yù)置數(shù)模塊和總循環(huán)次數(shù) 控制模塊。在倒計(jì)時(shí)模塊使用兩個(gè)192計(jì)數(shù)器分別代表十位和個(gè)位，將個(gè)位192計(jì)數(shù)器的借位端 與十位192計(jì)數(shù)器的減法計(jì)數(shù)端相連，兩192計(jì)數(shù)器都為0同時(shí)發(fā)出借位信號(hào)時(shí)，通過邏 輯電路使其由預(yù)置數(shù)模塊置數(shù)，并且給

5、六進(jìn)制計(jì)數(shù)模塊提供信號(hào)使其計(jì)數(shù)。在六進(jìn)制計(jì)數(shù) 模塊采用161計(jì)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(jìn)行16的循環(huán)。當(dāng)六進(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)器便以六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的置數(shù)信號(hào)為輸入信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，將192計(jì)數(shù)器的借位端接非門與倒計(jì)時(shí)模塊的兩 192計(jì)數(shù)器清零端相連，當(dāng)總循環(huán)次數(shù)控制 模塊192計(jì)數(shù)器為0時(shí)，倒計(jì)時(shí)模塊兩192計(jì)數(shù)器清零，將電路停止。CP二位十進(jìn)制倒計(jì)六進(jìn)制計(jì)數(shù)預(yù)置數(shù)模塊總循環(huán)次數(shù)控示循環(huán)次三、單元電路（子模塊，子程序）3.1. 倒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)對(duì)于倒計(jì)時(shí)模塊的設(shè)計(jì)采用了兩片 74L

6、S192芯片，分別代表個(gè)位和十位，將個(gè)位 192 計(jì)數(shù)器的借位端與十位192計(jì)數(shù)器的減法計(jì)數(shù)輸入端相連，然后將個(gè)位192計(jì)數(shù)器的減法 計(jì)數(shù)輸入端接入1Hz脈沖，這樣便實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的倒計(jì)時(shí)。使用或門將兩 192計(jì)數(shù)器的借 位端連入，輸出與兩置數(shù)端相連，當(dāng)十位和個(gè)位都為0,此時(shí)電路通過預(yù)置數(shù)模塊將預(yù)置數(shù)置入。倒計(jì)時(shí)模塊電路圖如下:OCD.HFX74L$197NfM ri9ST3.2. 六進(jìn)制計(jì)數(shù)模塊六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)使用了 74LS161芯片，將計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為1,使用或非門當(dāng)輸出 為0110,下一信號(hào)到來(lái)時(shí)將重新置數(shù)為 0001,完成六進(jìn)制計(jì)數(shù)循環(huán)，如圖所示。DCDJIEX圖2A c D o 口

7、Qgu cR-fCALRH H L c "%" c o E £ 二 c3.3. 預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計(jì)根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求，預(yù)置數(shù)模塊應(yīng)當(dāng)完成六步不同的置數(shù)，當(dāng)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 顯示步數(shù)為1時(shí)，此時(shí)倒計(jì)時(shí)模塊正在進(jìn)行4s的減法計(jì)數(shù)，而預(yù)置數(shù)模塊輸出應(yīng)為00000111,即十進(jìn)制數(shù)7。由此可以列出預(yù)置數(shù)模塊輸出真值表；六講制計(jì)救耦模垠加置數(shù)噗塊C13Q2QIQOD7D8D5D4D3D2DlDO000100000111001Q000Q1Q010011000ia10001,00000i0111o101r o010 1ar o01011000000i00表2據(jù)真值表可得:D0=m

8、1+m2+m4+m5; D1=m1+m4; D2=m1+m3+m4+m5; D3=m2; D4=m3+m4; D5=m5;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(jìn)制計(jì)數(shù)模塊提供圖43.5. 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(jì)使用了一個(gè) 74LS192芯片，使用一非門將六進(jìn)制計(jì)數(shù)模塊的 置數(shù)端與192計(jì)數(shù)器的減法計(jì)數(shù)端相連，當(dāng)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器模塊完成一次循環(huán)重新置數(shù)時(shí)， 192減法計(jì)數(shù)器同時(shí)開始計(jì)數(shù)，現(xiàn)隨機(jī)將 192減法計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為4,將其借位端通過邏 輯電路與倒計(jì)時(shí)模塊的兩74LS192清零端相連，當(dāng)

9、總循環(huán)次數(shù)控制模塊的192計(jì)數(shù)器為0時(shí)，由借位信號(hào)控制清零端，實(shí)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，得到電路總圖如下四、系統(tǒng)仿真/測(cè)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(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果正常。五、電路安裝調(diào)試:將所使用的芯片全首先對(duì)本次課程設(shè)計(jì)所使用的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱功能分布進(jìn)行了解 部使用檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)問題，然后將芯片小心安裝到對(duì)應(yīng)區(qū)域，接下來(lái)依照電 路圖按各模塊分步接線。安裝完成后進(jìn)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)碼管沒有接電源，數(shù)碼管A、R G

10、D輸入接反，好在及時(shí)發(fā)現(xiàn)沒有耽誤太多時(shí)間。由于之前對(duì)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(dāng)開始第六步計(jì)數(shù)時(shí)循環(huán)次數(shù)已進(jìn)行一次減法 計(jì)數(shù)，雖然仍能完成循環(huán)次數(shù)的控制，但面對(duì)這一問題我們還是及時(shí)修改了電路，增加了 一與非門和非門，將問題解決。六、元件清單:名稱型號(hào)數(shù)量十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器3線-8線譯碼器十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器四2輸入正或門六反向器四2輸入與非門74LS192374LS138174LS161274LS32474LS04274LS001七、總結(jié):在本次為其兩周的課程設(shè)計(jì)中我學(xué)

11、到了許多以前在課堂和實(shí)驗(yàn)中不太了解的知識(shí)，收獲了很多東西。當(dāng)我剛接到課題時(shí)完全是一頭霧水，因?yàn)檫@比從前課堂所講的內(nèi)容明顯 復(fù)雜一些，對(duì)于要如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(jī)會(huì)重溫一部分了本學(xué)期所學(xué)知識(shí)，在對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步鞏固之后初步畫出了一 份電路圖，但在Multisim軟件上進(jìn)行方針時(shí)卻出了許多錯(cuò)誤。因?yàn)槌醮问褂密浖抡? 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(cuò)誤一個(gè)個(gè)修復(fù)，電路的功能也基本實(shí)現(xiàn)。在對(duì)一些不太理想的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行處理后終于完成了 一份較為合理的電路圖。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(shí)已經(jīng)非常小心，但還是出現(xiàn)了問題，幾十上百根逐個(gè)排查又很費(fèi)時(shí)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(shí)間中，我時(shí)不時(shí)就會(huì) 遇到問題難以解決，但我還是堅(jiān)持下來(lái)，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(gè)排除，也許我設(shè)計(jì)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(jì)的 經(jīng)歷依然使我受益匪淺，在幫助我鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)又培養(yǎng)了我處理解決問題的能力， 認(rèn)識(shí)到自己許多方面存在的不足，加深了我對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)，相信這些都會(huì)對(duì)我今后的學(xué) 習(xí)工作起到幫助。我還要