第1章設(shè)計(jì)總體思路和框圖

1、第1章 設(shè)計(jì)總體思路和框圖1.1設(shè)計(jì)總體思路及基本原理 要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易工序控制，首先要實(shí)現(xiàn)對(duì)每一步的控制。當(dāng)?shù)?步的時(shí)候用置數(shù)控制模塊控制倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器置數(shù)為5秒，步驟計(jì)數(shù)器置數(shù)為1,同時(shí)用步驟計(jì)數(shù)器控制工序顯示模塊使LED燈左移循環(huán)點(diǎn)亮；當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)模塊全部減為0的時(shí)候，置數(shù)模塊將其置數(shù)為12秒，并且給步驟計(jì)數(shù)器一個(gè)脈沖使其加1，顯示為2，同時(shí)用步驟計(jì)數(shù)器控制工序顯示模塊使LED燈閃爍點(diǎn)亮。同理實(shí)現(xiàn)第3步。步驟計(jì)數(shù)器為3進(jìn)制（1-3），每接受一個(gè)脈沖就實(shí)現(xiàn)一次加法計(jì)數(shù)。它就像一個(gè)總的開關(guān)，控制著置數(shù)模塊和工序顯示模塊。而它是由倒計(jì)時(shí)模塊控制，倒計(jì)時(shí)模塊每給步驟計(jì)數(shù)器送一個(gè)脈沖就使其實(shí)現(xiàn)一次加法計(jì)數(shù)。最

2、終達(dá)到任務(wù)要求。1.2 框 圖:脈沖2位倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器工序循環(huán)計(jì)數(shù)器步驟計(jì)數(shù)器 3-8線譯碼器4-1數(shù)據(jù)選擇器 顯示顯示顯示第2章 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）2.1倒計(jì)時(shí)顯示及置數(shù)模塊1倒計(jì)時(shí)顯示模塊倒計(jì)時(shí)模塊是由2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（74LS192）級(jí)聯(lián)而成的。它們之間通過(guò)借位端BO級(jí)聯(lián)。低位的CLK由外部給出脈沖信號(hào)控制，高位的CLK接低位的BO端。當(dāng)?shù)臀粶p數(shù)為0的時(shí)候通過(guò)BO端向高位借位，同時(shí)給高位一個(gè)脈沖，使高位數(shù)減1。當(dāng)高位為0的時(shí)候通過(guò)BO端發(fā)出借位信號(hào)，將此信號(hào)與2片計(jì)數(shù)器的置數(shù)端LOAD端相連，完成新的置數(shù)。顯示由四輸入數(shù)碼管完成。74LS192的外部引腳圖如下：74LS192的功

3、能表如下： _ | PARALLEL | OUTPUTS _ _ CLEAR | UP DOWN | LOAD | A B C D | QA QB QC QD CO BO -|-|-|-|- 1 | X X | X | X X X X | 0 0 0 0 1 1 0 | X X | 0 | X X X X | A B C D 1 1 0 | POS 1 | 1 | X X X X | Count UP * * 0 | 1 POS | 1 | X X X X | Count Down * * 倒計(jì)時(shí)與顯示模塊的單元電路圖如下圖所示：2置數(shù)模塊為了使倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器在不同的步數(shù)置不同的數(shù)，就要用數(shù)據(jù)選

4、擇器（74LS153）使其在第1步（步驟計(jì)數(shù)器輸出為01）時(shí)置4（0s4s共5s）。即當(dāng)給其輸入01時(shí)選擇各片的D1端，使其組合成0000 0100(十進(jìn)制數(shù)為04)，分別從高位到低位接到倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入端。同理在第2步時(shí)組合成0001 0001(十進(jìn)制數(shù)為11)，第3步時(shí)組合成0010 0011(十進(jìn)制數(shù)為23)。因?yàn)樽罡呶坏膬晌皇冀K為0，故可以少用一片74LS153（4-1數(shù)據(jù)選擇器）。74LS153的外部引腳圖如下：74LS153的功能表如下：Select | Data Inputs | Strobe | Output B A | C0 C1 C2 C3 | G' | Y -|

5、-|-|- X X | X X X X | 1 | 0 0 0 | 0 X X X | 0 | 0 0 0 | 1 X X X | 0 | 1 0 1 | X 0 X X | 0 | 0 0 1 | X 1 X X | 0 | 1 1 0 | X X 0 X | 0 | 0 1 0 | X X 1 X | 0 | 1 1 1 | X X X 0 | 0 | 0 1 1 | X X X 1 | 0 | 1倒計(jì)時(shí)與顯示模塊的單元電路圖如下圖所示： 2.2加工步數(shù)顯示模塊加工步數(shù)的顯示很重要，它用來(lái)控制置數(shù)模塊、工序顯示模塊?？梢杂?4LS160、74LS161、74LS192等有加法計(jì)數(shù)功能的芯片

6、實(shí)現(xiàn)。將其設(shè)置為3進(jìn)制計(jì)數(shù)器（13），之后每當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的高位產(chǎn)生一個(gè)借位時(shí)給它一個(gè)脈沖使其計(jì)數(shù)。并用四輸入數(shù)碼管顯示。74LS160的外部引腳圖如下： 74LS160的功能表如下：CLR | LOAD | ENP | ENT | CLK | A B C D | QA QB QC QD RCO-|-|-|-|-|-|- 0 | X | X | X | X | X X X X | 0 0 0 0 0 1 | 0 | 0 | 0 | POS | X X X X | A B C D *1 1 | 1 | 1 | 1 | POS | X X X X | Count *1 1 | 1 | 1 | X

7、| X | X X X X | QA0 QB0 QC0 QD0 *1 1 | 1 | X | 1 | X | X X X X | QA0 QB0 QC0 QD0 *1加工步數(shù)顯示模塊的單元電路圖如下圖所示： 2.3工序動(dòng)作顯示模塊這個(gè)模塊是用來(lái)模擬工序的動(dòng)作狀態(tài)。要實(shí)現(xiàn)任務(wù)的要求，選用4片74LS138，其中1片用來(lái)控制其他的3片是否工作。這1片的輸入端接步驟計(jì)數(shù)模塊輸出的低兩位，輸出分別接其余三片的始能端。這三片的輸入端通過(guò)不同的接法實(shí)現(xiàn)花樣變化。再用一片74LS160做成的四進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成花樣的循環(huán)。上面三片74LS138的輸出通過(guò)3輸入與非門分別接到四個(gè)LED燈，實(shí)現(xiàn)顯示功能。74LS1

8、38的外部引腳圖如下： 74LS138的功能表如下：_ _ | Select | GL G1 G2 | C B A | Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 -|-|- X X 1 | X X X | 1 1 1 1 1 1 1 1 X 0 X | X X X | 1 1 1 1 1 1 1 1 -|-|- 0 1 0 | 0 0 0 | 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 | 0 0 1 | 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 | 0 1 0 | 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 | 0 1 1 | 1 1 1 0 1 1 1 1 -|-|- 0 1 0

9、| 1 0 0 | 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 | 1 0 1 | 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 | 1 1 0 | 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 | 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 0 -|-|- 1 1 0 | X X X | Output corresponding to stored | | address 0; all others 1工序動(dòng)作顯示模塊的單元電路圖如下圖所示：第3章 總電路設(shè)計(jì)（總電路圖）第4章 安裝、調(diào)試步驟先得觀察面板和實(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?/p>

10、較熟悉其構(gòu)造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。接下來(lái)是檢查線有沒(méi)有壞掉的，不能用的。還要依次檢查芯片的好壞。手工檢查芯片時(shí)一定要把每個(gè)管腳檢查到位，以免到后來(lái)芯片的一個(gè)管腳不好用使得全局失敗。以上做好之后就可以把各芯片安到面板上。芯片需要合理布局。合理的布局會(huì)為以后的接線帶來(lái)很大的方便。這是最基本的一步。然而這最基本的一步在最開始卻沒(méi)有考慮周全。由于用的芯片太多致使一塊板上難以完成，又沒(méi)有考慮用IC擴(kuò)展模塊，接的線總是一堆一堆的。調(diào)試時(shí)也常常出現(xiàn)跳線。后來(lái)把IC擴(kuò)展模塊用上后就好很多，各個(gè)模塊之間就有機(jī)的結(jié)合起來(lái)了。之后就是接線了。開始時(shí)沒(méi)有考慮那么多，直接就就上手。但是常常調(diào)試時(shí)不成功，檢查

11、時(shí)往往得拆掉重來(lái)。后來(lái)我們按照各個(gè)模塊接好并且當(dāng)場(chǎng)檢查，這樣調(diào)試時(shí)萬(wàn)一有錯(cuò)誤排查時(shí)就簡(jiǎn)單很多。 最后就是調(diào)試和排查故障。對(duì)線接好了的，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(méi)有短路，有沒(méi)有少接或多接了線。如果上述步驟沒(méi)用，則對(duì)該模塊的上級(jí)模塊進(jìn)行檢查。直到檢查出問(wèn)題并解決出現(xiàn)的問(wèn)題為止。當(dāng)然最終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(méi)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

12、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自己的解決方法：（一）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。解決方法：反復(fù)檢查線路，反復(fù)接線。2、芯片損壞。解決方法：換一個(gè)芯片。3接線錯(cuò)誤。解決方法：改成正確的接線。（二）LED顯示順序錯(cuò)誤原因及解決方法：1、芯片與板之間接觸不良，這個(gè)原因也很明顯，每當(dāng)我們用鑷子戳一下那個(gè)非門芯片時(shí)就會(huì)發(fā)生LED燈的變化。解決方法：用鑷子適當(dāng)按芯片，使其接觸良好。2、74LS138的始能端沒(méi)接好，有一次

13、始能端沒(méi)接好有一個(gè)步驟的燈徹底沒(méi)亮。解決方法：重新接線。（三）不能正確置數(shù) 原因及解決方法：1、置數(shù)模塊線路接觸不良。解決方法：一個(gè)一個(gè)排查導(dǎo)線和插槽。2、被置數(shù)的192芯片沒(méi)有收到置數(shù)信號(hào)。解決方法：重新接線，確保接觸良好。3、置數(shù)模塊線路接錯(cuò)了，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的要求。解決方法：按順序排查置數(shù)端的接線組合。4、置數(shù)模塊的芯片74LS153有的管腳不工作，使得有一位始終唯1或?yàn)?，從而置數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤。解決方法：換芯片。第6章 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)剛發(fā)下來(lái)課題時(shí)看到那個(gè)LED燈閃爍覺(jué)得很簡(jiǎn)單，不就是一個(gè)彩燈的設(shè)計(jì)么?？墒钱?dāng)真正思考這個(gè)課題時(shí)，發(fā)現(xiàn)不是那么的簡(jiǎn)單。要用那些元器件來(lái)完成就是一種難度。以前做

14、實(shí)驗(yàn)時(shí)就是單純的驗(yàn)證書本上的東西?？墒沁@次要的是設(shè)計(jì)，要自己完成一種功能的實(shí)現(xiàn)。最后還要驗(yàn)證自己做的東西是否符合要求。這又是一種難度。更加難的時(shí)老師不是隨時(shí)指導(dǎo)，要自己查書，查器件。對(duì)于平時(shí)動(dòng)手少的我們來(lái)說(shuō)又加上了一層難度。不過(guò)現(xiàn)在做出來(lái)之后感覺(jué)的是一種欣慰與滿滿的成就感。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我經(jīng)常想著一個(gè)電路難題不知不覺(jué)就過(guò)去了幾個(gè)小時(shí)，沒(méi)解決的時(shí)候感覺(jué)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(guò)任何一個(gè)細(xì)節(jié)和小問(wèn)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(lái)的。就拿LED燈工序的顯示模塊來(lái)說(shuō)，剛開始想的用移位寄存器來(lái)完成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)用一片74LS194要實(shí)現(xiàn)

15、三種不同的移動(dòng)方式，最后還要綜合，再用若干門電路。這個(gè)條理不是很清晰，芯片數(shù)也無(wú)法減少。果斷換種方式思考。最后用三片3-8線譯碼器實(shí)現(xiàn)。然而真正的困難在接線的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)。那就是線路繁雜，況且學(xué)校的電路板插槽很松動(dòng)，線頭也都是歪的。經(jīng)常接的時(shí)候會(huì)把別的線頭也不小心拔出來(lái)，這個(gè)也很費(fèi)時(shí)間。粗略估計(jì)了一下，接好一個(gè)模塊（大約是由5塊芯片構(gòu)成）得用時(shí)2個(gè)小時(shí)。就是這樣也不一定接得好，會(huì)出現(xiàn)種種錯(cuò)誤，最多的就是接線時(shí)的接觸不良。我們接線時(shí)才發(fā)現(xiàn)按模塊來(lái)的好處。我們總共接了三次線，可是前兩次最終沒(méi)有成功，主要是芯片的布局沒(méi)有搞好，導(dǎo)致接線一團(tuán)糟。沒(méi)有辦法查錯(cuò)，沒(méi)辦法，只好從來(lái)。到第三次是我們一組的兩個(gè)人分

16、工合作，各接不同的模塊。接好之后先單獨(dú)檢查如果單獨(dú)模塊正常工作，再將其整體結(jié)合起來(lái)。當(dāng)我們將不同的模塊測(cè)試正確并結(jié)合起來(lái)，以為萬(wàn)事大吉的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)模塊不可以正常工作。主要是74LS192不可以正常置數(shù)。可是置數(shù)端的接線與設(shè)計(jì)時(shí)是相同的，也就是說(shuō)按模擬正確的接線。而且接線是正確的。這樣就是一個(gè)問(wèn)題，模擬與實(shí)際有些是不同的！我們果斷按照最初設(shè)計(jì)但模擬有些問(wèn)題的圖紙來(lái)接。當(dāng)我們又一次小心翼翼的打開開關(guān)時(shí)它正常工作了！成功了！這樣就證明了理論與實(shí)際還是有一定的差距的。正所謂實(shí)際是檢驗(yàn)理論的最好方法，這次實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)最好的例子。我們?cè)谶@兩周時(shí)間里的收獲很多東西，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