數(shù)電課程設(shè)計(jì)—簡(jiǎn)易順序控制器

1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課程名稱(chēng)： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 題 目：簡(jiǎn)易順序控制器（自選參數(shù)） 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電子信息1202 班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 2012010302 指導(dǎo)老師： 周京廣 審 批：任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2014 年 9 月 1 日設(shè)計(jì)完成日期 2014 年 9 月12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(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)的加工程序步驟為五步，第一步 10秒，第二步 15秒，第三步為 35 秒，第四步為 30秒，第五步為 25 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)

2、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）在順序控制器中增加總循環(huán)控制顯示功能。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(xiě)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(xiàn)等。說(shuō)明書(shū)格式1、 課程設(shè)計(jì)封面；2、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；3、 說(shuō)明書(shū)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

3、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(jī)?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(kāi)始1、 計(jì)算機(jī)仿真2、 測(cè)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(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 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)1、電子技術(shù)與EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)及仿真 郭照南主編 2、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 歷雅萍、易映萍編 3、電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試 謝自美主編華中理工出版社。4、數(shù)字電子技術(shù) 閻石主編 高等教育出版社目錄第1章

4、 設(shè)計(jì)總體思路和框圖71.1 設(shè)計(jì)總體思路71.2 框圖原理介紹8第2章 單元電路介紹82.1 總循環(huán)模塊設(shè)計(jì)82.2 計(jì)數(shù)器模塊設(shè)計(jì)92.3 預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計(jì)102.4 倒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)112.5 二極管顯示模塊122.6 秒脈沖模塊13第3章 總電路設(shè)計(jì)14第4章 安裝、調(diào)試154.1 安裝步驟154.2調(diào)試步驟154.3調(diào)試電路圖16第5章 故障分析與電路改進(jìn)16第6章 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)17附錄19參考文獻(xiàn)21第1章 設(shè)計(jì)總體思路和框圖1.1 設(shè)計(jì)總體思路課題任務(wù)是做一個(gè)簡(jiǎn)易順序控制器，主體部分分5個(gè)步驟，分別用數(shù)碼管顯示各個(gè)步驟的倒計(jì)時(shí)并用一個(gè)數(shù)碼管顯示步驟數(shù)，擴(kuò)展部分是用一個(gè)數(shù)碼管顯示

5、總循環(huán)次數(shù)。具體5個(gè)步驟的參數(shù)分別為110S；215S；335S；430S；525S。由于192計(jì)數(shù)器的初始化的隨機(jī)性并且我沒(méi)有做手動(dòng)置數(shù)，所以從第二個(gè)大循環(huán)開(kāi)始才能正常顯示。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)秒脈沖進(jìn)來(lái)時(shí)個(gè)位開(kāi)始倒計(jì)時(shí)到0時(shí)向十位借位，由數(shù)碼管顯示，以此完成第一步驟的15秒倒計(jì)時(shí)；當(dāng)十位和個(gè)位同時(shí)為0時(shí)向計(jì)時(shí)器模塊進(jìn)位，并向倒計(jì)時(shí)模塊置數(shù)，同時(shí)計(jì)數(shù)器模塊的數(shù)碼管顯示步驟數(shù)，以此來(lái)完成前一步驟進(jìn)入下一步驟的過(guò)渡；當(dāng)計(jì)數(shù)器從1加到5時(shí)并檢測(cè)到6時(shí)再次置數(shù)為1，以此來(lái)完成一個(gè)大循環(huán)；當(dāng)計(jì)數(shù)器檢測(cè)到6時(shí)向總循環(huán)模塊進(jìn)位并由數(shù)碼管顯示，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)大循環(huán)次數(shù)顯示功能；其中由138譯碼器控制步驟數(shù)的二極管的亮滅。以

6、上是大體的設(shè)計(jì)思路。1.2 框圖原理介紹圖1第2章 單元電路介紹2.1 總循環(huán)模塊設(shè)計(jì)利用計(jì)數(shù)器模塊輸出6時(shí)的脈沖給總循環(huán)計(jì)數(shù)器模塊的74LS192加計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端UP來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)加次數(shù)，如圖2。圖22.2 計(jì)數(shù)器模塊設(shè)計(jì)利用倒計(jì)時(shí)模塊的十位和個(gè)位同時(shí)借位時(shí)的脈沖給計(jì)數(shù)器模塊74LS192的UP；并同時(shí)檢測(cè)輸出為6時(shí)再次將1置數(shù)以實(shí)現(xiàn)循環(huán)，最后由數(shù)碼管顯示步驟數(shù)，如圖3。圖32.3 預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計(jì)利用計(jì)數(shù)器模塊初始置入的數(shù)據(jù)經(jīng)74LS138譯碼器譯碼輸出。其中與或非邏輯電路由課題的參數(shù)設(shè)置列出的真值表邏輯轉(zhuǎn)換而來(lái)，如表1。預(yù)置數(shù)模塊真值表步驟數(shù)輸入 十位（高四位）個(gè)位（低四位）StepAB C

7、D7D6D5D4 D3D2D1D0一（10S）00100010101二（15S）01000110101三（35S）01100110000四（30S）10000100101五（25S）10100010000表1經(jīng)過(guò)邏輯轉(zhuǎn)換器得到最小項(xiàng)依次為如下,最后電路圖如圖4。D5：ABC+ABC+ABCD4：ABC+ABC+ABC+ABCD2：ABC+ABC+ABCD0：ABC+ABC+ABC圖42.4 倒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)利用兩塊74LS192級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，用秒脈沖輸入向個(gè)位192的減計(jì)數(shù)輸入端實(shí)現(xiàn)個(gè)位的倒計(jì)時(shí)，再由個(gè)位的192借位脈沖輸入到十位的192減計(jì)數(shù)輸入端，實(shí)現(xiàn)十位的倒計(jì)時(shí)，當(dāng)個(gè)位和十位同時(shí)為0時(shí)再次將計(jì)

8、數(shù)器模塊的預(yù)置數(shù)置入，如圖5。圖52.5 二極管顯示模塊利用74LS138實(shí)現(xiàn)二極管按步驟次數(shù)顯示。其中譯碼器真值表如表2，電路圖如圖6。圖6譯碼器真值表輸入輸出A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000111111100110111111010110111110111110111110011110111101111110111101111110111111111110表22.6 秒脈沖模塊利用555定時(shí)器接成多諧振蕩器，震蕩頻率約為1Hz。取,S由公式，可計(jì)算出，。仿真如圖7,8。圖7圖8第3章 總電路設(shè)計(jì)圖9第4章 安裝、調(diào)試4.1 安裝步驟1.首先用IC檢測(cè)儀檢測(cè)所領(lǐng)芯片的好壞

9、，免得調(diào)試的時(shí)候出現(xiàn)不必要的麻煩，并且將導(dǎo)線(xiàn)按照長(zhǎng)短顏色分類(lèi)，以示區(qū)分。并且檢測(cè)試驗(yàn)箱是否能正常工作。2.按照仿真圖上的模塊分步接線(xiàn)，既不能一次性全部接線(xiàn)，也不能在所有獨(dú)立模塊接線(xiàn)沒(méi)有完成時(shí)在模塊中穿插接線(xiàn)。3.分模塊的主次接線(xiàn)，先接主體部分，再接外圍電路，可以事半功倍。4.2調(diào)試步驟1.檢測(cè)導(dǎo)線(xiàn)是否接觸不良，或是相互纏繞影響。2.檢測(cè)芯片管腳是否接觸正常。3.重復(fù)以上步驟直至顯示正常。4.3調(diào)試電路圖圖10圖11第5章 故障分析與電路改進(jìn)以下是我安裝調(diào)試中遇到的幾個(gè)重大的故障；1.數(shù)碼管亮度不夠(1) 數(shù)碼管沒(méi)有接電源2.數(shù)碼管顯示不全(1) 接線(xiàn)接觸不良(2) 芯片損壞(重接了3次,檢查了

10、半天才發(fā)現(xiàn)，IC檢測(cè)儀檢測(cè)芯片不靠譜)(3) 接線(xiàn)錯(cuò)誤3.LED燈顯示錯(cuò)誤(1) 二極管正負(fù)極弄反(2) 導(dǎo)線(xiàn)接觸不良4.無(wú)法置數(shù)(1) 芯片損壞(我所遇到)(2) 置數(shù)邏輯電路接線(xiàn)錯(cuò)誤(3) 導(dǎo)線(xiàn)接觸不良第6章 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)這兩周的收獲還是很多的，首先鞏固了上學(xué)期學(xué)過(guò)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的部分內(nèi)容，再者能更加熟練使用Multisim仿真軟件，其次鍛煉了自己對(duì)一個(gè)項(xiàng)目整體的把控，不能僅僅局限于幾個(gè)芯片，更多時(shí)候需要從實(shí)際出發(fā)。其中，在安裝調(diào)試過(guò)程中是收益最多的。第一，我第一次接線(xiàn)沒(méi)有分模塊接線(xiàn)調(diào)試，而是上來(lái)就是一股腦一通接線(xiàn)，起初我認(rèn)為照?qǐng)D接線(xiàn)很簡(jiǎn)單，豈知第一沒(méi)成功，一氣之下把線(xiàn)全拔了后把

11、實(shí)驗(yàn)箱拿回宿舍接線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)樓太吵了，而且老是有人過(guò)來(lái)打擾，好多次接著接著都不到接哪里去了?；氐剿奚岷缶桶凑漳K的主次先接線(xiàn)再調(diào)試的步驟安裝調(diào)試；第二，哪怕是仿真也會(huì)和實(shí)際情況有很大的出入，在仿真的時(shí)候?yàn)榱讼?jì)數(shù)器模塊輸出的延遲現(xiàn)象，我加了一個(gè)非門(mén)，然而當(dāng)實(shí)際接線(xiàn)的時(shí)候，出現(xiàn)了和仿真中沒(méi)有消除延遲時(shí)一樣的情況，一時(shí)很納悶，仿真中明明解決了，為什么實(shí)際中還是出現(xiàn)，手足無(wú)措時(shí)嘗試了把那個(gè)非門(mén)去掉，居然成功了，這才明白原來(lái)這個(gè)延遲現(xiàn)象是軟件產(chǎn)生的，實(shí)際中微乎其微，幾乎不存在，沒(méi)必要多添加個(gè)非門(mén)；第三，接線(xiàn)的時(shí)候一定要主次分明，否則會(huì)越接越混亂。第四，接線(xiàn)的時(shí)候心中要有電路圖的大概框圖，只有這樣才能對(duì)走

12、線(xiàn)有更好的把握，雖然最后還是亂成一坨的線(xiàn)，但是心中有了框圖后，就能在雜亂的線(xiàn)中理清思路，不至于接線(xiàn)錯(cuò)誤；第五，就是最好找一個(gè)比較安靜人少的地方接線(xiàn)，以免受到不必要的打擾，接線(xiàn)效率也會(huì)大大提高。第六，在畫(huà)原理圖的時(shí)候最好按照模塊分開(kāi)畫(huà)。這樣對(duì)接線(xiàn)的效率也會(huì)有大大的提高。此次接線(xiàn)，經(jīng)過(guò)一次重新來(lái)過(guò)，一個(gè)模塊接拆3次，遇到問(wèn)題排故再接線(xiàn)后，終于還是在我手里成功了，很有成就感，更是解決問(wèn)題后的快感，不言而喻！附錄元件清單如下表：名稱(chēng)型號(hào)個(gè)數(shù)十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS19243線(xiàn)-8線(xiàn)譯碼器74LS132雙四輸入正與非門(mén)74LS20 1三3輸入正與非門(mén)74LS101四2輸入正與門(mén) 74LS08 1四