《電子應(yīng)用技術(shù)項目教程（第4版）》課件 項目11故障監(jiān)測報警電路的制作

故障監(jiān)測報警電路的制作目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)工作任務(wù)知識鏈接知識拓展知識小結(jié)1.能借助資料讀懂常用中規(guī)模集成電路產(chǎn)品的型號,明確各引腳功能。2.能完成電動機運行故障監(jiān)測報警電路的制作。3.會用中規(guī)模集成電路設(shè)計組合邏輯電路。了解數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器等中規(guī)模集成電路的邏輯功能和主要用途;熟悉數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器的基本應(yīng)用;初步掌握用中規(guī)模集成電路設(shè)計組合邏輯電路的方法;了解大規(guī)模集成組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和工作原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、安全規(guī)范等職業(yè)素養(yǎng)。2.培養(yǎng)工作責(zé)任心與職業(yè)道德。工作任務(wù)某車間有3臺電動機,要求設(shè)計一個故障監(jiān)測報警電路對3臺電動機的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。使用發(fā)光二極管顯示監(jiān)測結(jié)果:①綠色發(fā)光二極管亮,表示3臺電動機都正常工作;②黃色發(fā)光二極管亮,表示有1臺電動機出現(xiàn)故障;③紅色發(fā)光二極管亮,表示有2臺及以上電動機出現(xiàn)故障。請你完成電動機故障監(jiān)測報警電路的設(shè)計、制作與調(diào)試。1.實訓(xùn)目標(biāo)

（1）增強專業(yè)意識,培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和職業(yè)習(xí)慣。

（2）能借助資料讀懂集成電路的型號,明確各引腳功能。（3）了解數(shù)字集成電路的設(shè)計方法。（4）掌握故障監(jiān)測報警電路的制作方法。

（1）各小組制訂工作計劃。（2）識別故障監(jiān)測報警電路原理圖,明確元器件連接和電路連線。（3）畫出故障監(jiān)測報警電路的裝配圖。（4）完成故障監(jiān)測報警電路所需元器件的購買與檢測。（5）根據(jù)裝配圖制作故障監(jiān)測報警電路。（6）完成故障監(jiān)測報警電路的功能驗證和故障排除。（7）通過小組討論完成電路的詳細(xì)分析并撰寫任務(wù)工單。2.任務(wù)要求3.實訓(xùn)電路與說明電路說明:假設(shè)3臺電動機的工作狀態(tài)分別用邏輯變量A、B、C表示,A=1表示第1臺電動機工作正常,A=0表示第1臺電動機出現(xiàn)故障;B=1表示第2臺電動機工作正常,B=0表示第2臺電動機出現(xiàn)故障;C=1表示第3臺電動機工作正常,C=0表示第3臺電動機出現(xiàn)故障。本電路有3個輸出,分別為L1——綠色發(fā)光二極管狀態(tài);L2——黃色發(fā)光二極管狀態(tài);L3——紅色發(fā)光二極管狀態(tài)。4.安裝與調(diào)試

(1)根據(jù)故障監(jiān)測報警電路的邏輯電路圖,畫出裝配圖。(2)根據(jù)安裝布線圖完成電路的安裝。(3)驗證故障監(jiān)測報警電路的邏輯功能(與表11.1比較)。5.評價反饋

評分表(與項目1任務(wù)工單的評分表一樣)。在數(shù)字系統(tǒng)尤其是計算機數(shù)字系統(tǒng)中,為了減少傳輸線,經(jīng)常采用總線技術(shù),即在同一條線上對多路數(shù)據(jù)進(jìn)行接收與傳送。用來實現(xiàn)這種邏輯功能的數(shù)字電路需要使用數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器,如圖11.2所示。數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的作用相當(dāng)于單刀多擲開關(guān)。數(shù)據(jù)選擇器是多輸入、單輸出;數(shù)據(jù)分配器是單輸入、多輸出。11.1數(shù)據(jù)選擇器與數(shù)據(jù)分配器知識鏈接圖11.2

在同一條線上接收與傳送8路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)選擇器有2n根輸入線,n根選擇控制線和一根輸出線。根據(jù)n個選擇變量的不同代碼組合,在2n個不同輸入中選一個送到輸出。常用的數(shù)據(jù)選擇器有4選1、8選1、16選1等多種類型。11.1.1數(shù)據(jù)選擇器圖11.3

集成8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151*８選１數(shù)據(jù)選擇器74LS151互補輸出端使能端，低電平有效地址信號輸入端8路數(shù)據(jù)輸入端ST

=

1

時禁止數(shù)據(jù)選擇器工作

ST

=

0

時，數(shù)據(jù)選擇器工作。選擇哪一路信號輸出由地址碼決定。8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151

真值表

D7D71110D6D60110D5D51010D4D40010D3D31100D2D20100D1D11000D0D0000010×××1YYA0A1A2ST輸出輸入因為若A2A1A0=000，則因為若A2A1A0=010，則Y=D0Y=D2D7D71110D6D60110D5D51010D4D40010D3D31100D2D20100D1D11000D0D0000010×××1YYA0A1A2ST輸出輸入1000000000100000Y=A2A1A0D0+A2A1A0D1+

A2A1A0D2+A2A1A0D3+

A2A1A0D4+A2A1A0D5+

A2A1A0D6+A2A1A0D7Y=A2A1A0D0+A2A1A0D1+

A2A1A0D2+A2A1A0D3+

A2A1A0D4+A2A1A0D5+

A2A1A0D6+A2A1A0D7=m0D0+m1D1+m2D2+m3D3+

m4D4+m5D5+m6D6+m7D774LS151輸出函數(shù)表達(dá)式例11.1用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151實現(xiàn)邏輯函數(shù)Y=AB+BC+AC。解（1）將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項表達(dá)式。（2）按照最小項的編號，將數(shù)據(jù)選擇器的相應(yīng)輸入端接高電平，其余的輸入端接低電平，如右圖所示。數(shù)據(jù)分配是數(shù)據(jù)選擇的逆過程。數(shù)據(jù)分配器有1根輸入線,n根選擇控制線和2n根輸出線。根據(jù)n個選擇變量的不同代碼組合來選擇輸入數(shù)據(jù)從哪個輸出通道輸出。在集成電路系列器件中并沒有專門的數(shù)據(jù)分配器,一般說來,凡具有使能控制端輸入的譯碼器,都能作為數(shù)據(jù)分配器使用。只要將譯碼器使能控制輸入端作為數(shù)據(jù)輸入端,將二進(jìn)制代碼輸入端作為地址控制端即可。11.1.2數(shù)據(jù)分配器圖11.5

由3線-8線譯碼器74LS138構(gòu)成的8路數(shù)據(jù)分配器在許多通信應(yīng)用中通信線路是成本較高的資源，為了有效利用線路資源，經(jīng)常采用分時復(fù)用線路的方法。多個發(fā)送設(shè)備（如X0，X1，X2，…）與多個接收設(shè)備（如Y0，Y1，Y2，…）間只使用一條線路連接，如下圖所示。當(dāng)發(fā)送設(shè)備X2需要向接收設(shè)備Y5發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送設(shè)備選擇電路輸出“010”，數(shù)據(jù)選擇器將X2的輸出接到線路上。而接收設(shè)備選擇電路輸出“101”，數(shù)據(jù)分配器將線路上的數(shù)據(jù)分配到接收設(shè)備Y5的接收端，實現(xiàn)了信息傳送。這種方法稱為分時復(fù)用技術(shù)。例知識拓展

在數(shù)字電路系統(tǒng)中,需要存儲和記憶大量信息,這都離不開大規(guī)模集成電路。在此僅介紹屬于大規(guī)模集成組合邏輯電路的只讀存儲器(Read-OnlyMemory,ROM)和可編程邏輯陣列(ProgrammableLogicArray,PLA)。11.2存儲器存儲器是用于存儲一系列二進(jìn)制數(shù)的大規(guī)模集成器件,存儲器的種類很多,按功能分類如下。1.隨機存取存儲器(RandomAccessMemory,RAM)隨機存取存儲器也叫讀/寫存儲器,它既能方便地讀出所存數(shù)據(jù),又能隨時寫入新的數(shù)據(jù)。RAM的缺點是數(shù)據(jù)的易失性,即一旦掉電,所存的數(shù)據(jù)就全部丟失。2.ROMROM的內(nèi)容一般是固定不變的,它預(yù)先將信息寫入存儲器,在正常工作狀態(tài)下只能讀出數(shù)據(jù),不能寫入數(shù)據(jù)。ROM的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單,而且在斷電以后數(shù)據(jù)不會丟失,常用來存放固定的資料及程序。11.2.1存儲器的分類根據(jù)邏輯電路的特點,ROM屬于組合邏輯電路,即給一組輸入信息(地址),存儲器相應(yīng)地給出一種輸出信息(存儲的字),故要實現(xiàn)這種功能,可以采用一些簡單的邏輯門。ROM按存儲內(nèi)容存入方式的不同可分為掩膜ROM、可編程ROM(PROM)和可改寫ROM(EPROM、EEPROM、FlashMemory)等。11.2.2

ROM的結(jié)構(gòu)原理1.掩膜ROM掩膜ROM又稱固定ROM,這種ROM在制造時,生產(chǎn)廠家利用掩膜技術(shù)把信息寫入存儲器。按使用的器件可分為二極管掩膜ROM、雙極型三極管掩膜ROM和MOSFET掩膜ROM三種類型。圖11.7

4×4二極管掩膜ROM2.PROM掩膜ROM在出廠前已經(jīng)寫好了內(nèi)容,使用時只能根據(jù)需要選用某一電路,限制了用戶的靈活性。PROM在封裝出廠前,存儲單元中的內(nèi)容全為1(或全為0),用戶在使用時可以根據(jù)需要將某些單元的內(nèi)容改為0(或改為1),此過程稱為編程。圖11.8

PROM的可編程存儲單元圖11.9

PROM結(jié)構(gòu)圖3.光可擦除可編程ROM(EPROM)EPROM是另一種廣泛使用的存儲器。PROM雖然可以編程,但只能編程一次,而EPROM克服了PROM的缺點,可以根據(jù)用戶要求寫入信息,從而長期使用。當(dāng)不需要原有信息時,也可以擦除后重寫。若要擦去所寫入的內(nèi)容,可用EPROM擦除器產(chǎn)生的強紫外線,對EPROM照射20分鐘左右,使全部存儲單元恢復(fù)“1”,以便用戶重新編寫。EPROM主要是在計算機電路中作為程序存儲器使用,在數(shù)字電路中,可以用來實現(xiàn)碼制轉(zhuǎn)換、字符發(fā)生器、波形發(fā)生器電路等。4.電可擦除可編程ROM(EEPROM)EEPROM是近年來被廣泛使用的一種ROM,被稱為電可擦除可編程只讀存儲器,有時也寫作E2PROM。其主要特點是能在應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行在線改寫,并能在斷電的情況下保存數(shù)據(jù)而不需要保護(hù)電源。特別是最近出現(xiàn)的+5VEEPROM,通常不需要單獨的擦除操作,可在寫入過程中自動擦除,使用非常方便。5.閃速存儲器(FlashMemory)FlashMemory又稱快速擦寫存儲器或快閃存儲器,由Intel公司首先發(fā)明,是近年來較為流行的一種新型半導(dǎo)體存儲器。它在斷電的情況下可以保留信息,在不加電的情況下,信息可以保存10年,可以進(jìn)行在線擦除和改寫。FlashMemory是在EEPROM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,屬于EEPROM類型,其編程方法和EEPROM類似,但FlashMemory不能按字節(jié)擦除。FlashMemory既具有ROM非易失性的優(yōu)點,又具有存取速度快、可讀可寫、集成度高、價格低、耗電少的優(yōu)點,目前已被廣泛使用。無論是ROM、PROM、EPROM還是EEPROM,其功能均是進(jìn)行“讀”操作。PLA的典型結(jié)構(gòu)是由與門組成的陣列確定哪些變量相乘(與)及由或門組成的陣列確定哪些乘積項相加(或)。究竟哪些變量相乘?哪些變量相加?完全