工序分步定時控制器

1、等級: 課 程 設(shè) 計課程名稱數(shù)字電子技術(shù)課題名稱工序分步定時控制器專 業(yè)測控技術(shù)與儀器班 級1301學(xué) 號10姓 名黃剛指導(dǎo)老師楊四秧2015年9月18日電氣信息學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱工序分步定時控制器姓 名黃剛專業(yè)測控技術(shù)與儀器班級1301學(xué)號10指導(dǎo)老師楊四秧課程設(shè)計時間1周 - 2 周一、任務(wù)及要求設(shè)計并制作一個工序分步定時控制器，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)的加工程序步驟為五步，第一步20秒，第二步和第三步各為10秒，第四步為30秒，第五步為40秒，按順序依次動作；2、 用顯示器顯示工序分步控制器的各步加工時間（用倒計時方式）；3、 用發(fā)光二極管顯示控制器

2、的各道工序；4、 用顯示器顯示加工步數(shù)；5、 功能擴展（自選）二、進度安排第一周：周一： 布置任務(wù)，查找資料周二周三：設(shè)計系統(tǒng)方案，仿真周四周日： 電路安裝，或程序調(diào)試第二周：周一周二：電路安裝，調(diào)試，運行或程序調(diào)試，下載運行。周三：結(jié)果驗收周四：撰寫報告，答辯 周五：資料整理三、參考資料1、電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo) 彭介華主編 高等教育出版社2、電子線路設(shè)計、實驗、測試 謝自美主編華中理工出版社。3、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編高等教育出版社目錄 1、 設(shè)計總體思路與框圖 1 1.1 設(shè)計思路 1 1.2 計時控制 1 1.3置數(shù)控制 1 1.4 步驟控制 1 1.5 彩燈控制 1 1.6設(shè)計框圖

3、 2二、電路的設(shè)計原理及仿真 2 2.1 74LS192引腳圖及功能表 2 2.2 1HZ脈沖輸入 3 2.3 計時控制 3 2.4置數(shù)控制 4 2.5 步驟控制 4 2.6彩燈控制 5 2.7 電路設(shè)計及仿真 5三、安裝調(diào)試步驟與故障診斷 6四、故障分析與電路改進 6五、實驗電路 7六、總結(jié)與體會 7七、元件清單 8八、參考文獻 8九、課程設(shè)計評分表 9 1、 設(shè)計總體思路與原理1. 設(shè)計思路：由任務(wù)要求可知，設(shè)計的電路需要兩個控制顯示數(shù)據(jù)的減法計數(shù)器，一個顯示步驟的加法計數(shù)器。2. 計時控制：74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，具有具有雙時鐘和可預(yù)置功能。當(dāng)清除端CR=1時，無論有無計數(shù)

4、脈沖，QDQA均為0，即為異步清除。當(dāng)置數(shù)端（LD）0，無論有無記數(shù)脈沖，數(shù)據(jù)輸入端DA所置數(shù)據(jù)并行送到輸出端QDQA。當(dāng)DOWN=1，計數(shù)脈沖從UP送入，則在CP上升沿的作用下，計數(shù)器進行加計數(shù)，加到9后，借位輸出端（CO）=0。當(dāng)UP=1，計數(shù)脈沖從DOWN端送入，則在CP上升沿作用下，計數(shù)器進行減計數(shù)，減到0時，借位輸出端（BO）=0。3. 置數(shù)控制：那么，每當(dāng)個位顯示控制芯片減到0后，（BO）端便會產(chǎn)生一個借位脈沖，正好可作為十位顯示控制芯片的計數(shù)脈沖。同理，當(dāng)個位與十位同時減到0時，個位與十位顯示控制芯片都會產(chǎn)生一個借位脈沖，將這兩個借位脈沖用或邏輯聯(lián)系起來就可以作為步驟顯示控制芯片

5、的計數(shù)脈沖了。且每當(dāng)個位與十位同時減到0時，要進入下一個步驟以及下一個步驟的計數(shù)時間，所以也可以利用步驟顯示控制芯片的計數(shù)脈沖為個位和十位顯示控制芯片進行置數(shù)。4. 步驟控制：由于顯示的步驟只有15，所以步驟控制芯片的置數(shù)端（LD）（QAQBQCQD） DCBA=0001。由任務(wù)要求可知，當(dāng)步驟控制芯片顯示0001時，十位控制芯片應(yīng)該置入0010.為0010時置入0001，為0011時置入0001，為0100時置入0011，為0101時置入0100，個位置數(shù)全為0即可。于是可以得到十位控制芯片與步驟控制芯片直接的聯(lián)系A(chǔ)= QAQC+QB ； B= QB（QCQA）； C= QCQA5. 彩燈控

6、制：最后就是彩燈的設(shè)計了，同理，燈1=（QC+QB）；燈2=（QC+QA）；燈3= QCQB；燈4=（QA+QB）；燈5= QCQA；6. 設(shè)計框圖：2、 電路的設(shè)計原理及仿真1. LS74192芯片引腳圖及功能表74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，具有具有雙時鐘和可預(yù)置功能。當(dāng)清除端CR=1時，無論有無計數(shù)脈沖，QDQA均為0，即為異步清除。當(dāng)置數(shù)端（LD）0，無論有無記數(shù)脈沖，數(shù)據(jù)輸入端DA所置數(shù)據(jù)并行送到輸出端QDQA。當(dāng)DOWN=1，計數(shù)脈沖從UP送入，則在CP上升沿的作用下，計數(shù)器進行加計數(shù)，加到9后，借位輸出端（CO）=0。當(dāng)UP=1，計數(shù)脈沖從DOWN端送入，則在CP上升沿作用

7、下，計數(shù)器進行減計數(shù)，減到0時，借位輸出端（BO）=0。 圖2.1.1 74LS192的引腳排列及邏輯符號圖中：為置數(shù)端，為加計數(shù)端，為減計數(shù)端，為非同步進位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計數(shù)器輸入端，MR為清除端,Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下：表2.1.1 74LS192功能表輸入輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0100dcbadcba011加計數(shù)011減計數(shù)2. 1HZ脈沖輸入脈沖輸入部分是藥品包裝控制器的核心部分，它的精度和準(zhǔn)確度直接影響 到包裝的質(zhì)量。因?qū)嶒炇乙呀?jīng)有1HZ脈沖端口，所以這部分就沒有設(shè)計。（設(shè)計原理可以是一個555定時器和由

8、74LS160組成的分頻器）。3. 計時控制由設(shè)計方案可知，控制個位顯示的芯片的CR端應(yīng)該接低電平，UP端接高電平，DOWN端接時鐘脈沖信號，A B C D端都應(yīng)該接低電平，QDQA端應(yīng)該接顯示器，（LD）端接個位控制芯片與十位控制芯片（BO）端的或邏輯，以上就是個位控制芯片74LS192的端口連接方式了。 4. 置數(shù)控制控制十位顯示的芯片的CR端應(yīng)該接低電平，UP端接高電平，DOWN端接個位的（BO）端（個位每次減到0即產(chǎn)生一個低電平借位信號），A B C D端接步驟控制芯片QDQA端的邏輯控制置數(shù)法即A= QAQC+QB ； B= QB（QCQA）； C= QCQA；D=0，QDQA端應(yīng)該

9、接顯示器，（LD）端接個位控制芯片與十位控制芯片（BO）端的或邏輯，以上就是十位控制芯片74LS192的端口連接方式了。5. 步驟控制控制步驟顯示的芯片的CR端應(yīng)該接低電平，DOWN端接高電平，UP端接個位控制芯片與十位控制芯片（BO）端的或邏輯，A B C D端接線分別為A接高電平，B接低電平，C接低電平，D接低電平。QDQA端應(yīng)該接顯示器，（LD）端接步驟控制芯片QDQA端的邏輯控制置數(shù)法即（LD）（QAQBQCQD），以上就是步驟控制芯片74LS192的端口連接方式了。6. 彩燈控制最后就是彩燈的設(shè)計了，同理，燈1=（QC+QB）；燈2=（QC+QA）；燈3= QCQB；燈4=（QA+Q

10、B）；燈5= QCQA；7. 電路設(shè)計及仿真3、 安裝調(diào)試步驟與故障診斷 1.到實驗室按小組領(lǐng)取電路板、導(dǎo)線及元器件。 2.檢查所有導(dǎo)線與芯片是否損壞。 3.將元器件安放在電路板上。 4.將所有74LS192的輸出端接到顯示器上。 5.接好與非門74LS00。 6.接好所有接高電平的端口。 7.接好所有接低電平的端口。 8接通電源，輸入脈沖。四、故障分析與電路改進 故障產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，本組實驗產(chǎn)生故障的原因主要有以下幾種： （1）使用一段時間后出現(xiàn)故障，元器件損壞，連接線路發(fā)生短路或斷路（接插件接觸不良）； （2）實際的電路與設(shè)計的原理圖不符；元器件使用不當(dāng)或損壞；連線發(fā)生短路或斷路現(xiàn)象等

11、； （3）儀器使用不正確引起的故障； （4）芯片布局不合理，引腳走線不合理。采用的故障排除方法： （1）直接觀察法：直接觀察法包括不通電檢查和通電檢查。檢查儀器的選用和使用是否正確；集成電路的引腳有無錯接和漏接，互碰等情況；布線是否合理；仔細觀察元，器件有無發(fā)燙、冒煙，電子管是否亮。 （2）對比法：懷疑某一電路存在問題時，將此電路與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數(shù)進行一一對比，從中找出問題所在。5、 實驗電路6、 總結(jié)與體會 經(jīng)過兩周的數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計，加強了自己的理論水平提高了自己的動手能力。在制作電路的過程中更是學(xué)到了許多實踐經(jīng)驗如電路板的布線、元器件的識別和整機的調(diào)試等各方面的經(jīng)驗。學(xué)到

12、了許多課本上沒有的知識得到了很大的鍛煉。在實習(xí)中需要使用仿真軟件，由于自己先前并未使用過該軟件，因此在設(shè)計電路時遇到了一些問題，通過和隊友的交流，在同學(xué)的幫助下。最后完成了仿真。同時也讓我對一些芯片的基本功能作用有了進一步的了解，因此使我進一步熟悉了軟件的使用，同時在電腦的電子設(shè)計和繪圖操作上有了進一步提高。仿真完成后，接下來就是接線了，本以為接線不是很難，可當(dāng)我們第一次接好后，原本還有一點興奮感，接入脈沖一調(diào)試就發(fā)現(xiàn)了一系 列問題。顯示器的數(shù)字發(fā)生了錯誤。由于接線比較多，難以查看，不得不拆了重新來。為了避免再發(fā)生因接線雜亂無章而造成的線路錯誤，我們決定把接線分為幾部分來完成，并仔細檢查了導(dǎo)線與芯片的好壞，經(jīng)過幾次接線，接入脈沖終于調(diào)試成功了。通過這次接線，我明白了做事不能急功近利，要一步一步來，同時也體會了團隊的重要性。 經(jīng)過這兩周的課程設(shè)計，雖然過程曲折難盡，但也收獲良多，在老師、組員和其他同學(xué)的幫助下順利的完成了老師布置的任務(wù)。7、 元件清單74LS192 4片74LS00 1片74LS02 1片74LS04 1片74LS08 2片74LS20 1片74LS32 1片74LS86 1片顯示器 3個電路板 1塊導(dǎo)線 若干8、 參考文獻 1、電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo) 彭介華主編 高等教育出版社2、電子線路設(shè)計、實驗、測試 謝自