電動(dòng)機(jī)的啟?？刂破?/h1>

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1、電子課程設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的啟?？刂破?院系：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師： 2014年 12月目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求- 1二 總體框圖- 11. 前期思路-12. 中期思路-23. 最終思路-2三 選擇器件- 31. 器件種類-32. 器件邏輯圖與功能說明-4四 功能模塊- 111. 前期設(shè)計(jì)電路各模塊功能-112. 中期設(shè)計(jì)電路各模塊功能-133. 最終設(shè)計(jì)電路各模塊功能-15五 總體設(shè)計(jì)電路- 171. 最終設(shè)計(jì)電路圖-172. Multisim仿真結(jié)果圖-183. 硬件實(shí)驗(yàn)感想-19六 51單片機(jī)設(shè)計(jì)思路- 201. 程序編譯設(shè)計(jì)-202. 硬件仿真照片-22七 課程設(shè)計(jì)

2、總結(jié)- 24八參考文獻(xiàn)- 24一設(shè)計(jì)任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)題目13設(shè)計(jì)5臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟?？刂破鳎嚎刂破餍盘枮椋阂粋€(gè)啟動(dòng)按鈕k1，一個(gè)停止按鈕k2，一個(gè)緊急停止按鈕k3，5臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制信號M1M2.控制要求如下：（1）每按一次啟動(dòng)按鈕k1，從第1臺(tái)電動(dòng)機(jī)開始，増序啟動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。按下5次后，5臺(tái)電動(dòng)機(jī)全部啟動(dòng)運(yùn)行。（2）每按一次停止按鈕k2，從第5臺(tái)電動(dòng)機(jī)開始，逆序停止一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。按下5次后，5臺(tái)電動(dòng)機(jī)全部停止運(yùn)行。（3）在正常情況下，若按動(dòng)停止按鈕k2一次都對所有正在運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的編號選最大的先停止運(yùn)行，其他狀態(tài)不變，若按啟動(dòng)按鈕k1一次都對所有沒有運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的編號選最小的先啟動(dòng)。（4）急停按鈕k3

3、按下時(shí)，所有電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。二總體框圖1前期思路框圖初期見到課題時(shí)第一反應(yīng)就是用74LS192，74LS138與SR鎖存器實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)要求。如圖2-1可以看出，經(jīng)過計(jì)數(shù)、譯碼、保持三個(gè)狀態(tài)后可以控制電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)。每按動(dòng)按鈕k1或k2時(shí)在器件74LS192實(shí)現(xiàn)加減計(jì)數(shù)，并通過74LS138將輸出電平經(jīng)SR鎖存器送給電動(dòng)機(jī)信號。此過程中SR鎖存器可以保持電動(dòng)機(jī)的初狀態(tài)。經(jīng)過multisim仿真后發(fā)現(xiàn)，該思路可以很容易實(shí)現(xiàn)五臺(tái)電動(dòng)機(jī)的依次啟動(dòng)，但是若想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的逆序停止是非常難實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)槿粝嗤哪K級聯(lián)后會(huì)發(fā)生沖突，并且會(huì)對電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生影響。而且由于電路中使用了SR鎖存器，鎖存器有保持初始狀

4、態(tài)的功能，若要依次改變電動(dòng)機(jī)狀態(tài)（開啟或停止），必須對SR鎖存器的S,R端口改變輸入狀態(tài)，這就增加了電路的按鈕個(gè)數(shù)，與設(shè)計(jì)要求發(fā)生沖突。時(shí)鐘脈沖保持狀態(tài)器譯碼控制器計(jì)數(shù)顯示器電動(dòng)機(jī)圖2-1 前期思路框圖所以為了更高的滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該改進(jìn)思路與方法。2中期思路框圖 在第一個(gè)條件可以滿足的前提下，進(jìn)一步考慮如何才能實(shí)現(xiàn)逆序停止電動(dòng)機(jī)。中期思路設(shè)計(jì)中我考慮到信號（高低電平信號）可以在五臺(tái)電動(dòng)機(jī)中順序或逆序移動(dòng)，所以我想到應(yīng)用移位寄存器具有移動(dòng)高低信號的功能。如圖2-2中可以看出通過移位控制器來控制電動(dòng)機(jī)的一次啟動(dòng)，中期我使用了兩個(gè)74LS164移位寄存器與異或門，k1按下時(shí)給第一個(gè)74LS164芯

5、片觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的依次啟動(dòng)，k2按下時(shí)給第二個(gè)74LS164芯片觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的逆序停止，而在清零端設(shè)置一個(gè)k3就可以完成緊急停止按鈕。這樣在四項(xiàng)要求中就完成了三項(xiàng)。但是第三個(gè)要求還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，所以此電路圖應(yīng)該進(jìn)一步完善。移位控制器（1） 電動(dòng)機(jī)時(shí)鐘脈沖輸出端控制器 移位控制器（2）圖2-2 中期思路框圖3最終思路框圖設(shè)計(jì)思路框圖如圖2-3所示。移向控制器計(jì)數(shù)顯示器時(shí)鐘脈沖電動(dòng)機(jī)移位控制器（1）移位控制器（2）移位控制器（3）圖 2-3 最終思路框圖 經(jīng)過前兩次的設(shè)計(jì)思路，我對中期的電路進(jìn)行較大改動(dòng)。在圖2-3的設(shè)計(jì)框圖中，我使用了三個(gè)74LS194雙向移位寄存器，SR鎖存器

6、與非門組成了電動(dòng)機(jī)啟?？刂齐娐?。74LS194寄存器具有雙向移位功能，正是利用這個(gè)功能可以滿足在任意時(shí)刻控制電動(dòng)機(jī)的啟停。連接電路時(shí)我利用或非門組成了SR鎖存器，從而控制74LS194的S0與S1端的電平，這樣就可以控制電動(dòng)機(jī)右移啟動(dòng)左移停止功能。并在清零端添加開關(guān)k3，來滿足最后的設(shè)計(jì)要求。為了能更加清楚地顯示電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)個(gè)數(shù)，再設(shè)計(jì)的最后我加入了LED數(shù)碼管顯示功能。通過74LS148優(yōu)先編碼器對點(diǎn)電動(dòng)啟動(dòng)個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用LED進(jìn)行顯示啟動(dòng)個(gè)數(shù)。這樣能更加明了的控制電動(dòng)的啟停了。 三選擇器件1.器件種類 前期使用器件如表3-1中包括VCC，時(shí)鐘脈沖，74LS192,74LS138，非門，

7、或非門，開關(guān)與LED數(shù)碼管。表3-1 前期使用器件表器件參數(shù)個(gè)數(shù)VCC直流5V2個(gè)時(shí)鐘脈沖5V 1KHZ1個(gè)74LS192加減計(jì)數(shù)器1個(gè)LED數(shù)碼管7段共陰極數(shù)碼管1個(gè)74LS1383-8譯碼器1個(gè)74LS04非門5個(gè)74LS02或非門10個(gè)燈泡2.5V5個(gè)開關(guān)（A）單擲開關(guān)1個(gè)開關(guān)（E）單刀雙擲1個(gè)中期使用器件表3-2 中期使用器件表器件參數(shù)個(gè)數(shù)VCC5V1個(gè)時(shí)鐘脈沖5V 1KHZ1個(gè)74LS164串入并處移位寄存器2個(gè)74LS136異或門5個(gè)燈泡（代替電動(dòng)機(jī)）5V5個(gè)開關(guān)（PB-NO）復(fù)位開關(guān)1個(gè)如表3-2中包括VCC，時(shí)鐘脈沖，74LS164，異或門與開關(guān)。最終設(shè)計(jì)使用器件表3-3 最終

8、使用器件表器件參數(shù)個(gè)數(shù)VCC5V5個(gè)時(shí)鐘脈沖5V 1KHZ1個(gè)74LS194雙向移位寄存器3個(gè)74LS04非門8個(gè)74LS148優(yōu)先編碼器1個(gè)LED數(shù)碼管7段共陰極數(shù)碼管1個(gè)74LS02或非門2個(gè)燈泡（代替電動(dòng)機(jī)）5V5個(gè)PB-NC復(fù)位開關(guān)10個(gè)PB-NO復(fù)位開關(guān)3個(gè)如表3-3中包括VCC，時(shí)鐘脈沖，74LS194,74LS148，非門，開關(guān)與LED數(shù)碼管。2.器件邏輯圖與功能說明 .前期邏輯器件圖如圖3-4所示為VCC：為電路提供直流電源，并且產(chǎn)生高電位。如圖3-5所示為時(shí)鐘脈沖：脈沖信號是一個(gè)按一定電壓幅度，一定時(shí)間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號。 圖3-4 VCC 圖3-5 時(shí)鐘脈沖如圖3-6所

9、示為74LS192邏輯圖，其前期設(shè)計(jì)電路中的功能為：在前期設(shè)計(jì)中74LS192起到了加法計(jì)數(shù)的功能，記下按鈕k1按下的次數(shù)，并將高低電平信號傳遞通過QA,QB,QC,QD傳遞給芯片74LS138。 圖3-6 74LS192邏輯圖表3-7 74LS192功能表 如表3-7所示為74LS192的功能表。如圖3-8所示為74LS138邏輯圖，在該電路的功能為：通過74LS192傳遞的電平信號，經(jīng)過74LS138的A,B,C的輸入端控制其輸出的高低電平變化。 圖3-8 74LS138邏輯圖如表3-9所示為74LS138功能表，其中G1與s1、G2A與s2、G3B與s3、A0與A、A1與B、A3與C一一

10、對應(yīng)。 表3-9 74LS138功能表如圖3-10與3-11所示分別為非門和或非門，其功能非門：輸入端信號取反。 或非門：在此電路中或非門起到了構(gòu)成SR鎖存器作用，將74LS138輸出端的信號保持，使電動(dòng)機(jī)保持工作狀態(tài)。 圖3-10 非門 圖3-11 或非門中期器件邏輯框圖 如圖3-12所示為74LS164邏輯圖，其功能為：在每一個(gè)脈沖上升沿時(shí)刻都會(huì)在輸出端依次置入1或0.從而控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。 圖3-12 74LS164邏輯圖表3-13 74LS164功能表 如表3-13所示為74LS164的功能表。如圖3-14所示為異或門，其功能為：兩個(gè)輸入端信號相同時(shí)輸出為0。若兩個(gè)輸入端信號不同

11、時(shí)輸出端為1。 圖3-14 異或門 表3-15 異或門真值表如表3-15所示為異或門的真值表。最終設(shè)計(jì)器件框圖 如圖3-16所示為74LS194的器件圖，其功能為：可以通過控制S0、S1端口的輸入電平，控制74LS194的左移與右移功能，這樣就能控電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)與逆序停止。圖3-16 74LS194邏輯圖 表3-17 74LS194功能表如表3-17所示為74LS194的功能表。如圖3-18所示為74LS148邏輯圖，在該電路中的功能為：將 8 條數(shù)據(jù)線（07）進(jìn)行 3 線(4-2-1)二進(jìn)制優(yōu)先編碼，即對最高位數(shù)據(jù)線進(jìn)行譯碼。通過優(yōu)先編碼來控制LED數(shù)碼管的顯示。圖3-18 74LS148邏

12、輯圖 表3-19 74LS148功能表 在表3-19中 I0I7與 D0D7依次對應(yīng)。 四功能模塊1.前期設(shè)計(jì)電路模塊圖4-1為前期設(shè)計(jì)的電路圖。該電路僅僅可以完成課程設(shè)計(jì)的第一個(gè)要求：沒按動(dòng)開關(guān)k1（A）時(shí)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)。 圖4-1 前期電路圖各模塊功能說明：計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)模塊如圖4-2所示。圖4-2 計(jì)數(shù)模塊每按動(dòng)開關(guān)k1（A）會(huì)在UP端產(chǎn)生脈沖，此時(shí)計(jì)數(shù)器會(huì)記下一個(gè)數(shù)，通過QA、QB、QC、QD輸出端輸出給下一個(gè)芯片，此時(shí)LED會(huì)顯示出相應(yīng)的數(shù)字。傳輸模塊傳輸模塊如圖4-3所示。圖4-3 傳輸模塊74LS192輸出端輸出的信號送入74LS138的輸入端，經(jīng)過38譯碼器的選擇編譯來控制輸出端

13、的電平信號。鎖存模塊鎖存模塊如圖4-4所示。圖4-4 鎖存模塊利用SR鎖存器的保持功能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的持續(xù)啟動(dòng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)。通過前期的設(shè)計(jì)與思考中，我發(fā)現(xiàn)若要更好的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟?？刂茟?yīng)該在電路中加入移位寄存功能的芯片，所以我在中期時(shí)完善了前期的想法。2.中期電路設(shè)計(jì)模塊 圖4-5為中期設(shè)計(jì)電路圖。 圖4-5 中期電路圖經(jīng)過思路完善該電路可以實(shí)現(xiàn)5臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序開啟與逆序停止，但滿足不了中間狀態(tài)的任意開啟與停止功能。各模塊功能說明移入模塊 圖4-6 移入模塊移入模塊如圖4-6所示，每按動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)k1（A）與停止開關(guān)k2（B），74LS164依次移入1，用來控制電動(dòng)機(jī)的開斷?？刂?/p>

14、輸出模塊圖4-7 控制輸出模塊 控制輸出模塊如圖4-7所示。經(jīng)過異或門對移入電平信號的處理，控制電動(dòng)機(jī)的啟停，當(dāng)異或門的輸入端電平相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。輸入端電平不同時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。經(jīng)過對前期電路的處理與完善電路可以完成設(shè)計(jì)要求的前兩項(xiàng)與最后一項(xiàng)，但對于中間時(shí)刻的啟停控制還需要進(jìn)一步的思考。在單向移入時(shí)可以滿足順序啟動(dòng)與逆序停止。如果是使用可以實(shí)現(xiàn)左移右移的移位寄存器是否可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求呢？所以在最終的設(shè)計(jì)中以滿足第三個(gè)要求為主。3.最終設(shè)計(jì)電路圖 圖示4-8為最終電路圖。 圖4-8 最終電路圖 前兩次的設(shè)計(jì)實(shí)踐后，在最后的設(shè)計(jì)電路中可以基本的滿足課程設(shè)計(jì)的四個(gè)要求。為了能更人性的顯示出電動(dòng)機(jī)的

15、啟動(dòng)個(gè)數(shù)，我還加入了LED顯示計(jì)數(shù)功能，這樣就可以清楚地顯示啟動(dòng)了幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)，用來滿足自己的工作需要。各模塊功能說明：保持模塊圖4-9 保持模塊 使用或非門構(gòu)成SR鎖存器為74LS194的S0，S1端提供電平，用來控制芯片的左移與右移功能。保持模塊如圖4-9所示。雙向移位模塊圖4-10 雙向移位模塊通過控制S0，S1 端口的高低電平來控制74LS194的左移與右移功能，并且該三個(gè)芯片級聯(lián)構(gòu)成可以循環(huán)右移與循環(huán)左移的功能。這樣在開始工作時(shí)只要在置數(shù)端置入恰當(dāng)?shù)某跏紨?shù)值就可以滿足課設(shè)要求。沒按動(dòng)啟動(dòng)按鈕k1（A）就會(huì)順序啟動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，每按動(dòng)停止按鈕k2（B）就會(huì)逆序停止一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)

16、在任意時(shí)刻的啟?？刂乒δ?。雙向移位模塊如圖4-10所示。急停模塊（清零模塊） 圖4-11 急停模塊只要清零端有效就會(huì)清零，這樣所有運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)都會(huì)停止，即只要k3（C）閉合就會(huì)清零，所有電動(dòng)機(jī)都會(huì)停止工作。急停模塊（清零模塊）如圖4-11所示圖4-12為計(jì)數(shù)顯示模塊圖4-12 計(jì)數(shù)顯示模塊 通過對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)個(gè)數(shù)來加以計(jì)數(shù)，能更清楚的反應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。五總體設(shè)計(jì)電路1.最終設(shè)計(jì)電路圖 如圖5-1為最終電路圖。 圖5-1 設(shè)計(jì)電路圖2.multisim仿真結(jié)果圖如圖5-2為開關(guān)K1按動(dòng)一次或開關(guān)K1按動(dòng)五次后又按動(dòng)開關(guān)K2四次的仿真圖。圖5-2 仿真電路圖 如圖5-3所示為開關(guān)K1按動(dòng)兩次或

17、開關(guān)K1按動(dòng)五次后又按動(dòng)K2三次的仿真結(jié)果。 圖5-3 仿真電路圖如圖5-4所示為開關(guān)K1按動(dòng)5次的仿真結(jié)果。 圖5-4 仿真電路圖3.硬件實(shí)驗(yàn)感想 通過硬件實(shí)驗(yàn)，從軟件仿真到硬件的實(shí)現(xiàn)要比想象的難得多，在芯片的選擇和電路的連接時(shí)都需要耐心與細(xì)心，不可以有一點(diǎn)馬虎，只要有一接線與管腳端接錯(cuò)就會(huì)影響到整個(gè)電路正常工作。 經(jīng)過硬件試驗(yàn)后，會(huì)讓自己對自己設(shè)計(jì)的電路有一個(gè)更深的了解，不僅僅停留在multisim軟件的仿真層次，而是對整個(gè)電路的工作狀態(tài)與電路功能有更直接的認(rèn)識(shí)。所以硬件實(shí)驗(yàn)對于設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)是十分重要的。六51單片機(jī)設(shè)計(jì)思路 由于用multisim最終仿真的電路圖在硬件仿真時(shí)較為難實(shí)現(xiàn)，所以

18、考慮到經(jīng)濟(jì)節(jié)約與簡單方便等方面，下面我應(yīng)用了51單片機(jī)進(jìn)行了該課題設(shè)計(jì)。1.程序編譯設(shè)計(jì)#include #include #define uchar unsigned charsbit K1 = P14;sbit K2 = P15;sbit K3 = P16;sbit P27=P27;uchar num;unsigned char code s56=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92; 、/定義數(shù)組用來顯示電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)個(gè)數(shù)/void delay(unsigned int n) /定義一個(gè)延時(shí)函數(shù)/ unsigned char i,j; while(n-) for(i=

19、0;i20;i+)for(j=0;j30;j+); void main(void)unsigned char i; /LED數(shù)碼管顯示程序/P27=0; P0=0xfe;while(1)if(!K1) delay(0x10); if(!K1) num=num+1; while(!K1); if(!K2)delay(0x10);if(!K2) num=num-1; while(!K2); if(!K3) delay(0x10); if(!K3) num=0; while(!K3); if(num5) num=5; P0=s5num; if(!K1) /K1 K2 K3 控制啟停程序/delay(0x10);if(!K1)P0 = _iror_(P0,1);if(P00x07)P0=0x07;while(!K1);if(!K2)delay(0x10);if