實(shí)驗(yàn)十三模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路

1、實(shí)驗(yàn)十三 模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握產(chǎn)生脈沖序列的一般方法。2、掌握用計(jì)數(shù)器、譯碼器和邏輯門(mén)構(gòu)成控制器的方法。3、熟悉移位寄存器的功能。4、熟悉可逆計(jì)數(shù)器的功能。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律控制電路。要求：利用發(fā)光二極管觀察光點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律。光點(diǎn)右移表示電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；光點(diǎn)左移表示電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；光點(diǎn)不移表示電動(dòng)機(jī)停止。其規(guī)律是：正轉(zhuǎn)20s停10s反轉(zhuǎn)20s，循環(huán)下去。用Multisim8進(jìn)行仿真， 并在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理1、可逆計(jì)數(shù)器74LS190是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它是靠加/減控制端來(lái)實(shí)現(xiàn)加法計(jì)數(shù)和減法計(jì)數(shù)的。其引腳排列如圖3.13.1，功能表如

2、表3.13.1所示。表3.13.1 74LS190功能表VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D3 74LS190D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 GND輸 入輸 出 CP D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q30 × × × d0 d1 d2 d31 0 0 × × × ×1 1 1 × × × ×1 1 × × × × × ×d0 d1 d2 d3加 計(jì) 數(shù)減 計(jì) 數(shù)保 持圖3.13.1 74L

3、S190集成芯片引腳圖引腳說(shuō)明：CO/BO：進(jìn)位輸出/借位輸出端CP：時(shí)鐘輸入端：計(jì)數(shù)控制端（低電平有效）D0D3：并行數(shù)據(jù)輸入端：異步并行置入控制端（低電平有效）Q0Q3：輸出端：行波時(shí)鐘輸出端（低電平有效）：加/減計(jì)數(shù)方式控制端74LS190的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（CP）狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D0D3）相一致的狀態(tài)。74LS190的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)計(jì)數(shù)控制端（）為低電平時(shí)，在CP 上升沿作用下Q0Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（）為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)

4、方式控制（）為高電平時(shí)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。只有在CP為高電平時(shí)，和才可以跳變。74LS190有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢或下溢時(shí)，進(jìn)位/借位輸出端（CO/BO）輸出一個(gè)寬度約等于CP脈沖周期的高電平脈沖；行波時(shí)鐘輸出端（）輸出一個(gè)寬度等于CP低電平部分的低電平脈沖。利用端可級(jí)聯(lián)成N位同步計(jì)數(shù)器。當(dāng)采用并行CP控制時(shí)，則將接到后一級(jí)；當(dāng)采用并行控制時(shí)，則將接到后一級(jí)CP。2、脈沖序列發(fā)生器脈沖序列發(fā)生器能夠產(chǎn)生一組在時(shí)間上有先后的脈沖序列，利用這組脈沖可以使控制形成所需的各種控制信號(hào)。通常脈沖序列發(fā)生器由譯碼器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成。用74LS161和74LS138及邏輯門(mén)產(chǎn)生脈沖序列。將74LS161接成十二進(jìn)制

5、計(jì)數(shù)器，然后接入譯碼器。電路如圖3.13.2所示。 VCC Cr LDD0 Q0D1 Q1D2 Q2D3 Q3EPETCP GND VCC Y0A0 Y1A1 Y2A2 Y3S3 Y4S2 Y5S1 Y6 GND Y7 74LS16174LS138&&&F1F2F3+5V+5V+5V+5V+5VCP74LS3074LS1074LS10圖3.13.2 用74LS161和74LS138及邏輯門(mén)構(gòu)成的脈沖序列發(fā)生器3、控制器74LS161、74LS138、74LS194及與非門(mén)構(gòu)成的控制器如圖8.3所示。74LS161接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通過(guò)7

6、4LS138譯碼器及與非門(mén)得到控制信號(hào)，控制寄存器的工作狀態(tài)，使寄存器的輸出端的發(fā)光二極管產(chǎn)生亮、滅變化，從而實(shí)現(xiàn)光點(diǎn)的移動(dòng)。 VCC LDD0 Q0D1 Q1D2 Q2D3 Q3EPETCP GND Cr74LS161&& VCC Y0A0 Y1A1 Y2A2 Y3S3 Y4S2 Y5S1 Y6 GND Y7 74LS138+5V+5V+5V+5VCP74LS1074LS10 VCC DIRS0 Q0 Q1S1D0 Q2D1D2 Q3D3CP GND DIL&十進(jìn)制計(jì)數(shù)器M1+5V74LS194圖3.13.3 控制器四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材1、THD-4型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2、

7、GOS-620示波器3、器材：74LS194 四位雙向移位寄存器 74LS161 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器 74LS138 3線-8線譯碼器 74LS190 十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器 74LS10 三-3輸入與非門(mén)五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、用光點(diǎn)移動(dòng)模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律。（1）、將74LS190接成十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。 可逆計(jì)數(shù)器74LS190的加/減控制端接高電平，使其為減法計(jì)數(shù)。置入端加高電平，允許端加低電平，加脈沖信號(hào)使74LS190工作。觀察輸出狀態(tài)，若做減法計(jì)數(shù)，則進(jìn)行下一步。 （2）、將74LS161接成六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 檢查是否構(gòu)成了六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)，觀察輸出狀態(tài)，若做六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)，則進(jìn)行下

8、一步。 （3）、用74LS190、74LS161、74LS138及與非門(mén)構(gòu)成控制器。 控制器產(chǎn)生的信號(hào)S1、S0，觀察S1、S0的狀態(tài)是否符合要求，若符合要求，則進(jìn)行下一步。 （4）、用74LS194模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 74LS194的輸出端接發(fā)光二極管，要求能夠控制光點(diǎn)右移、左移、停止。觀察光點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律。光點(diǎn)右移表示電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；光點(diǎn)左移表示電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；光點(diǎn)不移表示電動(dòng)機(jī)停止。其規(guī)律是：正轉(zhuǎn)20s停10s反轉(zhuǎn)20s，循環(huán)下去。是否模擬電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，若達(dá)到要求，則結(jié)束；否則查找原因，進(jìn)一步調(diào)試，直到達(dá)到要求為止。 （5）、將測(cè)試結(jié)果填入表3.13.2中。2、按圖3.13.2所示電路，用Multisim8進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果。3、按圖3.13.2所示電路在實(shí)驗(yàn)箱上接線，驗(yàn)證其功能。表3.13.2 數(shù) 據(jù) 表CPM74LS16174LS1074LS194Q2 Q1 Q0S1 S0Q0 Q1 Q2 Q30111111六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、分析電路的工作原理，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟，畫(huà)出邏輯圖。2、記錄測(cè)得的數(shù)據(jù)，整理實(shí)驗(yàn)記錄