數(shù)電課程設(shè)計—簡易順序控制器

1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 題 目：簡易順序控制器（自選參數(shù)） 專業(yè)班級： 電子信息1202 班 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 2012010302 指導(dǎo)老師： 周京廣 審 批：任務(wù)書下達日期 2014 年 9 月 1 日設(shè)計完成日期 2014 年 9 月12日設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求 一、 任務(wù)與要求：設(shè)計并制作一個簡易順序控制器，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 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，按順序依次動作；2、 用顯示器顯示順序控制器的各步加工時間（用倒計時方式）；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)計要求：1、 設(shè)計思路清晰，給出整體設(shè)計框圖；2、 設(shè)計各單元電路，給出具體設(shè)計思路、電路器件；3、 總電路設(shè)計；4、 安裝調(diào)試電路；5、 寫出設(shè)計報告；主要設(shè)計條件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)線等。說明書格式1、 課程設(shè)計封面；2、 課程設(shè)計任務(wù)書；3、 說明書目錄；4、 設(shè)計總體思路，基本原理和框圖；5、 單元電路設(shè)計（各單元電路圖）；6、 總電路設(shè)計（總電路圖）；7、 安裝、調(diào)試步驟；8、 故障分析與

3、電路改進；9、 總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會；10、 附錄（元器件清單）；11、 參考文獻；12、 課程設(shè)計成績評分表。進 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)計星期三開始1、 計算機仿真2、 測試元器件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)試驗收2、 寫課程設(shè)計報告書 星期五 答辯地 點：實驗樓四樓 電子綜合實驗室參 考 文 獻1、電子技術(shù)與EDA技術(shù)實驗及仿真 郭照南主編 2、電子技術(shù)課程設(shè)計 歷雅萍、易映萍編 3、電子線路設(shè)計、實驗、測試 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)計總體思路和框圖71.1 設(shè)計總體思路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82.2 計數(shù)器模塊設(shè)計92.3 預(yù)置數(shù)模塊設(shè)計102.4 倒計時模塊設(shè)計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16第6章 總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會17附錄19參考文獻21第1章 設(shè)計總體思路和框圖1.1 設(shè)計總體思路課題任務(wù)是做一個簡易順序控制器，主體部分分5個步驟，分別用數(shù)碼管顯示各個步驟的倒計時并用一個數(shù)碼管顯示步驟數(shù)，擴展部分是用一個數(shù)碼管顯示

5、總循環(huán)次數(shù)。具體5個步驟的參數(shù)分別為110S；215S；335S；430S；525S。由于192計數(shù)器的初始化的隨機性并且我沒有做手動置數(shù)，所以從第二個大循環(huán)開始才能正常顯示。當(dāng)?shù)谝粋€秒脈沖進來時個位開始倒計時到0時向十位借位，由數(shù)碼管顯示，以此完成第一步驟的15秒倒計時；當(dāng)十位和個位同時為0時向計時器模塊進位，并向倒計時模塊置數(shù)，同時計數(shù)器模塊的數(shù)碼管顯示步驟數(shù)，以此來完成前一步驟進入下一步驟的過渡；當(dāng)計數(shù)器從1加到5時并檢測到6時再次置數(shù)為1，以此來完成一個大循環(huán)；當(dāng)計數(shù)器檢測到6時向總循環(huán)模塊進位并由數(shù)碼管顯示，以此來實現(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)計利用計數(shù)器模塊輸出6時的脈沖給總循環(huán)計數(shù)器模塊的74LS192加計數(shù)器時鐘輸入端UP來實現(xiàn)循環(huán)加次數(shù)，如圖2。圖22.2 計數(shù)器模塊設(shè)計利用倒計時模塊的十位和個位同時借位時的脈沖給計數(shù)器模塊74LS192的UP；并同時檢測輸出為6時再次將1置數(shù)以實現(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)計利用計數(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，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)過邏輯轉(zhuǎn)換器得到最小項依次為如下,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 倒計時模塊設(shè)計利用兩塊74LS192級聯(lián)實現(xiàn)，用秒脈沖輸入向個位192的減計數(shù)輸入端實現(xiàn)個位的倒計時，再由個位的192借位脈沖輸入到十位的192減計數(shù)輸入端，實現(xiàn)十位的倒計時，當(dāng)個位和十位同時為0時再次將計

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定時器接成多諧振蕩器，震蕩頻率約為1Hz。取,S由公式，可計算出，。仿真如圖7,8。圖7圖8第3章 總電路設(shè)計圖9第4章 安裝、調(diào)試4.1 安裝步驟1.首先用IC檢測儀檢測所領(lǐng)芯片的好壞

9、，免得調(diào)試的時候出現(xiàn)不必要的麻煩，并且將導(dǎo)線按照長短顏色分類，以示區(qū)分。并且檢測試驗箱是否能正常工作。2.按照仿真圖上的模塊分步接線，既不能一次性全部接線，也不能在所有獨立模塊接線沒有完成時在模塊中穿插接線。3.分模塊的主次接線，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.檢測導(dǎo)線是否接觸不良，或是相互纏繞影響。2.檢測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以下是我安裝調(diào)試中遇到的幾個重大的故障；1.數(shù)碼管亮度不夠(1) 數(shù)碼管沒有接電源2.數(shù)碼管顯示不全(1) 接線接觸不良(2) 芯片損壞(重接了3次,檢查了

10、半天才發(fā)現(xiàn)，IC檢測儀檢測芯片不靠譜)(3) 接線錯誤3.LED燈顯示錯誤(1) 二極管正負極弄反(2) 導(dǎo)線接觸不良4.無法置數(shù)(1) 芯片損壞(我所遇到)(2) 置數(shù)邏輯電路接線錯誤(3) 導(dǎo)線接觸不良第6章 總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會這兩周的收獲還是很多的，首先鞏固了上學(xué)期學(xué)過的數(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，其次鍛煉了自己對一個項目整體的把控，不能僅僅局限于幾個芯片，更多時候需要從實際出發(fā)。其中，在安裝調(diào)試過程中是收益最多的。第一，我第一次接線沒有分模塊接線調(diào)試，而是上來就是一股腦一通接線，起初我認(rèn)為照圖接線很簡單，豈知第一沒成功，一氣之下把線全拔了后把

11、實驗箱拿回宿舍接線，實驗樓太吵了，而且老是有人過來打擾，好多次接著接著都不到接哪里去了。回到宿舍后就按照模塊的主次先接線再調(diào)試的步驟安裝調(diào)試；第二，哪怕是仿真也會和實際情況有很大的出入，在仿真的時候為了消除計數(shù)器模塊輸出的延遲現(xiàn)象，我加了一個非門，然而當(dāng)實際接線的時候，出現(xiàn)了和仿真中沒有消除延遲時一樣的情況，一時很納悶，仿真中明明解決了，為什么實際中還是出現(xiàn)，手足無措時嘗試了把那個非門去掉，居然成功了，這才明白原來這個延遲現(xiàn)象是軟件產(chǎn)生的，實際中微乎其微，幾乎不存在，沒必要多添加個非門；第三，接線的時候一定要主次分明，否則會越接越混亂。第四，接線的時候心中要有電路圖的大概框圖，只有這樣才能對走

12、線有更好的把握，雖然最后還是亂成一坨的線，但是心中有了框圖后，就能在雜亂的線中理清思路，不至于接線錯誤；第五，就是最好找一個比較安靜人少的地方接線，以免受到不必要的打擾，接線效率也會大大提高。第六，在畫原理圖的時候最好按照模塊分開畫。這樣對接線的效率也會有大大的提高。此次接線，經(jīng)過一次重新來過，一個模塊接拆3次，遇到問題排故再接線后，終于還是在我手里成功了，很有成就感，更是解決問題后的快感，不言而喻！附錄元件清單如下表：名稱型號個數(shù)十進制同步加/減計數(shù)器74LS19243線-8線譯碼器74LS132雙四輸入正與非門74LS20 1三3輸入正與非門74LS101四2輸入正與門 74LS08 1四