簡(jiǎn)易順序控制器設(shè)計(jì)報(bào)告-(2)

1、湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 數(shù)字電子技術(shù) 課題名稱 簡(jiǎn)易順序控制器 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電氣13 學(xué) 號(hào) 20131301 姓 名 指導(dǎo)教師 周京廣 2015 年 11 月 16 湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱簡(jiǎn)易順序控制器（自選參數(shù)）姓 名魯曠林 專業(yè)電氣工程 班級(jí)1381 學(xué)號(hào)14 指導(dǎo)老師周京廣課程設(shè)計(jì)時(shí)間2015年11月13日-2015年11月27日（11、12周）教研室意見(jiàn)意見(jiàn)： 審核人：一、任務(wù)及要求任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易順序控制器，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的程序工作，要求如下： 1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加工程序步驟為五步，第一步 5 秒，第

2、二步 10 秒，第三步 15 為 秒，第四步為 25 秒，第五步為 30 秒，按順序依次動(dòng)作； 2）用顯示器顯示順序控制器的各步加工時(shí)間（用倒計(jì)時(shí)方式）； 3）用發(fā)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(kuò)展（自選）：總循環(huán)次數(shù)控制/總循環(huán)時(shí)間控制 6）可根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)其它功能。 要求：1） 設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖；2） 單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；3） 安裝 、調(diào)試電路；4） 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。二、進(jìn)度安排第一周：周一：課題內(nèi)容介紹和查找資料；周二周三：方案設(shè)計(jì)，電路仿真，周三下午檢查設(shè)計(jì)方案及仿真結(jié)果；周四周日：周四上午領(lǐng)元器件；安裝

3、、調(diào)試電路；第二周：周一周三：安裝、調(diào)試電路；周四：驗(yàn)收電路，收元器件，整理實(shí)驗(yàn)室，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙；周五：答辯，收設(shè)計(jì)報(bào)告。三、參考資料1、賈立新，王涌.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐(第2版).清華大學(xué)出版社.2011.22、謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試(第3版).華中科技大學(xué)出版社.2013.8 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編 高等教育出版社 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與仿真 孫勝麟 郭照南 主編 中南大學(xué)出版社 電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試（第二版） 華中理工大學(xué)出版社 謝自美 主編 新型集成電路的應(yīng)用-電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 華中理工大學(xué)出版社 梁宗善 主編 目錄第一章: 設(shè)計(jì)總體思路基本原理和框圖

4、 第二章: （1）單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖） （2）主要元件結(jié)構(gòu)與功能 1.74ls192 2 .74ls161 3.74ls138 第3章 : 總電路設(shè)計(jì)（總電路圖）第4章 ：第四章: 安裝、調(diào)試步驟第五章: 故障分析第六章: 元件清單第七章: 總結(jié) 第一章 設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖1.1 設(shè)計(jì)總體思路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易順序控制器，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的程序工作，要求如下：1、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加工程序步驟為五步，第一步 5 秒，第二步 10 秒，第三步為 15 秒，第四步為 25 秒，第五步為 30 秒，按順序依次動(dòng)作；2、 用顯示器顯示順序控制器的各步加工時(shí)間（用倒計(jì)時(shí)方式）；3、

5、 用發(fā)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(kuò)展（自選） 其中秒信號(hào)發(fā)生器由555定時(shí)器及電容、電阻、電感組成，減法計(jì)數(shù)器所用芯片為同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74192，狀態(tài)譯碼器為74138，狀態(tài)控制器為同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74192，順序控制器161，顯示器為四段共陰極顯示器，所有的器件功能都可以在電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)查找。 當(dāng)秒脈沖進(jìn)入秒個(gè)位的CPD時(shí)（CPu =1），根據(jù)其功能開始由9倒計(jì)時(shí)，當(dāng)由9走到0時(shí)，秒個(gè)位的 端輸出個(gè)0，兩塊74LS192進(jìn)行集聯(lián)，將秒個(gè)位的 作為秒十位CPD（CPu =1）的脈沖輸入，秒個(gè)位每進(jìn)行一次循環(huán)就向高位秒十位輸入一個(gè)脈沖，高位就減1（如

6、果秒十位大于等于1），如果秒十位是0，當(dāng)秒個(gè)位每循環(huán)一次，兩塊級(jí)聯(lián)的74LS192就向74LS161送入一個(gè)脈沖，這時(shí)顯示步數(shù)的數(shù)碼管顯示的數(shù)值就加1，進(jìn)行下一步的計(jì)數(shù)，直到進(jìn)行第5步，如此循環(huán)往復(fù)。對(duì)于兩塊74LS192的預(yù)置數(shù)問(wèn)題則用1個(gè)74LS138八選一數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)初始置數(shù)。每個(gè)數(shù)據(jù)選擇器的輸出連到相應(yīng)的74LS192的輸入端以獲得每一步所需置的數(shù)，同時(shí)數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端A、B、C與74LS161的輸出端QA、QB、QC對(duì)應(yīng)相連以實(shí)現(xiàn)兩塊級(jí)聯(lián)的74LS192的初始置數(shù)與74LS161顯示的步數(shù)保持一致。然后再通過(guò)一些門電路的控制即可實(shí)現(xiàn)74LS192的初始置數(shù)走到00時(shí)向74L

7、S161輸入一個(gè)脈沖而進(jìn)行下一步的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，從而完成任務(wù)設(shè)計(jì)要求。1.2 基本原理 通過(guò)加計(jì)數(shù)器和減計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)課題所要求實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。接通電源，脈沖出來(lái)的信號(hào)給兩片74LS192級(jí)聯(lián)的十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)的倒計(jì)時(shí)功能。由于要求從1記步驟，所以我通過(guò)開關(guān)把步驟置1，并開始通過(guò)一片74LS161實(shí)現(xiàn)各個(gè)步驟的加計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)步驟的計(jì)數(shù)和顯示。擴(kuò)展功能是選擇的總循環(huán)次數(shù)的控制，用一片74LS161設(shè)置成減計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)數(shù)，通過(guò)手動(dòng)開關(guān)來(lái)設(shè)計(jì)想要循環(huán)的次數(shù)和置數(shù)。倒計(jì)時(shí)的秒數(shù)是通過(guò)步驟的邏輯電路把數(shù)置入級(jí)聯(lián)的兩塊芯片中實(shí)現(xiàn)的。 1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 秒脈沖與門減法計(jì)數(shù)器 總次數(shù) 結(jié)構(gòu)圖一第二章 單元電

8、路設(shè)計(jì)2.1步驟控制器設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，顯示分為五個(gè)步驟。用一塊74161即可實(shí)現(xiàn)每一步的顯示和控制。該片161采用加計(jì)數(shù)。從1顯示到5，出現(xiàn)6立即置數(shù)到1。 單元件圖二74LS00組合邏輯當(dāng)74161輸出為5時(shí)1Y=QA'QB QC 'QD ,對(duì)161異步置0。74HC138管腳圖:74LS138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。 &

9、#160;   利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。     若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器 元件圖一2.2二位十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)控制電路 由兩片192級(jí)聯(lián)而成。采用減計(jì)數(shù)。低位192的B0借位作為高位的觸發(fā)脈沖。高位的B0借位作為步驟控制器的觸發(fā)脈沖。 元件圖二 單元件電路二2.3預(yù)置數(shù)產(chǎn)生邏輯電路 采用步驟控制器的Q0 Q1 Q2三個(gè)引腳的邏輯關(guān)系分別給.二位十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)控制電路的ABCD置數(shù)。當(dāng)二位十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)控制電路的

10、輸出為0 0時(shí)，預(yù)置數(shù)產(chǎn)生邏輯電路立即對(duì)二位十進(jìn)制倒計(jì)時(shí)控制電路的兩片192進(jìn)行異步置數(shù)。真值表如下：步驟 D5D4D2D1 D0 Y5 Y4 Y3 Y2Y1秒數(shù) 100101 00001 5 2 0100000010 10 30110100100 15 4 1010111 000 25 51100010000 3074ls161十位個(gè)74ls192位74ls 138 表二D0=(Y3'Y1'Y0'Y4 ') D1=0 D6=0 D7=0 D3 =0D2=( Y3'Y1'Y0'Y4 ')=D0 D4=(Y3'Y2'

11、Y7'Y5') D5=(Y5Y4) 表三 192功能對(duì)照表 單元件電路三2.4擴(kuò)展功能總循環(huán)次數(shù)控制 擴(kuò)展可以通過(guò)步驟的循環(huán)來(lái)控制。步驟從1到5為一個(gè)循環(huán)，于是可以用一個(gè)74LS161作為一個(gè)加法計(jì)數(shù)器來(lái)控制總循環(huán)次數(shù)，步驟循環(huán)一次給加法計(jì)數(shù)器一個(gè)脈沖，即計(jì)數(shù)一次?？梢杂糜?jì)數(shù)器與脈沖的邏輯實(shí)現(xiàn)在設(shè)定總的循環(huán)次數(shù)后停止加工過(guò)程。 可以通過(guò)Q3,Q2,Q1,Q0來(lái)改變總循環(huán)的額次數(shù)。 表四 單元件電路五 單元件電路六 第三章 總電路設(shè)計(jì) 總電路圖如下： 總電路 圖七總電路是我組員 討論 細(xì)心排版所得的 為了更方便的觀看直觀的表現(xiàn)出我們課題的內(nèi)涵所排版的出的圖形！首先 左邊兩個(gè)顯示器

12、 是192的預(yù)置數(shù)十位與個(gè)位 右邊的161的步驟計(jì)數(shù)器 右下角的 是161總循環(huán)的計(jì)數(shù)器 右邊的一排的 blue燈 是步驟的五個(gè)步驟顯示燈。 第四章 安裝、調(diào)試步驟4.1安裝步驟1、首先要確定仿真圖的結(jié)果是否符合課程設(shè)計(jì)要求，仿真圖要盡可能的清晰，特別是線多的地方注意不要重疊，所以要仔細(xì)看清每條線的走向。并確定仿真圖中的元器件是否在學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心可以找到。若不能則要重新修改電路圖。2、按照仿真圖，到實(shí)驗(yàn)中心領(lǐng)取所需的元器件，注意，領(lǐng)器件時(shí)記得多領(lǐng)一兩個(gè)備用，3、測(cè)驗(yàn)設(shè)備，領(lǐng)到器件和實(shí)驗(yàn)箱后，首先檢查實(shí)驗(yàn)箱的各個(gè)部件是否完好，特別是顯示管，因?yàn)轱@示管特別容易燒壞，再測(cè)驗(yàn)一下芯片插槽是否連結(jié)完好，第

13、三，測(cè)線，用萬(wàn)能表或者顯示燈測(cè)驗(yàn)每一根導(dǎo)線連接是否良好，第四，測(cè)驗(yàn)芯片，按照各芯片的功能測(cè)試芯片是否能正常工作，不能工作的要及時(shí)向老師調(diào)換。4、排版、接線，首先，根據(jù)仿真圖上各器件的位置，排好所要用的芯片，注意盡可能的排得合理，稀松，因?yàn)槲覀兯玫男酒灏逑葘?duì)比較小的，且電路比較復(fù)雜。第二，接線時(shí)應(yīng)該一個(gè)一個(gè)模塊接，接好后依次檢查，切忌接完所有電路時(shí)在檢查，那樣一旦接錯(cuò)檢查就非常困難。5、調(diào)試。6、驗(yàn)收，當(dāng)電路完全符合要求且正確時(shí)，可讓指導(dǎo)老師驗(yàn)收并考慮做拓展功能。4.2調(diào)試步驟 1.檢查是否有導(dǎo)線接錯(cuò)或接觸不良和相互影響。 2.檢查芯片是否接觸良好。 3.不斷重復(fù)以上兩步直到顯示器和發(fā)光二極

14、管正確顯示。 調(diào)試圖一 第一步 5秒 調(diào)試圖二 第二步 10秒 調(diào)試圖三 第三步 15秒 調(diào)試圖四 第四步 25秒 調(diào)試圖五 第五步 30秒同上圖順序一樣 再循環(huán)2次 總共循環(huán) 三次。第五章 故障分析 個(gè)人覺(jué)得這是最花時(shí)間也是最能提升自己的地方，因?yàn)槲一ㄔ谶@上面的時(shí)間是設(shè)計(jì)時(shí)間的好幾倍。5.1 常見(jiàn)的故障現(xiàn)象在本次課程設(shè)計(jì)中我們遇到了常見(jiàn)的幾個(gè)故障現(xiàn)象：（1）顯示管顯示不正確；（2）LED顯示順序錯(cuò)誤；（3）不能正確置數(shù)。5.2 產(chǎn)生故障的主要原因及解決方法產(chǎn)生故障的原因很多，情況也很復(fù)雜，故障可以是由于一種原因產(chǎn)生的也可能是由于多方面的因素導(dǎo)致線路產(chǎn)生了故障。在這里我就我們小組所遇到的困難分

15、析原因及提出解決方法：（1）顯示管顯示不正確原因及解決方法：1導(dǎo)線接觸不好，這個(gè)原因在我們這個(gè)小組最明顯，我們不得不反復(fù)檢查線路，反復(fù)接線。2芯片損壞。在使用的時(shí)候由于短路造成芯片損壞，換了一個(gè)芯片就可以了。3接線錯(cuò)誤。改成正確的接線。（2）LED顯示順序錯(cuò)誤原因及解決方法：1發(fā)光二極管接線順序錯(cuò)誤。按照電路圖重新接線（3）不能正確置數(shù) 原因及解決方法：1置數(shù)模塊線路接觸不良。一個(gè)一個(gè)排查導(dǎo)線和插槽。2被置數(shù)的192芯片沒(méi)有收到置數(shù)信號(hào)。重新接線，確保接觸良好。 第六章 元器件清單如下表： 器件型號(hào) 用途介紹 數(shù)量 74LS00 四 2輸入與非門 4 74LS04六 反向器 3 74LS08

16、四 2輸入正與門 1 74LS10 三 3輸入正與非門 1 74LS32 兩輸入或門 1 74LS138 三線-8線譯碼器 2 74LS161 二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器 2 74LS192十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器 2 74ls20 四輸入與非門 3 第七章 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì) 經(jīng)過(guò)了整整2周的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)電這塊的知識(shí)更加充實(shí)了。因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)對(duì)邏輯組合電路還有一些數(shù)據(jù)選擇器（比如74138），計(jì)數(shù)器（74192和74161）進(jìn)行了綜合的考察。 一開始當(dāng)我們拿到這個(gè)簡(jiǎn)易順序控制器設(shè)計(jì)的課題的時(shí)候束手無(wú)策，腦袋一片空白。經(jīng)過(guò)周京廣老師的一些講解之后，做了些筆記，然后腦子里面有了一個(gè)大概的輪廓，就跑回宿

17、舍拿起了數(shù)電書和數(shù)電實(shí)驗(yàn)書看各個(gè)器件的功能以及管腳的接法。查的差不多了，然后就開始設(shè)計(jì)初始的電路圖了。 我首先想到了是步驟控制器，總共5個(gè)步驟，是加法的，那么我想用74161，把161畫在紙上外加一個(gè)4管腳的顯示器。然后能連線的連線，Q0-Q3加到顯示器，D0-D3接地，五個(gè)步驟，那就是D0和D2經(jīng)過(guò)與非門然后接到置數(shù)端就差不多了啊。 然后就是組合邏輯電路了，算啊。將74138的YO-Y7和2個(gè)74192的D0-D3的邏輯真值表列出來(lái)，然后得出邏輯表達(dá)式，然后把線連起來(lái)，雖然原理很簡(jiǎn)單，但是要算起來(lái)也不難啊。 我覺(jué)的最難的就是第三部分了，怎樣實(shí)現(xiàn)每個(gè)步驟對(duì)置數(shù)的控制和反饋電路，想破頭皮，這滋味

18、真難受，實(shí)在不行，就到陽(yáng)臺(tái)上大叫幾聲，心里就舒服點(diǎn)，然后就是翻書，問(wèn)同學(xué)，上網(wǎng)查資料，終于黃天不負(fù)有心人，終于讓我把他搞出來(lái)了，然后就是興奮啊，感覺(jué)很有成就感。 比起接實(shí)驗(yàn)電路，才覺(jué)得設(shè)計(jì)電路根本不算什么，盡管你知道了原理，但是事實(shí)就總是差強(qiáng)人意。首先就是要測(cè)線，測(cè)元件。然后一天就這樣給折騰過(guò)去了。覺(jué)得終于沒(méi)了問(wèn)題，連線，接好了之后看著那顯示器在胡亂的跳著數(shù)。 后來(lái)仔細(xì)的核對(duì)下線路 有沒(méi)有錯(cuò) 后來(lái)是沒(méi)有錯(cuò)誤的 而且核對(duì)了幾遍 一個(gè)組的的人 都核對(duì)了一遍 并且用邏輯筆去核對(duì) 沒(méi)有錯(cuò)誤 重新開啟開關(guān) 居然對(duì)了 一直循環(huán)了三次 并且 除了 第一次循環(huán)的第一步 秒數(shù)不對(duì)（因?yàn)闆](méi)有預(yù)置數(shù) 步驟161沒(méi)有預(yù)置0 所以第一次循環(huán) 第一步秒數(shù)不對(duì)）后面2次循環(huán) 都是 按照 設(shè)置的參數(shù) 5 10 15 25 30 的秒數(shù) 進(jìn)行循環(huán)的 所沒(méi)問(wèn)題 周 老師也看了 說(shuō)不錯(cuò)。而且拓展也做得不錯(cuò) 有循環(huán)次數(shù) 發(fā)光二極管是直接 接的燈泡（沒(méi)有發(fā)光二極管）。結(jié)果也不錯(cuò) 挺好的！ 還是