王婷电气与信息工程系课程设计封面和评分表.doc

湖南工程学院课 程 设 计课程名称 数字电子基础 课题名称 简易顺序控制器 专 业 自动化 班 级 0901 学 号 200901020102 姓 名 王 婷 指导教师 周 京 广 2011年 11 月 21 日20湖南工程学院课程设计任务书 课程名称： 数字电子技术 题 目：简易顺序控制器（自选参数） 专业班级： 自动化0901 班 学生姓名： 王 婷 学号：02 指导老师： 周京广 审 批：任务书下达日期 2011 年 11月 21 日设计完成日期 2011 年12 月 02 日设计内容与设计要求 一、 任务与要求：设计并制作一个简易顺序控制器，使执行机构按一定的程序工作，要求如下：1、 执行机构的加工程序步骤为五步，第一步 5 秒，第二步 8 秒，第三步为 15 秒，第四步为20 秒，第五步为 30 秒，按顺序依次动作；2、 用显示器显示顺序控制器的各步加工时间（用倒计时方式）；3、 用发光二极管显示控制器的各道工序；4、 用显示器显示加工步数；5、 功能扩展（循环总次数，循环总时间）二、设计要求：1、 设计思路清晰，给出整体设计框图；2、 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；3、 总电路设计；4、 安装调试电路；5、 写出设计报告；主要设计条件1. 提供直流稳压电源、示波器； 2. 提供 TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、导线等。说明书格式1、 课程设计封面；2、 课程设计任务书；3、 说明书目录；4、 设计总体思路，基本原理和框图；5、 单元电路设计（各单元电路图）；6、 总电路设计（总电路图）；7、 安装、调试步骤；8、 故障分析与电路改进；9、 总结与设计调试体会；10、 附录（元器件清单）；11、 参考文献；12、 课程设计成绩评分表。 进 度 安 排 第一周 星期一 上午 安排任务、讲课。 星期一 下午- 星期二 下午 查资料、设计星期三开始1、 计算机仿真2、 测试元器件3、 调试单元电路4、 调试总电路第二周 星期三星期四 1、 调试验收2、 写课程设计报告书 星期五 答辩地 点：实验楼四楼 电子综合实验室参 考 文 献 电子技术课程设计历雅萍、易映萍编电子技术课程设计指导 彭介华、主编 高等教育出版社 电子线路设计、实验、测试 谢自美主编华中理工出版社。目 录一、 设计思路与框图及原理6二、 设计与仿真13三、 安装与调试15四、 故障分析与电路改进15五、 总结与设计调试体会17六、 附录18七、 参考文献18八、 课程设计成绩评分表19一、设计思路与框图及原理图1.设计思路 执行机构的加工程序步骤为五步，根据设计要求填好倒计时秒数：5 8 15 20 30 1 2 3 4 5 1 这次我们的课程设计题目叫顺序控制器电路。要实现的功能是1到5的计数控制，并且每一步的控制时间不同，具体时间自定。需要七段显示器显示每个步骤的时间,并用发光二极管表示六个步骤的工作.从总体上说,我们重要是要设计倒计时电路,要实现5秒，8秒，15秒，20秒，30秒的倒计时，。至于这些电路的逻辑状态怎么样的才能有序的变化，这就需要一个逻辑电路来控制了。很明显，我们要做的是以下三大模块：第一个是计数模块，第二个是倒计时控制计数模块，第三个是组合逻辑控制置数模块。首先整个电路里数据的传输实现必须有脉冲的触发，本课题中我们选用了自动秒脉冲，其次就是1到5的的计数功能了，在这一部分我采用了1位74LS192是十进制计数器进行1至5的计数，利用74LS192置数功能和组合逻辑的功能应用，把十进制计数器置成5进制。课题要求实现五步计数时间上各不相同，第一步 5 秒，第二步为8 秒，第三步为 15秒，第四步为 20 秒，第五步为 30 秒，按顺序依次动作，并且这些不同秒数的控制是以倒计时的形式实现，我们三采用两位十进制同步可逆双时钟BCD计数器74LS192来控制，74LS192是一个可以通过使能端来实现加法或减法功能，在此设计中，我需要用它的减法功能，从一个我给定的数自动减到0，控制1至5的计数时间。由于我需要对倒计时控制计数模块给定5个不同的数，就需用38线译码器74LS138作为其译码及数据分配部分实现数据的传输及接收，首先数据的接受，当然是从1至5计数模块传输过来，每一步都传输过来一个信号，这时译码器就接收到此信号并把它转换成倒计时的秒数传输给倒计时模块，此时倒计时开始，至倒计时结束时计数器开始跳变，当计数器跳变瞬间，组合逻辑模块马上接收次信号进行转换与编译，把数据传给倒计时模块，进入下一次循环，这样一直循环下去。我们仨还做了两个扩展，一个是总循环次数，一个是总时间。其中的总循环次数，也是用74LS161芯片实现的，做了总循环次数为4次。这样一到四次电路就停止工作，不会无限期运转下去。还有一个是总时间扩展，用了三片74LS192XI芯片，样也实现在时间上的总控制。在这里特别注意，置数到74LS138芯片时，一定要按先8秒15秒20秒30秒5秒。2.框图总时间八秒1到5的计数器倒计时组合逻辑电路七段显示器2位七段显示器每倒计时到0就控制计数器工作计数一次得到一个信号就编译成为所需数据传给倒计时，倒计时工作秒脉冲总循环次数为4次1到5的计数需要一个十进制的计数器74LS192的集成芯片，2位数倒计时则需要两个十进制的减法器74LS192的集成芯片，组合逻辑电路接收计数器传来的信息来实现倒计时时间控制，则需要一位74LS138的集成芯片来接收信号并把接收的信号转换成倒计时所需时间数据。3.原理图单元电路设计（各单元电路图） 1到5的计数需要一个十进制的计数器74LS161的集成芯片，2位数倒计时则需要两个十进制的减法器74LS161的集成芯片，组合逻辑电路接收计数器传来的信息来实现倒计时时间控制，则需要一位74LS138的集成芯片来接收信号并把接收的信号转换成倒计时所需时间数据。1到5的计数模块此单元电路次是完成1到5的的计数功能，在这一部分我采用了1位74LS161十进制计数器进行1至5的计数。 两位数的减法器 此单元电路次是完成相隔时间不同的5步计数，第一步 5 秒，第二步为 8 秒，第三步为15秒，第四步为20秒，第五步为 30 秒，按顺序依次动作，并且这些不同秒数的控制是以倒计时的形式实现，十进制同步可逆双时钟BCD计数器74LS192一个可以通过使能端来实现加法或减法功能，在此设计中，我用到它的减法功能，而且要用两位减法器，来实现100以内的倒计数。 138的工作模块 此模块主要是根据计数器给出的信号对倒计时控制计数模块给定5个不同的数，并用二极管显示加工步数，则需用38线译码器74LS138作为其译码及数据分配部分实现数据的传输及接收数据。给倒计时模块置数，即是组合逻辑模块功能表 YDD7D6D5D4D3D2D1D0ABCY100001000001Y200010101010Y300100000011Y400110000111Y500000101101Y600000000111Y700000000111 当秒脉冲送入第二模块时，倒计时模块开始工作，先给数据段置个数，倒计时开始，从此数减到0，此刻高位的借位端借位，把此信号传给1至6计数模块，计数模块接收传输过来的脉冲信号，进行计数，即累加一次，同时把输出数据传给下一个模块，组合逻辑模块接收数据，把此数据转换成计数器下一个数据到来时相隔的时间数给倒计时模块置入数据，此时倒计时又开始工作，至倒计时到0时计数器开始跳变，当计数器跳变瞬间，组合逻辑模块马上接收次信号进行转换与编译，把数据传给倒计时模块，进入下一次循环，这样一直循环下去。根据上述功能表，可以推出：D0=y2+y5, D1=0,D2=y2+y5D3=y1 D4=y2+y5D5=y3+y4 D6=D7=0。根据表达式把第二部分与第三部分级联起来，完成总个电路设计。二、设计与仿真 置数为30的减法器减到13 总设计图三、 安装与调试1、在安装电路之前，如果时间很充足的话，最好把检查工作做好，（1）：检查芯片和线（2）：接好输入信号74LS138译码器电路（3）：接好74LS192计数器电路（4）：在接好74LS161计数器电路（5）：最后接总扩展电路2、调试A.测试74LS192的好坏。B.将74LS161结成1至5的计数器，通过观察显示器看其性能是否达到要求。C.将两片74LS192级联成减法器，通过观察显示器看其性能是否达到要求。D.测试74LS138的好坏。E.通过相应逻辑电路将计数器电路与74LS138、发光二极管联合成整体。F.通过观察观察发光二极管的工作状态来检测总电路是否满足设计要求。四、 故障分析与电路改进1、故障分析主要故障出现在接线时，其原因主要有：线与插口接触不良，芯片的好坏问题，板子机箱等硬件问题。2、电路改进：在接线期间遇到芯片的问题192十位显示不正常但是个位显示正常可以判断芯片有问题后来换一个成功实验。五、总结与设计调试体会时间在手间中无形走过，转瞬间二周过去，13，14两周是我们进行数字电子课程设计的时间，怀着很好奇的心情去做设计，我们这组好多人都想做交通灯，而我们三却选择了顺序控制器。接下来的几天就是我们上网查资料、自己设计出方案。经过几天的努力，我们终于设计出来了两个电路，经过仿真，感觉效果都还可以的。周四，我们根据自己所需要的器件，列出清单。最后剩下的时间就是连线，不想这才是最具挑战性的工作。我们是三个人一组，首先我满怀兴趣的，接线后，经检查不能达到我们预想中的效果，于是我们就找故障，找了半天还是没找出来，因而，我们又重接了。花了一天都没接了几次都没搞出来，小郁闷一把啊，弄了差不多一个星期还是没有出来。没办法啊，还是一遍一遍的接，结果到最后还是不行哎，好难啊。最后终于我们发现了问题的所在，原来是接触出问题了，最后了选择用万能表来支撑它，只要一放下去，就不能置数。经过五天五夜的持续奋战，还顶着要考试的压力，坚持到最后，我们克服了一个有一个难题。我们组的曹同学竟然每天吃饭都在实验室吃的，有一次晚上10点半还差点被锁在实验室，真的是可歌可泣啊！最后一天我们还是成功了，我终于明白，成功是源于一种坚持，只要坚持不懈，才有成功的欣喜。 两周的设计，总的来说：痛并快乐着。通过这次的经历，使我明白很多道理，有一种意念叫坚持，有一种想法叫淡定，有一种东西叫细节。有一种成功源自于持之以恒，齐心协力。其实接线很大程度上接的是细节，也就是细节决定成败，同时我们有些东西需要一步一个脚印来完成，万丈高楼平地起啊，还有实践往往是检测理论的最佳方式，通过这次的设计，我还明白团结的力量，我得感谢我的伙伴给我的关心和帮助，如果不是我们的共同努力，我相信我们定不会完成这次设计，还有，感谢周老师给我们这次锻炼的机会，因为通过她的指点对我们的成功起到了很大的作用。我们应该享受这个过程，因为我们收获了很多。谢谢你们！六、附录十进制同步可逆双时钟BCD计数器集成芯片74192 6片十六进制同步BCD计数器接触芯片74LS161 1片四2输入正与非门集成芯片7400 2片六反相器7404集成芯片 1片或门74L32集成芯片 1片与门74LS08集成芯片 2片3线8线译码器