课程设计之简易顺序控制器.doc

湖南工程学院课 程 设 计课程名称 数 字 电 子 技 术 课题名称 工序分布定时控制器 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2009 年 12 月 31 日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： 班 学生姓名： 学号： 指导老师： 审 批：任务书下达日期 2009 年 12 月 27 日星期一设计完成日期2009年 12 月 7 日星期五设计内容与设计要求一、 任务与要求：设计并制作一个顺序控制器，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10秒，第二步和第三步各为30秒，第四步为40秒，第五步为30秒，按顺序依次动作；2、 用显示器显示工序分步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（自选）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507、508室参 考 文 献电子技术课程设计厉雅萍、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、设计思路和基本原理- 6 -二、单元电路设计- 7 -1五进制计数器（显示加工的步数） - 8-2100进制倒计时器（显示加工的时间）- 9 -3组合逻辑置数- 10 -4二极管发光电路（显示加工的各道工序）- 11 -三、总电路图- 12 -四、安装与调试- 13 -五、故障分析与电路改进- 14 -六、总结与设计调试体会- 15 -七、附录- 17 -八、参 考 文 献- 18 -九、课程设计成绩评分表- 19 -一、 设计思路和基本原理我们可以用两个十进制减法计数器74LS192做一个100进制以内的倒计时器；另外用一个加法计数器完成记录步数，利用其自增功能，使其实现步数的跳转（可用74LS192实现七进制）。 因为任务要求：用发光二极管显示控制器的各道工序，且要用显示器显示加工步数。因此，我们的首要任务是设计一个顺序控制电路，并且把它与减计时器电路联系起来。 当顺序控制电路置入不同的数时，减计时电路执行不同的任务，如顺序控制电路为001时，减计数执行10秒到0的减计数，依次类推。所以列出真值表，选用三-八线译码器（74LS138）实现数据传送，利用卡诺图化简后，利用组合逻辑实现对减计数显示电路的置数。 最后是实现功能扩展，我们选择记录循环的次数。每五步为一个循环，记录步数的192每到1我们就记录一次，我们将001作为输出组合一下就可以作为记录循环次数的192芯片的脉冲计数信号。这样我们理解为第一个循环显示“1”第二个循环显示“2” ，以此类推。首先加工程序为五步，用74LS192做1个从1到5的计数器。每个程序需要一定的时间，用两片71LS192连在一起做一个100进制的减数器，当每步所需的时间耗完时，紧接着进入下一步的时间，即两片74LS192都变为0时，另一个计数的74LS192的数加一，通过每个程序对应的时间列出其真值表。（因为有延时作用，所以第一步的所置进去的时间对应的是第二步的时间,第二步置进去的时间对应的是第三步的时间，以此类推，最后一步的时间是第一步的时间）。高位片低位片A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D000100110000010001101010110010100010000010000101000101011100001010111100100101然后将每一步所对应的时间通过74LS138、与门、非门等等组合逻辑将数（时间）置入74LS192中；D7D0分别对应192芯片高位片到低位片的8个输入：D0=D2=；D1=D6=D7=0；D3=；D4=；D5=；扩展：当一个加工的程序的7步都完成后记录一次，也就是记录总循环的次数。二、单元电路设计 1五进制计数器（显示加工的步数）2100进制倒计时器（显示加工的时间）用两片74LS192接在一起做成一个一百进制的减数器，分为高位（十位），低位（个位）。3组合逻辑置数用74LS138、与门、非门组合逻辑将每个步骤所置的数置入74LS192中4二极管发光电路（显示加工的各道工序）利用138译码器的功能：每个状态的输入对应的输出只有一个是低电平的，将该低电平信号接低电平亮灯的二极管灯即可。三、总电路图四、安装与调试在安装电路前，首先检查所有的线是否是好的，方法是将导线一端接5V电压，另一端接高电平LED显示灯，灯亮了表示线是好的。其次检查芯片功能是否完好，把芯片插入接线板，再根据芯片的基本功能接线，接完线后，打开电源，看看电路的是否具有该芯片的基本功能，比方说用192接一个10进制的电路，如果电路具有这个功能说明该192芯片完好。将坏掉的线和芯片放在一个专门的盒子里以便区分。 检查无误后开始安装工作，安装完成后检查线接触是否良好，芯片的VCC是否接高电平，GND是否接地。开启电源进行调试，观察各部分电路工作是否正常。五、故障分析与电路改进 在接线的过程中我和我的搭档遇到了数据与所设计的不符合的问题，第六、七步的数据本来是两个15，但是显示出来的是35。电路的其它功能均运行正常，通过真值表，我们可以很清楚的看到程序运行到第五步和第六步时D5应该是“0”“0”，正常的话高位片的192会显示“1”“1”，但是如果D5是两个“1”的话，就会显示“3”“3”，我们分析故障应该出在这里，因此对症下药，重点检查了该部分电路，发现接的与门坏了，还有一根线接触不良，换掉后电路显示正常。在做扩展时，我和我的搭档发现记录循环次数的显示不能清零，打开电源，第一个数据不是零，经过分析，找到了解决的办法，CLR清零端本来接的是高电平，我们在这个端口接一个开关，开关在电源启动时由低电平到高电平，强制清零。六、总结与设计调试体会这两周的电子课程设计终于结束了，通过这两周以来搭档和老师的共同努力，我俩终于超前完成了课程设计，做完之后，我和搭档都长舒一口气，然后感叹道：终于做完了，可把我俩累坏了。但我们脸上的表情都是欣慰和欢喜的，到底工夫不负有心人。俗话说的好：苦不苦想想红军长征两万五。当年红军爬雪山，越草地，与自然做斗争，冰天雪地的。我们饿了还有香喷喷的饭菜吃，他们呢？吃草皮，啃树皮，甚至连自己身上的皮带都煮着吃了，比起他们来我们幸福多了，看着自己的劳动成果：电路板板上大大小小的芯片，密密麻麻的连接线，大家都笑了，我俩四目相接，面面相觑，看着密密麻麻的线又是烦躁又是欢喜的，感慨前两天它还给我出难题呢：线这么小，接线孔也小，尤其是完成一步之后要接另外芯片的接线，太难了，手根本很难进去，不好动手，眼神稍不好就会看错孔，哎！当周老师检查完我们的劳动成果，说：你们可以拆线了，心中的大石头终于落地了！ 回想起这两周的课程设计，这里面的辛苦一句话：谁做谁知道！第一天，李老师给我们讲了这两周的安排，接着按学号分成几个大组，每个大组有一个指导老师，我和我搭档被分在了周老师的队伍，经过再三的思考我和搭档选择了顺序控制器这个课题。回到宿舍后没什么大的动静，脑子里没什么想法。第二天我们按照要求查阅资料，选定了几个芯片作为这个课题的主要芯片，看了书之后思路还是很清晰的，首先是记录加工程序的步数，想到160，161都可以还有功能强大的192，最后我们选择了192.。然后是倒计时的，192可以实现这个功能，很显然如果要计数9以上的数字就要用两片192，一个高位片一个低位片。然后我们要解决的就是如何使得192置进去的数是我们预先设想的，一共是5步，用160的话就是从001到101，也就是A0到A2三个输入，怎么实现192的八个输入呢？我们很快就想到了138的译码功能，它刚好可以将3个输入译成8个输出，然后通过一系列的组合逻辑将每一步的数置进去。这样的话我们的图纸很快就在脑子里浮现了，我搭档画出草图后我根据它在电脑上画出了原理图，我每画一部分就检查该部分的完好性，这样就不至于出错。画出电路图后运行正常。然后是扩展，扩展我是这样理解的，要记录循环了几次，也就是每5步计数一次，那么我就当它跳到“1”时就记录一次，这样很快就想到了用记录步数的192的输出作为另一片192的触发信号，用与门，非门等组合一下就成功了。但是我觉得这样不是很完美，本来是要记录循环次数，也就是说循环一次才计数一次，你这样就是一次循环还没完就计数一次，原因是不显示“0”所以记录步数的192置进去的数是001，所以第一步它会自动跳到1，搭档说也可以这样理解：表示第几次循环啊。后来我就打消了用另外方法去做的念头了！ 周三开始接线工作，接线工作是一项需要耐心，细心的工作，刚开始的接线是搭档做的，他一步来，首先接个显示步数的电路，他开始接线了我还不知道，是后来他怎么接都出错，工作进行不下去了才叫我来的，呵呵，搭档头脑很灵活，就是粗心，丢三落四。以后的接线工作都是由我完成的，有了搭档的教训后我一步一个脚印，完成一部分就检查，确认没有错误后再去接下部分，起初以为电路图出来了接线还不是小动一下手，我错了，接线是最难的部分！难就难在要是出错了你是选择全拆了重接还是分部检查呢？不瞒老师，我花了整整三个小时完成接线，但结果出错了，在检查了3遍都认为没错的情况下，我选择了睡觉。我没有发火重接，我也没有放弃，只是暂时的让自己的头脑清醒一下，我想那板子的接线孔很小，导线也密密麻麻的，稍微有个地方短路了或者哪根线接触不良都会出问题的。第二天周四，搭档从家里回来，打开接线箱，接通电源，电路奇迹般的正常了，没高兴几分钟就又坏了，显示器显示的不是乱码就是数不对，乱码拨动一下线就好了，看来是接触不良，将线一根一根再次插稳，乱码没了，但是出现了基数倒计时到偶数时自动跳过，我搭档首先想到的是线路是不是接错了，他的这个想法马上就被我否定了：通过真值表，我们可以很清楚的看到程序运行到第五步和第六步时D5应该是“0”“0”，正常的话高位片的192会显示“1”“1”，但是如果D5是两个“1”的话，就会显示“3”“3”，也就是说的两个0根本就没置进去，我们将接的与门换掉之后，还换掉一根导线后电路终于正常了。设计做完了，感触颇多。这次设计我和搭档都很用心，学习了很多，这是我们独立自主完成的工作，自己都很欣慰，在过程中再次考验了我们的细心耐心恒心，尤其是接线完成后很有成就感，看着密密麻麻的线都舍不得拆啊，这是我大学里面自己动手真真实实完成的一项任务。七、附录原件清单74LS192 三片74LS138一片74LS08 一片74LS11 一片 大量导线 八、参考文献电子技术课程设计厉雅萍、易映萍编电子技