数字电子技术课程设计说明书

1、.学校查询密码： 10128学号： 201311204018数码电子技术课程设计书主题：生产流水线自动包装计数监视屏逻辑门电路设计与实验学生名称：潘垒坚学院：电力学院等级：自动化13-1指导人民教师：王艳荣2015年7月日摘要自动化系统不仅成为工业和社会生活的一部分，也是经济发展水平的重要标识牌。 工业生产中需要自动统计产品数量，实现生产流水线整体控制。 此次设计的生产流水线自动包装计数监视屏采用光电式传感器与计数器组合的方法，对目标物的数量进行统计。 用光电式传感器把光信号变换成电信号，发生正弦波脉冲，用放大滤波器整形电路把信号整形为矩形脉冲。 将该脉冲用“容器、容器”计数器实现容器和容器的

2、计数，最终在数字显示管上显示计数数。 设计可以在一系列的控制电路中，在箱子未满时继续装饮料罐，在箱子满时设备停止，到下一个空箱子到达为止设备再次启动，可以再次装饮料罐，这样的云同步，整体的电路也可以手动启动，停止，零定径套控制。 本设计通过Multisim和实测验证可以满足期待的要求。牛鼻子字：光电式传感器自动统计计数监测过滤器整形控制电路目录一、设计塔斯克概要11.1设计主题11.2设计目的11.3设计内容和要求11.3.1设计内容11.3.2设计要求1二、设计方案论证和分块图22.1主题要求简单分析22.2方案设计与论证22.2.1方案122.2.2方案22.2.3方案选择22.3油路块3

3、2.4电路构成分块图3三、电路结构和工作原理43.1信息采编电路43.1.1信号发生器43.1.2信号放大器43.1.3信号整形53.2计数显示电路53.2.1容器计数显示电路63.2.2箱计数显示电路63.2.3计数显示总电路73.3状态控制电路73.4总电路图8四、电路零配件的选择和实际测试94.1放大整形部分测试94.1.1放大部分测量94.1.2整形部测定104.2计数显示部测试124.2.1罐24计数显示部124.2.2装箱18计数显示部144.3动作状态控制部测试15总结17谢礼18参考文献19设计所需的机器设备及零配件列表20附件二十一.一、设计塔斯克概要1.1设计主题生产流水线

4、自动包装计数监测逻辑门电路设计与实验1.2设计目的(1)掌握基本时序逻辑门电路的分析和设计方法，培养学习专业知识的能力。(2)掌握基本逻辑故障识别和诊断的基本方法，分析问题，培养解决问题的能力。(3)学习总结报告和设计说明书的基本写法，培养技术交流能力。1.3设计内容和要求1.3.1设计内容设计了生产流水线自动装箱计数监视屏的逻辑门电路，实现对自动装箱计数的控制。 罐装饮料放在箱子里，每箱24个。 柜台计算装箱的饮料罐，不到24个的运输设备继续工作。 24个装满之后，停止饮料输送设备的运转，开始饮料输送设备的工作，进行饮料输送、装箱，直到下一个空箱子到来。 在显示器上增加显示电路，显示计数过程

5、。 可进行手动起动、停止、零定径套控制。1.3.2设计要求(1)查找资料，比较实现逻辑功能的几种设计方法(要求两种以上，主要通过选择老虎钳进行比较分析)，了解原理，比较优缺点，完成信息帧设计。 从设计塔斯克的逻辑抽象、设计方案的选择、去老虎钳材料的选择、设计制作、测试分析等方面进行总结，列出可选去老虎钳列表的参考文献目录。(2)确定电路设计方案，编制原理分块图和程序流程图，根据简要阐述所选电路设计方案工作原理和设计思路的设计要求，进行逻辑抽象、变量代入，列出真值表。(3)选择小规模/中规模/可编程逻辑器件，制作完整的实验电路的电路图和布线图，说明主要零配件在电路中的作用，说明电路整体的工作原理

6、和工作流程。(建构Multisim模拟电路，完成设计逻辑门电路的模拟测试。(5)安装调试实测电路，完成电路性能指标测试，记录分析实验测试结果。(6)得出结论(对设计塔斯克是否完成电路设计，如何验证设计的精准性，设计电路的性能在哪些方面可以得到改善等)。(7)写出设计交底和实验报告，分析说明实验中故障的原因和排除方法。(八)创造性设计或者自主扩充设计。 想想自各儿的设计作品在哪些方面有市场竞争力。 通过进一步开拓和深化，开展项目开发，参与创新设计，如何销售等。二、设计方案的论证和分块图2.1主题要求简单分析在本设计中，整体控制信号与储罐计数器的记录有如下关系(参照表1 )。控制操作罐计数器显示数

7、反老虎钳的当前状态零清除0油箱计数器清除，设备停止启动一到二十四反老虎钳工作正常暂停保持当前值暂停去老虎钳停止0油箱计数器清除，设备停止表1设计要求的简要分析高级特征： (1)实现装箱数的记录(2)实现油箱整体电路的手动暂停控制2.2方案设计与论证光电元件产生脉冲信号，放大电路、滤波器整形电路产生矩形脉冲信号，用该信号触发器槽计数器的计数，计数脉冲输入24个脉冲信号时，在槽计数器中产生进位信号，槽计数电路停止动作。 罐计数电路在接收到下一个空罐的定径套脉冲信号时，清除罐计数器并重新开始计数。2.2.1方案1信号源使用包括光电阻器的传感器将光信号转换成电信号。 当饮料罐通过时，LED灯管的灯光被

8、遮挡，随着光的强度变弱，受光电阻的电阻值变大，对应的电压信号为低电平，由放大电路放大信号，由滤波器整形电路产生脉冲信号，对罐计数器进行计数，在七段数字显示管上显示数值。 当罐计数达到24时，在罐计数中产生进位信号，罐计数电路停止动作。 在云同步上通过控制电路实现整体电路的零定径套停止控制。2.2.2方案2用压力传感器收集信号，将压力信号转换为电信号。 饮料罐来了的话，压力传感器会感觉到压力，电阻值会发生变化。 产生电信号，经放大整形电路处理后，向计数器传递脉冲信号，在7段数字显示管上显示数值。2.2.3方案的选择提案1使用放大器、滤波器整形电路后，脉冲信号比较稳定且有效，被传送到计数显示电路和

9、控制电路后，能够容易实现设计要求。 情景2可以在理想的条件下实现，但在实际设计过程中，由于单一饮料罐不明显传感器的压力变化，信号难以发生，因此不容易实现。 因此我们采用建议1进行了设计。2.3油路块(1)信息采编电路：对受光传感器的输出电压进行放大、滤波整形处理。(2)计数显示电路：信息采编电路将脉冲信号传送到储罐计数器，通过数字显示管显示具体的数量，当储罐计数器达到24时，将进位信号传送到储罐计数器，在云同步上显示储罐计数器显示器的数量。(3)状态控制电路：罐计数器的动作开始、暂停、停止、归零定径套控制电路。2.4电路构成分块图(参照图1 )图1电路构成分块图三、电路结构和工作原理3.1信息

10、采编电路信息采编电路部分用于电路信号的生成、放大和整形，在此将信号生成、放大和整形电路设定在模块的子电路中，使调试和控制变得容易。3.1.1信号发生该部分由提供光电电阻和光源的发光二极管组成(参见图2 )。 每当饮料罐被传感器遮光时，传感器就开始工作。 如果没有罐，即使经过一段时间，也会碰到光电阻体，如果光电阻体的电阻值相当小，则短路的饮料罐遮挡光，则受光电阻的电阻值无限大地上升，在这个过程中产生信号脉冲。图2受光传感器电路3.1.2信号放大该部分由互惠生放大器构成的同向放大器构成(参照图3 )。 由于虚断，Vi=V-即逆输入端子上没有电流投入产出。 假设流经R1和R2的电流相等，并且该电流为

11、I，则根据该欧姆定律，电流为I=Vout/(R1 R2)。 Vi等于R2上的分压： Vi=I*R2。 得到Vout=Vi*(R1 R2)/R2。图3放大电路3.1.3信号整形该部分以555计时器的施密特触发器对波形进行整形(参照图4 )。 555定时器采集了模拟计程仪，是一个数字化的中型IC集成电路，可用于信号的产生和信号的转换，只用外加电阻、电容就可以实现施密特触发器、单稳态触发、多谐振荡器等脉冲的产生和电路变换。图4整形电路3.2计数显示电路这是本次课程设计的核心电路，利用计数器和显视器完成了计数功能。 计数器是常用的时间节点电路之一，不仅用于对脉冲进行计数，还用于生成分频、时间节点、节拍

12、脉冲等的时间节点信号。 计数器可分为同步计数器和异步计数器。 它还分为升计数器、降计数器和可逆计数器。在设计槽计数器时，可以用定径套法获得二十四进制计数器，用两张74LS160N芯片实现二十四进制的计数。 同样设计了十八进制的盒计数器。 当罐计数器变为24时，经由与非门电路生成进位信号，向脉冲输入发送，如果施加and男同性恋以暂时关闭脉冲信号，则向罐计数器提供脉冲信号，并键盘增量罐计数器。在此，为了便于调试和控制，将计数显示电路设定为模块的子电路。3.2.1容器计数显示电路罐计数显示电路由2块74LS160N和7段数字显示管2个部分构成，将该部分设为1个子电路(参照图5 )。图524进制罐计数

13、显示电路3.2.2箱计数显示电路盒技术显示电路的结构和原理与罐计数显示电路类似(参照图6 )。图6 18的盒计数显示电路3.2.3计数显示总电路(参照图7 )图6计数显示总电路3.3状态控制电路在这次的设计中，作为控制电路的一部分，使用了not男同性恋、and男同性恋、not男同性恋等多个男同性恋。 在这里，我用and男同性恋来做数字小大板块盘。 与非门电路电路起到如下的作用，即，对被测量信号与作为基准的信号进行and运算，以获得计数器需要进行计数测量的信号脉冲。 具体的作业顺序可以从以下的图中具体地理解(参照图7 )。图7和非门图8和非门真值表andnot男同性恋是and男同性恋和not男同

14、性恋的组合，进行and运算，进行not运算。 所谓运算输入有两个要求，如果输入都用0和1表示，则运算的结果就是这两个数的乘积。 输入1和1 (两端有信号)时，输出为0。输入1和0，输出为1。输入0和0，输出为1。 其真值表如图8所示。3.4总电路图(参照图9 )图9总电路图四、电路零配件的选择和实际测量4.1放大整形部分的测量4.1.1放大部分测量放大器选择了NE5532AI四运算放大器。 NE5532AI的内部电路示于图10，大头针排列示于图11。图10 NE5532AI内部电路图11 NE5532AI大头针阵列仿真结果分析：通过仿真，50mV左右的电压可以放大到100倍，放大到4-5V，输

15、出信号可以满足我们的要求，使下一步的实验变得容易(参照图12 )。图12放大电路的模拟结果4.1.2整形部分的测定整形部分选择了LM555CM 555计时器。 LM555CM的内部电路如图13所示，大头针排列如图14所示。图13 LM555CM的内部电路图14 LM555CN大头针排列各大头针的功能如下GND端子：外置电源的负极端子VSS或接地，一般接地。TRI脚：低触发侧OUT脚：输出端子VoDIS脚：直接清零端。 当终端成为低电平时，时间节点电路不动作，但此时，与TH处于哪个电平无关，时间节点电路的输出为“0”，该终端应成为高电平。CON脚： VC是控制电压端。 向该引脚施加电压，可以改变

16、内部2个比较仪的基准电压。 不使用该端子时，请将该端子放入0.01F的电容进行接地，以免产生干扰。THR脚： TH高触发器端RST脚：放电端。 此端与放电管的集电极连接，用于定时器时电容器的放电。VCC大头针：外接电源VCC、双极型时间节点电路VCC的范围为4.5 16V、CMOS型时间节点电路VCC的范围为3 18V。 一般用5V。输入。输出阈值输入华盛顿足球俱乐部华盛顿足球俱乐部华盛顿足球俱乐部复位0111输出010不变放电管t导通截止日期导通不变表2 555计时器的菜单仿真结果分析：通过仿真，成功地将正弦波脉冲整形为矩形波脉冲，可以满足我们的要求，可以容易地进行下一个实验(参照图15 )。图15整形电路的模拟结果4.2计数显示部分测试4.2.1容器24计数显示部容器24计数显示部选择了74LS160N十进制计数器。 74LS160N的内部电路图、大头针排列和功能表在图16、图17和图18中表示