顺序控制器数电课程设计.docx
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顺序控制器数电课程设计.docx
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顺序控制器数电课程设计
一、设计思路与框图及原理……………………2
二、设计与仿真…………………………………8
三、安装与调试…………………………………11
四、故障分析与电路改进………………………11
五、总结与设计调试体会………………………12
六、附录…………………………………………13
七、参考文献……………………………………14
八、课程设计成绩评分表………………………15
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六步,根据设计要求填好倒计时秒数:
5916212530
1234561
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6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,9秒,15秒,21秒,25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6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6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6进制。
课题要求实现六步计数时间上各不相同,第一步5秒,第二步为9秒,第三步为16秒,第四步为21秒,第五步为25秒,第六步为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,我们俩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6的计数时间。
由于我需要对倒计时控制计数模块给定6个不同的数,就需用3-8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6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。
2.框图
1到6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6的计数模块
此单元电路次是完成1到6的的计数功能,在这一部分我采用了1位74LS192十进制计数器进行1至6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六步计数,第一步5秒,第二步为9秒,第三步为16秒,第四步为21秒,第五步为25秒,第六步为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。
74138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6个不同的数,并用二极管显示加工步数,则需用3-8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
Y┆D
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
A
B
C
y0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
y1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
y2
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
y3
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
y4
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
y5
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
y6
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
y7
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
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+y4+y6
D3=y1+y5,
D4=y2
D5=y3+y4+y5
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
1到6的计数器的工作状态
置数为21的减法器减到18
组合逻辑部分与计数器的级联工作状态
总设计的仿真工作模块
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
2、调试
A.测试74LS192的好坏。
B.将74LS192结成1至6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,十,十一两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,而我却和他选择了顺序控制器。
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一个课题,经过仿真,感觉效果还是可以的。
周五,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。
我们是两个人一组,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,原来是芯片出问题了,换了后接起就成功了,不知道该如何形容此时的心情,是该高兴还是什么呢?
?
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。
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
六、附录
十进制同步可逆双时钟BCD计数器集成芯片741923片
四2输入正与非门集成芯片74002片
六反相器7404集成芯片1片
三3输入正与非门7410集成芯片1片
3线—8线译码器74138集成芯片1片
七、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。
《电子技术基础试验》陈大钦主编华中理工大学电子学教研室。
《数字电子技术基础》阎石主编清华大学电子学教研编。
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