简易循环电路设计

1湖南工程学院课程设计课程名称数字电子技术课题名称简易顺序控制专业自动化班级1101学号11姓名谢飞指导教师周京广2013年11月27日2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1101学生姓名：谢飞学号：11指导老师：周京广审批：任务书下达日期：2013年11月27日设计完成日期：2013年12月10日3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6秒，第二步8秒，第三步为12秒，第四步为16秒，第五步为32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（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；43、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。5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。6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7参考文献《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。目录第1章设计总体思路和框图………………………………11.1设计总体思路…………………………………………11.2设计方框图……………………………………………2第2章单元电路设计………………………………………32.1倒计时显示模块………………………………………32.2步骤计数模块…………………………………………42.3数据选择模块…………………………………………5第3章安装和调试步骤……………………………………6第4章故障分析与电路改进………………………………74.1常见的故障现象………………………………………74.2产生故障的主要原因及解决方法……………………7第5章总设计电路图………………………………………8第6章总结与设计调试体会………………………………9元器件清单……………………………………………………11参考文献………………………………………………………12电气与信息工程系课程设计评分表…………………………132第1章设计总体思路和框图1.1设计总体思路当秒脉冲进入低位192芯片的CP时，根据其功能开始由4倒计时，当由4走到0时，显示器个位和十位的输出端输出都是0，将两块74LS192进行集联，将个位的借位作为十位CP的脉冲输入，秒个位每进行一次循环就向高位十位输入一个脉冲，高位就减1（如果秒十位大于等于1），如果秒十位是0，当个位每循环一次，两块级联的74LS192就向74LS160送入一个脉冲，这时显示步数的数码管显示的数值就加1，进行下一步的计数，直到进行第5步，如此循环往复。对于两块74LS192的预置数问题则用74LS138和数个门电路来进行数据选择从而实现初始置数。数据选择器的输出连到相应的74LS192的输入端以获得每一步所需置的数，同时数据选择器的数据输入端A、B、C与74LS160的输出端QA、QB、QC对应相连以实现两块级联的74LS192的初始置数与74LS160显示的步数保持一致。然后再通过一些门电路的控制即可实现74LS192的初始置数走到00时向74LS160输入一个脉冲而进行下一步的倒计时计数，从而完成任务设计要求。31.2设计方框图:由设计思路可以得到方框图，通过给倒计时计数器脉冲和数据选择器送数来控制倒计时模块，再通过倒计时模块来控制步骤计数器，然后步骤计数器控制数据选择器，数据库选择器又控制倒计时模块，如此循环下去。其设计方框图如下所示：数据选择器脉冲2位倒计时计数器步骤计时器译码显示译码显示4第2章单元电路设计2.1倒计时显示模块由2片LED四段显示器组成显示模块，用来显示从计数器输出端送来的数据。计数模块由2个十进制计数器集成芯片（74LS192）组成，它们之间是通过BO端进行借位的，从低位到高位一级一级的借位，使显示器从计数器集成芯片每个步骤所置的数循环显示。计数个位的192脉冲由外信号控制，十位的脉冲由个位的192芯片借位端BO’提供，显示器个位和十位通过两块74LS192相连接，具体连接如下图：U374LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14GND8VCC16U474LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14GND8VCC16VDD5VV1120Vrms300Hz0°U5DCD_HEXU6DCD_HEX1211VDD1098765430152.2步骤计数模块74LS160芯片的输出端接显示器，其中74LS160芯片的脉冲是从74LS192的输出经过或门得到的，倒计时减到零时就给步骤计数模块一个脉冲，当计到第五步时再将示数置为零，其原理图如下图所示：U7DCD_HEXU1374LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GND8VCC16U20A74LS01D57VDD5VVDD2340162.3数据选择模块执行机构的加工程序步骤为五步，第一步为6秒，第二步为8秒，第三步为12秒，第四步为16秒，第五步为32秒。使用74LS138进行制数，真值表如下：Q2Q1Q0D7D6D5D4D3D2D1D0制数00100000110Y1601000001000Y2801100010010Y31210000010110Y41610100110010Y532由上表可得：D1=Y1Y3Y4Y5D4=Y3Y4Y5D2=Y1Y4D5=Y5D3=Y2D0=D6=D7=0由上式一一对应74LS138芯片一一对应管角Y1～Y5结合门电路就可以得到相应的D1~D5，从而达到制数的目的。具体模块如下7第3章安装、调试步骤在安装的过程中，通过上上下下几次的接线经验，我觉得接线最重要的就是合理的布局，前几次失败就是因为线路太过复杂，没有做到接线的整洁性。而合理的布局会为以后的接线带来很大的方便，不仅使实验误差减少，最重要的是方便我们检查线路，还有就是检查芯片的好坏这也是关键的一步，再者就得说实验台的插槽选择，要选那些有标记的插槽，以保证芯片的连接。接线的时候切不能着急，要仔细，认真的接好每一根线，还有就是我们要一步一步来，接好一个芯片就应该马上检查，看是否有漏接。确保没有问题之后，再接下一个芯片，尤其注意芯片与芯片之间的联线，模块接好当场检查。接好每一个芯片之后，接下来一定不要忘了每个芯片的电源和地线是否接好。对每一个芯片的引脚我们应该记好他们的输入和输出端，不要接错，芯片应该多备份几个，有些芯片可能引脚太短，导致接触不良。检测各个芯片及导线，只有好的芯片和导线才有可能实现其功能。如果是坏的芯片或导线，设计的再好的电路也不可能实现功能，所以不要小看这个步骤。按照已经设计好的电路图接线，由于线路比较复杂，所以接线也要合理，美观。这样对以后的线路检查也会带来方便。而对于接好了，但不能正常工作的部分需要进行调试处理。对不能正确工作的模块进行检查，检查接触是否良好，有没有短路，有没有少接或多接了线。如果上述步骤没用，则对该模块的上级模块进行检查。直到检查出问题并解决出现的问题为止。当然最后还是通电看看所有功能是否能按照任务书上的显示，如果没错，那么就成功了。8第4章故障分析与电路改进4.1常见的故障现象在本次课程设计中我们遇到了常见的几个故障现象：（1）显示管显示不正确；（2）不能正确置数。4.2产生故障的主要原因及解决方法产生故障的原因很多，情况也很复杂，故障可以是由于一种原因产生的也可能是由于多方面的因素导致线路产生了故障。在这里我就我们小组所遇到的困难分析原因及提出解决方法：（1）显示管显示不正确原因及解决方法：1导线接触不好，这个原因在我们这个小组最明显，我们不得不反复检查线路，反复接线。2芯片损坏。在使用的时候由于短路造成芯片损坏，换了一个芯片就可以了。3接线错误。改成正确的接线。（2）不能正确置数原因及解决方法：1置数模块线路接触不良。一个一个排查导线和插槽。2被置数的192芯片没有收到置数信号。重新接线，确保接触良好。9第5章总设计电路图10第6章总结与设计调试体会当老师说我们要进行两周的电子设计的时候，我一脸茫然，不知道该从哪里下手，其实一开始的时候，由于实验台不足，所以我被分配到了一个箱子，用箱子辛辛苦苦的将芯片接好在电路板上之后，打开实验箱通电时却发现实验箱的显示器是坏的，就这样白白的浪费了一天。第二天就跑去问老师，经过仔细询问老师叫我们去实验台上完成。在老师的帮助下我们找到了一个实验台。开始的时候由于没有测试芯片的好坏，接的第一遍没有出结果，经过商讨我们果断的决定拆线重接，经过上次的教训我们将每个芯片好好的检查了一遍，最好发现原来有个192是损坏的。接第二遍的时候又因为在实验台上没有选好布局，只管着选实验台上好的插槽，导致接线太过复杂，无法检查到底何处出了错误，实验失败.....也不知道经过了多少次失败，多次的移动芯片，多次的接线方法，最后我们决定一个一个芯片的来接，从最基本的弄起，每个芯片的引脚图牢记在心里，这次是我们接线最久的一次，也是我们最仔细的一次，每根线都检查了好几遍。感谢课程设计是这么一个可以让我们自由发挥的舞台，因为在这说长不长说短不短的两周时间里我重新拾起了很多以前忘记的知识，现在想起来发现原来我们学习的很多东西都是互相联系的，并且与实际也密切相关，在课程设计当中我有因为成功开心过，也曾因为电路试验失败而沮丧过，但是在操作过程中我真正感觉到了课程设计的魅力。这次实验不仅给了我们一次锻炼的机会，也带给了我们11很多快乐，当我们看到实验一步一步正确时，我们很激动，虽然我们接受更多的是失败，但我们并没有放弃，一步一个脚印，直到最后的成功。从难点到解决，我们一步一步让自己充实，让我们自已感觉到自己没错，在这过程中我们也学会了团的力量，从各个模块的分工到工具箱的轮番接线再到一起在寝室解决难点，我们学到了团队、信心和耐心。感谢我的合作伙伴，感谢学校给我们提供了这样一个自由的时间舞台，最重要的是要感谢老师给我们的细心辅导，谢谢！12电子器件借还情况登记表班级：姓名：时间：联系电话：组（桌）号：指导教师：课题名称：名称型号领取数量（个）丢失数量备注四2输入与非门74LS00四2输入正或非门74LS02六反向器74LS04四2输入正与门74LS08四2输入正与门（oc）74LS09三3输入正与非门74LS10双四输入正与非门74LS20四2输入正或门74LS324线-10线译码器74LS48双上升沿触发D触发器74LS74双JK触发器74LS76四位数值比较器74LS85四异或门74LS86双下降沿JK触发器74LS112单稳态触发器74LS121四总线缓冲器74LS1253线-8线译码器74LS1383线-8线优先编码器74LS1488选1数据选择器74LS151双四选一数据选择器74LS153二进制同步计数器（异）74LS161十进制同步加/减计数器74LS192移位寄存器74LS194四2输入正与非门CD401