简易顺序控制器.docx
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简易顺序控制器
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器
专业电子信息工程
班级０９０２
学号０ ８
姓名邓 杰
指导教师周 京 广
２０１１年１２月５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：
电子信息0902
学生姓名：
邓杰
学号：
08
指导老师：
周京广
审批：
任务书下达日期：
2011年１２月５日
设计完成日期：
2011年１２月１７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12秒，第二步6秒，第三步为24秒，第四步为30秒，第五步为20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；
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
第1章设计总体思路和框图………………………………1
1.1设计总体思路…………………………………………1
1.2设计方框图……………………………………………2
第2章单元电路设计………………………………………3
2.1倒计时显示模块………………………………………3
2.2步骤计数模块…………………………………………4
2.3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………………………………7
4.1常见的故障现象………………………………………7
4.2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…………………………13
第1章设计总体思路和框图
1.1设计总体思路
当秒脉冲进入秒个位的CPD时（CPu=1），根据其功能开始由12倒计时，当由12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CPD（CPu=1）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的预置数问题则用四个74LS151八选一数据选择器来实现初始置数。
每个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。
1.2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：
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进行集所示联，其联结电路图如下
2.2步骤计数模块
74LS160芯片的输出端接74LS147译码器输入端（实验是七显示译码器），74LS147译码器输出端再接显示器，其中74LS160芯片的脉冲是从74LS192的输出经过彧非再与非得到的，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：
2.3数据选择模块
执行机构的加工程序步骤为五步，第一步为12秒，第二步为6秒，第三步为24秒，第四步为30秒，第五步为20秒，可让数据选择器送入10232给74LS192的高位输入端，26400给74LS192的低位输入端，可选择4片74LS151芯片。
其原理图设计如下：
第3章安装、调试步骤
把各芯片安到面板上，合理布局芯片。
合理的布局会为以后的接线带来很大的方便。
这是最基本的一步。
现在就可以接线由于考虑到如果将所有衔接起来再检查的话可能比较麻烦，改线路也可能因为线多而又要重接，所以我们按照各个模块接好当场检查，并且再接线路之前我们还需要检查我们的各个器件和工具箱是否可用。
先观察面板和实验箱的相关器件是否完善，仪器的好坏直接决定了实习的功败垂成。
然后再观察它们的构造，因为比较熟悉其构造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。
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，这了。
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。
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）LED显示不正常；
（3）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。
第5章总设计电路图
第6章总结与设计调试体会
刚刚接触到课程设计的时候本来以为是老师们一边上课一边知道我们进行课程设计，想着只要按照老师的要求和知道一步一步来就没什么问题了，但是接触到课程设计的时候才知道原来设计是完全靠自己自由发挥的，不过现在我更加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。
在课程设计过程中，我经常想着一个电路难题不知不觉就过去了几个小时，没解决的时候感觉到非常的困扰，但是在想通后也更加高兴，我时常提醒自己做电路时要十分仔细，不能放过任何一个细节和小问题，任何成功的电路都是从一点一点的错误总结出来的。
但是要想真正接好一个电路，我们不能一上来就接线，首先要明白我们设计的主要功能是什么，通过什么芯片以什么方式来实现，还要想清楚在实际过程中可能会遇到些什么问题。
根据老师的要求，我们组划分了3个模块，分别是倒计时模块、置数模块以及步骤显示模块。
在这3个模块中，最让我们组费神的是置数模块。
怎样才能使第一步为12秒，第二步为6秒，第三步为24秒，第四步为30秒，第五步为20秒，这个问题成为了整个电路的关键。
后来的想法经过我们讨论，决定用74151数据选择器输出0001到1010五个2进制码，然后通过门电路来实现对十位的192计数器的置数。
事实也证明我们是可行的，在弄清楚这个问题后我们后面的工作也就如鱼得水了。
可是当我们满以为一切都没问题的时候我们又发现了一个重大的问题，一块十几厘米见方的电板上密密麻麻的布满了插线孔。
十多个块芯片插在板子上后，很多条细线摆在眼前都不知道哪个孔哪个芯片接的是哪根线。
当我们第一次接好线路试电的时候，没有成功我们看着那密密麻麻的线路想着又要重新接过还不知道下次是不是能成功，我们几次都想放弃，但是我们还是静下心来，我们能够接好的，我们再检查一下线路一定能够查出原因，后面我们也越来越有信心了。
当我们看着线路一次比一次正确，我们组人的心里都有了一中很强的成就感，虽然最后由于种种原因有一小部分功能不能实现，但是这并不能掩盖我们在这两周时间里的收获，从设计到动手，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！
元器件清单
数量
描述
参考标识
封装
4
74LS,74LS151D
U10,U1,U2,U8
IPC-7351\DO16
2
74LS_IC,74LS192D
U3,U4
IPC-7351\DO16
4
74LS,74LS02D
U8,U9,U11,U12
IPC-7351\DO14
1
74LS,74LS20D
U14
IPC-7351\DO14
3
74LS_IC,74LS160D
U13,U15,U16
IPC-7351\DO16
1
74LS,74LS01D
U20
IPC-7351\DO14
参考文献
1.《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编
2.《电子技术课程设计指导》彭介华、主编高等教育出版社
3.《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编 华中理工出版社。
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性
软件设计完成情况
硬件调试完成情况
设计说明书与设计图纸质量
答辩情况
独立工作能力
完成任务情况
出勤情况
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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