简易顺序控制器设计报告毕业设计论文.docx
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简易顺序控制器设计报告毕业设计论文
湖南工程学院应用技术学院
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
专业电气工程及其自动化
班级
学号
姓名
指导教师
2015年11月16
湖南工程学院应用技术学院
课程设计任务书
课题名称
简易顺序控制器（自选参数）
姓名
专业
电气工程
班级
学号
指导老师
课程设计时间
2015年11月13日-2015年11月27日（11、12周）
教研室意见
意见：
审核人：
一、任务及要求
任务：
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5秒，第二步10秒，第三步15为秒，第四步为25秒，第五步为30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）：
总循环次数控制/总循环时间控制
6）可根据实际情况，设计其它功能。
要求：
1）设计思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；
2）单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
3）安装、调试电路；
4）写出设计报告。
二、进度安排
第一周：
周一：
课题内容介绍和查找资料；
周二～周三：
方案设计，电路仿真，周三下午检查设计方案及仿真结果；
周四～周日：
周四上午领元器件；安装、调试电路；
第二周：
周一～周三：
安装、调试电路；
周四：
验收电路，收元器件，整理实验室，撰写设计报告，打印相关图纸；
周五：
答辩，收设计报告。
三、参考资料
1、贾立新，王涌.电子系统设计与实践（第2版）.清华大学出版社.2011.2
2、谢自美.电子线路设计、实验、测试（第3版）.华中科技大学出版社.2013.8
《数字电子技术基础》阎石主编高等教育出版社
《电子技术基础实验与仿真》孙胜麟郭照南主编中南大学出版社
《电子线路设计、实验、测试》（第二版）华中理工大学出版社谢自美主编
《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计华中理工大学出版社梁宗善主编
目录
第一章:
设计总体思路基本原理和框图…………
第二章:
（1）单元电路设计（各单元电路图）………
（2）主要元件结构与功能………
1.74ls192………………
2.74ls161………………
3.74ls138………………
………………
………………
………………
………………
………………
第3章:
总电路设计（总电路图）………………
第4章：
第四章:
安装、调试步骤…………………………
第五章:
故障分析…………………………………
第六章:
元件清单……………………
第七章:
总结………………………………………
第一章设计总体思路，基本原理和框图
1.1设计总体思路
根据设计要求，设计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5秒，第二步10秒，第三步为15秒，第四步为25秒，第五步为30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）
其中秒信号发生器由555定时器及电容、电阻、电感组成，减法计数器所用芯片为同步十进制计数器74192，状态译码器为74138，状态控制器为同步十进制计数器74192，顺序控制器161，显示器为四段共阴极显示器，所有的器件功能都可以在《电子技术基础实验》查找。
当秒脉冲进入秒个位的CPD时（CPu=1），根据其功能开始由9倒计时，当由9走到0时，秒个位的端输出个0，两块74LS192进行集联，将秒个位的作为秒十位CPD（CPu=1）的脉冲输入，秒个位每进行一次循环就向高位秒十位输入一个脉冲，高位就减1（如果秒十位大于等于1），如果秒十位是0，当秒个位每循环一次，两块级联的74LS192就向74LS161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1个74LS138八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74LS161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74LS161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74LS161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基本原理
通过加计数器和减计数器实现课题所要求实现的内容。
接通电源，脉冲出来的信号给两片74LS192级联的十进制减计数器来实现两位数的倒计时功能。
由于要求从1记步骤，所以我通过开关把步骤置1，并开始通过一片74LS161实现各个步骤的加计数，从而实现步骤的计数和显示。
扩展功能是选择的总循环次数的控制，用一片74LS161设置成减计数器来计数，通过手动开关来设计想要循环的次数和置数。
倒计时的秒数是通过步骤的逻辑电路把数置入级联的两块芯片中实现的。
1.3系统设计框图
结构图一
第二章单元电路设计
2.1步骤控制器设计
根据设计要求，显示分为五个步骤。
用一块74161即可实现每一步的显示和控制。
该片161采用加计数。
从1显示到5，出现6立即置数到1。
单元件图二
74LS00组合逻辑当74161输出为5时1Y=QA'QBQC'QD,对161异步置0。
74HC138管脚图:
74LS138 为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其工作原理如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为
低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低
电平译出。
利用G1、/（G2A）和/（G2B）可级联扩展成24线译码器；若外接一个反
相器还可级联扩展成32线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器
元件图一
2.2二位十进制倒计时控制电路
由两片192级联而成。
采用减计数。
低位192的B0借位作为高位的触发脉冲。
高位的B0借位作为步骤控制器的触发脉冲。
元件图二
单元件电路二
2.3预置数产生逻辑电路
采用步骤控制器的Q0Q1Q2三个引脚的逻辑关系分别给.二位十进制倒计时控制电路的ABCD置数。
当二位十进制倒计时控制电路的输出为00时，预置数产生逻辑电路立即对二位十进制倒计时控制电路的两片192进行异步置数。
真值表如下：
步骤
D5
D4
D2
D1
D0
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
秒数
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
5
2
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
10
3
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
15
4
1
0
1
0
1
1
1
0
0
0
25
5
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
30
74ls161
十
位
个
74ls192
位
74ls138
表二
D0=（Y3'Y1'Y0'Y4'）’
D1=0D6==0D7=0D3=0
D2=（Y3'Y1'Y0'Y4'）’=D0
D4=（Y3'Y2'Y7'Y5'）’D5=（Y5’Y4’）’
表三192功能对照表
单元件电路三
2.4扩展功能——总循环次数控制
扩展可以通过步骤的循环来控制。
步骤从1到5为一个循环，于是可以用一个74LS161作为一个加法计数器来控制总循环次数，步骤循环一次给加法计数器一个脉冲，即计数一次。
可以用计数器与脉冲的逻辑实现在设定总的循环次数后停止加工过程。
可以通过Q3,Q2,Q1,Q0来改变总循环的额次数。
表四
单元件电路五
单元件电路六
第三章总电路设计
总电路图如下：
总电路图七
总电路是我组员讨论细心排版所得的为了更方便的观看直观的表现出我们课题的内涵所排版的出的图形！
首先左边两个显示器是192的预置数十位与个位右边的161的步骤计数器右下角的是161总循环的计数器右边的一排的blue灯是步骤的五个步骤显示灯。
第四章安装、调试步骤
4.1安装步骤
1、首先要确定仿真图的结果是否符合课程设计要求，仿真图要尽可能的清晰，特别是线多的地方注意不要重叠，所以要仔细看清每条线的走向。
并确定仿真图中的元器件是否在学校实验中心可以找到。
若不能则要重新修改电路图。
2、按照仿真图，到实验中心领取所需的元器件，注意，领器件时记得多领一两个备用，
3、测验设备，领到器件和实验箱后，首先检查实验箱的各个部件是否完好，特别是显示管，因为显示管特别容易烧坏，再测验一下芯片插槽是否连结完好，第三，测线，用万能表或者显示灯测验每一根导线连接是否良好，第四，测验芯片，按照各芯片的功能测试芯片是否能正常工作，不能工作的要及时向老师调换。
4、排版、接线，首先，根据仿真图上各器件的位置，排好所要用的芯片，注意尽可能的排得合理，稀松，因为我们所用的芯片插板先对比较小的，且电路比较复杂。
第二，接线时应该一个一个模块接，接好后依次检查，切忌接完所有电路时在检查，那样一旦接错检查就非常困难。
5、调试。
6、验收，当电路完全符合要求且正确时，可让指导老师验收并考虑做拓展功能。
4.2调试步骤
1.检查是否有导线接错或接触不良和相互影响。
2.检查芯片是否接触良好。
3.不断重复以上两步直到显示器和发光二极管正确显示。
调试图一第一步5秒
调试图二第二步10秒
调试图三第三步15秒
调试图四第四步25秒
调试图五第五步30秒
同上图顺序一样再循环2次总共循环三次。
第五章故障分析
个人觉得这是最花时间也是最能提升自己的地方，因为我花在这上面的时间是设计时间的好几倍。
5.1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显示顺序错误；（3）不能正确置数。
5.2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
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