工序分步定时控制器.docx

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工序分步定时控制器

等级:

课程设计

课程名称

数字电子技术

课题名称

工序分步定时控制器

专业

测控技术与仪器

班级

1301

学号

2013012001110

姓名

黄刚

指导老师

杨四秧

2015年9月18日

电气信息学院

课程设计任务书

课题名称

工序分步定时控制器

姓名

黄刚

专业

测控技术与仪器

班级

1301

学号

10

指导老师

杨四秧

课程设计时间

1周-2周

一、任务及要求

设计并制作一个工序分步定时控制器，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20秒，第二步和第三步各为10秒，第四步为30秒，第五步为40秒，按顺序依次动作；

2、用显示器显示工序分步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、进度安排

第一周：

周一：

布置任务，查找资料

周二～周三：

设计系统方案，仿真

周四～周日：

电路安装，或程序调试

第二周：

周一～周二：

电路安装，调试，运行或程序调试，下载运行。

周三：

结果验收

周四：

撰写报告，答辩

周五：

资料整理

三、参考资料

1、《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社

2、《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编　华中理工出版社。

3、《数字电子技术基础》阎石主编　高等教育出版社

目录

1、设计总体思路与框图1

1.1设计思路1

1.2计时控制1

1.3置数控制1

1.4步骤控制1

1.5彩灯控制1

1.6设计框图2

二、电路的设计原理及仿真2

2.174LS192引脚图及功能表2

2.21HZ脉冲输入3

2.3计时控制3

2.4置数控制4

2.5步骤控制4

2.6彩灯控制5

2.7电路设计及仿真5

三、安装调试步骤与故障诊断6

四、故障分析与电路改进6

五、实验电路7

六、总结与体会7

七、元件清单8

八、参考文献8

九、课程设计评分表9

1、设计总体思路与原理

1.设计思路：

由任务要求可知，设计的电路需要两个控制显示数据的减法计数器，一个显示步骤的加法计数器。

2.计时控制：

74LS192是同步十进制可逆计数器，具有具有双时钟和可预置功能。

当清除端CR=1时，无论有无计数脉冲，QD~QA均为0，即为异步清除。

当置数端（LD）’＝0，无论有无记数脉冲，数据输入端D~A所置数据并行送到输出端QD~QA。

当DOWN=1，计数脉冲从UP送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行加计数，加到9后，借位输出端（CO）’=0。

当UP=1，计数脉冲从DOWN端送入，则在CP上升沿作用下，计数器进行减计数，减到0时，借位输出端（BO）’=0。

3.置数控制：

那么，每当个位显示控制芯片减到0后，（BO）’端便会产生一个借位脉冲，正好可作为十位显示控制芯片的计数脉冲。

同理，当个位与十位同时减到0时，个位与十位显示控制芯片都会产生一个借位脉冲，将这两个借位脉冲用或逻辑联系起来就可以作为步骤显示控制芯片的计数脉冲了。

且每当个位与十位同时减到0时，要进入下一个步骤以及下一个步骤的计数时间，所以也可以利用步骤显示控制芯片的计数脉冲为个位和十位显示控制芯片进行置数。

4.步骤控制：

由于显示的步骤只有1~5，所以步骤控制芯片的置数端（LD）’＝（QA’·QB·QC·QD’）’DCBA=0001。

由任务要求可知，当步骤控制芯片显示0001时，十位控制芯片应该置入0010.为0010时置入0001，为0011时置入0001，为0100时置入0011，为0101时置入0100，个位置数全为0即可。

于是可以得到十位控制芯片与步骤控制芯片直接的联系A=QA’·QC+QB；B=QB’·（QC⊕QA）；C=QC·QA

5.彩灯控制：

最后就是彩灯的设计了，同理，灯1=（QC+QB）’；灯2=（QC+QA）’；灯3=QC·QB；灯4=（QA+QB）’；灯5=QC·QA；

6.设计框图：

2、电路的设计原理及仿真

1.LS74192芯片引脚图及功能表

74LS192是同步十进制可逆计数器，具有具有双时钟和可预置功能。

当清除端CR=1时，无论有无计数脉冲，QD~QA均为0，即为异步清除。

当置数端（LD）’＝0，无论有无记数脉冲，数据输入端D~A所置数据并行送到输出端QD~QA。

当DOWN=1，计数脉冲从UP送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行加计数，加到9后，借位输出端（CO）’=0。

当UP=1，计数脉冲从DOWN端送入，则在CP上升沿作用下，计数器进行减计数，减到0时，借位输出端（BO）’=0。

图2.1.174LS192的引脚排列及逻辑符号

图中：

为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

其功能表如下：

表2.1.174LS192功能表

输入

输出

MR

P3

P2

P1

P0

Q3

Q2

Q1

Q0

1

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

0

0

×

×

d

c

b

a

d

c

b

a

0

1

1

×

×

×

×

加计数

0

1

1

×

×

×

×

减计数

2.1HZ脉冲输入

脉冲输入部分是药品包装控制器的核心部分，它的精度和准确度直接影响到包装的质量。

因实验室已经有1HZ脉冲端口，所以这部分就没有设计。

（设计原理可以是一个555定时器和由74LS160组成的分频器）。

3.计时控制

由设计方案可知，控制个位显示的芯片的CR端应该接低电平，UP端接高电平，DOWN端接时钟脉冲信号，ABCD端都应该接低电平，QD~QA端应该接显示器，（LD）’端接个位控制芯片与十位控制芯片（BO）’端的或逻辑，以上就是个位控制芯片74LS192的端口连接方式了。

4.置数控制

控制十位显示的芯片的CR端应该接低电平，UP端接高电平，DOWN端接个位的（BO）’端（个位每次减到0即产生一个低电平借位信号），ABCD端接步骤控制芯片QD~QA端的逻辑控制置数法即A=QA’·QC+QB；B=QB’·（QC⊕QA）；C=QC·QA；D=0，QD~QA端应该接显示器，（LD）’端接个位控制芯片与十位控制芯片（BO）’端的或逻辑，以上就是十位控制芯片74LS192的端口连接方式了。

5.步骤控制

控制步骤显示的芯片的CR端应该接低电平，DOWN端接高电平，UP端接个位控制芯片与十位控制芯片（BO）’端的或逻辑，ABCD端接线分别为A接高电平，B接低电平，C接低电平，D接低电平。

QD~QA端应该接显示器，（LD）’端接步骤控制芯片QD~QA端的逻辑控制置数法即（LD）’＝（QA’·QB·QC·QD’）’，以上就是步骤控制芯片74LS192的端口连接方式了。

6.彩灯控制

最后就是彩灯的设计了，同理，灯1=（QC+QB）’；灯2=（QC+QA）’；灯3=QC·QB；灯4=（QA+QB）’；灯5=QC·QA；

7.电路设计及仿真

3、安装调试步骤与故障诊断

1.到实验室按小组领取电路板、导线及元器件。

2.检查所有导线与芯片是否损坏。

3.将元器件安放在电路板上。

4.将所有74LS192的输出端接到显示器上。

5.接好与非门74LS00。

6.接好所有接高电平的端口。

7.接好所有接低电平的端口。

8接通电源，输入脉冲。

四、故障分析与电路改进

故障产生的原因比较复杂，本组实验产生故障的原因主要有以下几种：

（1）使用一段时间后出现故障，元器件损坏，连接线路发生短路或断路（接插件接触不良）；

（2）实际的电路与设计的原理图不符；元器件使用不当或损坏；连线发生短路或断路现象等；

（3）仪器使用不正确引起的故障；

（4）芯片布局不合理，引脚走线不合理。

采用的故障排除方法：

（1）直接观察法：

直接观察法包括不通电检查和通电检查。

检查仪器的选用和使用是否正确；集成电路的引脚有无错接和漏接，互碰等情况；布线是否合理；仔细观察元，器件有无发烫、冒烟，电子管是否亮。

（2）对比法：

怀疑某一电路存在问题时，将此电路与工作状态相同的正常电路的参数进行一一对比，从中找出问题所在。

5、实验电路

6、总结与体会

经过两周的数字电子技术课程设计，加强了自己的理论水平提高了自己的动手能力。

在制作电路的过程中更是学到了许多实践经验如电路板的布线、元器件的识别和整机的调试等各方面的经验。

学到了许多课本上没有的知识得到了很大的锻炼。

在实习中需要使用仿真软件，由于自己先前并未使用过该软件，因此在设计电路时遇到了一些问题，通过和队友的交流，在同学的帮助下。

最后完成了仿真。

同时也让我对一些芯片的基本功能作用有了进一步的了解，因此使我进一步熟悉了软件的使用，同时在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高。

仿真完成后，接下来就是接线了，本以为接线不是很难，可当我们第一次接好后，原本还有一点兴奋感，接入脉冲一调试就发现了一系列问题。

显示器的数字发生了错误。

由于接线比较多，难以查看，不得不拆了重新来。

为了避免再发生因接线杂乱无章而造成的线路错误，我们决定把接线分为几部分来完成，并仔细检查了导线与芯片的好坏，经过几次接线，接入脉冲终于调试成功了。

通过这次接线，我明白了做事不能急功近利，要一步一步来，同时也体会了团队的重要性。

经过这两周的课程设计，虽然过程曲折难尽，但也收获良多，在老师、组员和其他同学的帮助下顺利的完成了老师布置的任务。

7、元件清单

74LS1924片

74LS001片

74LS021片

74LS041片

74LS082片

74LS201片

74LS321片

74LS861片

显示器3个

电路板1块

导线若干

8、参考文献

1、《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社

2、《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编　华中理工出版社。

3、《数字电子技术基础》阎石主编　高等教育出版社

电子技术课程设计评分标准

环节

项目

评价

优

良

中

及格

不及格

实践环节（70%）

设计方案合理性与创造性

软件仿真完成情况

硬件调试完成情况

答辩情况

任务完成情况

独立工作能力

出勤情况

设计报告（30%）

设计报告内容完整、规范，图纸正确、清晰，设计步骤规范、正确，设计结果可行。

综合评价

课程设计成绩评定为：

□优□良□中□及格□不及格

指导老师签名：

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日期：

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