药品包装课程设计报告数电课程设计.docx

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药品包装课程设计报告数电课程设计

设计内容与设计要求

一、任务与要求：

设计并制作一个食品包装控制器，要求如下：

1、按顺序依次计数：

12个为一瓶，36瓶为一盒,45盒为一箱。

2、用显示器显示个、瓶、盒数量。

（用倒计时方式）；

3、用一位显示器显示箱数。

（用顺计时方式）

4、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

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。

第一章设计思路与结构框图

本次课程设计是用数字电子技术实现药品瓶、盒、箱计数的药品包装控制装置。

与人工计数方法相比更有准确性和直观性，且大大的节省了人力物力财力。

制作药品包装控制器的方法有很多，比如：

用单片机程序控制时钟、用中小规模集成电路直接组成控制器等。

我们这次的课程设计就是采用中小规模集成数字电路来实现的。

这次的课程设计是要实现12片药品装一瓶，36瓶装一盒，45盒装一箱的计数控制。

首先选用7个74LS48译码器和七段显示管分别显示7个数字，然后用7片74LS192实现计数功能，其中用6片芯片实现片、瓶、盒的减计数运算，1片芯片实现箱的加计数运算，最后用1HZ的脉冲输入实现自动计数功能。

片个位显示

瓶个位显示

片十位显示

瓶十位显示

盒个位显示

盒十位显示

箱个位显示

译码器

译码器

译码器

译码器

译码器

译码器

译

码

器

计数器

计数器

计数器

计数器

计数器

计数器

计数器

1HZ脉冲

第二章单元电路设计

2.11HZ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）

2.274LS192计数器模块设计

计数器是使用得最多的时序电路，它不仅可以用于对时钟脉冲的计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。

在药品包装控制器中主要是采用74LS192计数组成。

（1）74LS192是主要功能：

74LS192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟和预置功能。

①当清零端CR=1时，无论有无计数脉冲Q3~Q0均为0，即为异步清零。

当置数端LD=0时，无论有无计数脉冲，数据输入端D3~D0所置数数据并行送到输出端Q3~Q0。

②当CPd=1，计数脉冲从CPu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.

③当CPu=1时，计数脉冲从CPd送入，则在cp上升沿的作用下，计数器进行减计数，减到0时，借位输出端BO=0.

（2）74LS192的管脚图：

（3）74LS192的功能表

（4）根据本设计的工作要求，设计倒计时计数，因此将74LS192工作于减计数状态个引脚设置如下：

CR=0，CPu=1，CPd=CP。

（5）计数控制模块设计

以片连接为例：

用两片74LS192分别作为片计数的高位和低位，两片芯片的工作状态是一样的，要求12片装成一瓶，所以将两块芯片级联成12进制的倒计时计数器，所以利用192的预置数功能将高位置数成Q3Q2Q1Q0=0001，低位置数成Q3Q2Q1Q0=0010，把低位的借位输出接到高位的脉冲输入。

再将片高位的借位输出接到盒低位的脉冲输入，以此类推后面的瓶，盒的接法是一样的，只是把瓶计数的输出置成高位Q3Q2Q1Q0=0011低位Q3Q2Q1Q0=0110，盒计数的输出置成高位Q3Q2Q1Q0=0100低位Q3Q2Q1Q0=0101。

箱计数输入端全部接低电平把盒高位的置数端接到CPu脉冲输入实现加计数。

这样就实现了片12瓶36盒45的药品包装功能。

通过mulsitim12将计数器计数模块绘制出来如下图所示，图中分别用3个与非门控制192的置数端将高位和低位的Q3输出分别接到与非门的两输入端。

当两块芯片输出端最高位同时出现1时使192置数端有效，给芯片重新置入原来预置数时的那个数值。

3.74LS48与显示模块设计

（1）用7个74LS48的输出端分别接7个七段显示管，使74LS48使能端接高电平，输入端DCBA分别接74LS192的输出端Q3~Q0.

（2）译码显示部分主要由74LS48和七段显示管组成，主要作用是包装过程中对片、瓶、盒、箱的数字显示。

下图为本设计译码显示部分在mulsitim12上的接线图：

第三章总电路设计图

总电路设计图中为了仿真方便将1HZ的脉冲输入直接用仿真软件里的时钟脉冲输入，将74LS48和七段显示管组成的译码显示部分直接用仿真软件的4输入显示管代替，这样就可以很简便的看到整个包装控制器的计数控制显示。

下图就是这次课程设计在mulsitim12上的总设计图：

第四章电路安装与调试

先到实验室选好一块好点的实验板，因为我们这次的课程设计接线可能会比较复杂，所以合理把芯片安放位置确定好，这将为我们之后接线带来很大的方便。

选好板子之后去学习委员这里领取本次设计需要的芯片及导线，7块七段显示管、7片74LS48、7片74LS192、一片74LS00及导线若干。

在安装芯片之前，先把所有芯片及导线依次进行检测，因特别是192要分别简单的检测其功能，看是否能正确计数。

这将大大的提高我们接线的成功率。

所有准备工作完成之后，把芯片依次安装在原先规划好的位置。

开始接线。

因线路比较复杂，所以我们对导线有分类比如输入端我们用黄色的导线、输出端用蓝色的导线等。

我们本次接线的步骤是：

首先把所有192的Q3~Q0接48的DCBA然后将所有的192CR端接高电平、前六片芯片CPu接高电平（最后那片CPd接高）前一片192的借位端接到后一192的CPd，再按照仿真图将74LS00接好，最后按照需要把所有192的输入端接在相应的高低电平上。

通电，看显示管是否显示正常，如果按照设计要求正常变化则接线成功。

第五章故障分析与电路改进

5.1电路故障现象

仿真过程中的故障

①显示管不显示

②显示管预置数不正确，计数变化过程也不正确

接线过程中的故障

①所有显示管显示0脉冲给不进去。

②显示管通电断电时显示不正常。

③显示管没有按照设计要求正常计数。

5.2故障排除与电路改进

仿真过程故障排除

①对电路图分析后初步认为在仿真软件上连线过程中有漏线，通过对仿真图的认真检查，发现所有接高电平的线接到一起后都没有接入5V电源。

②通过对仿真图的检测，发现第二片192的输入端接错了，改正之后置数正常。

改正之后发现计数还是不正确，再检测发现第三、四块192的置数端没有接在一起在接到00的输出端，改正之后计数正常。

接线过程故障排除与电路改进

①所有显示管显示为0，可以初步认为192CR端一直有效，因为在仿真过程中我把CR端没有接线，仿真正常，所以在接线过程中我也没接，我想可能是仿真软件与实际接线之间的差别，所以我把所有的192芯片CR端串接起来然后接地。

显示管显示正常。

②显示管通断电过程中，显示管会有跳码，也即不会按照要求显示数据。

我分析可能是导线接触不良或者通断点过程中芯片有损坏。

重新按照接线步骤再次接线。

③显示管没有按照设计要求正常置数。

我初步认为是74LS00没有达到给192置数的功能。

通过对电路的检查，发现74LS00芯片没有给电源。

接好所有芯片都按照设计要求正常计数。

第六章总结与体会

经过这两周的课程设计，我学会了很多，不仅对数电的知识进行了复习与应用，还提高了动手操作和解决问题的能力。

开始我用的是EWB软件，虽然EWB比较的简便，但是由于它的连线之间让人觉得有些凌乱，所有后来改用了Multisim12软件进行数字电路的仿真。

由于以前没有使用过这个软件，所有在使用的时候还得一边上网XX看看他的使用视频，不过看了之后发现这个软件很容易上手的，在接下来的设计和仿真上，这个软件帮了很大的忙的。

课题设计好了之后我们就去实验室接线，虽然说我们在计算机上已经成功的仿真出来了，可是实际接线却出现了一些状况，比如开始的时候我们很快把线路接好，可是通电后却发现有的芯片是坏的，我们还一次检查出导线，发觉导线还有几根是不能连通的。

后来我们重新接线，把所有的导线都按颜色分类，接低电平，接高电平，已经接数码管，接线的时候都分别用不同的导线来连接，这样在检查电路的时候能很快的找出错误来。

我们花了很久总算是把电路连出来了，可是出现了一些问题，电路不能按我们所预想的那样运行。

由于我们连线的时候是用不同的导线连的，所以找问题也比较方便。

经过我们的努力，电路终于按照我们预想的那样成功运行了。

这次数字电子电路课程设计，让我复习了数字电子的知识同时也学习了许多新的知识。

每次课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的创造力，让我们学会了查找资料的方法，培养了自己设计和分析电路的能力。

我相信这是对我的一个很好的提高。

这次课程设计让我深刻地认识到平时在学习理论知识的时候，我们应该更注重实践，而不是只为应付考试，学习就应该学有所成。

这次课程设计让我对我们所学的知识能干什么有了更直观的了解，以前那些神秘的东西在不断的学习过程中变得不再那么神秘，我相信，在以后的学习生活中我们的好奇心将被一个个的击破。

还有就是这次的课程设计是由两人一组，既加强了我们的动手能力，又让我们学会了团结一致，共同合作才能研究出最好的方案。

我们将理论联系实际，在交流中取得进步，从问题中提高自己。

这次课程设计，收获颇丰，不仅增强了和锻炼了自己的动手能力也培养了自己分析问题的能力。

以前遇到问题总会很急躁，不会冷静的去分析问题出在哪里。

在接线过程中我也遇到过许多问题，但我都一一解决了，遇到问题就该这样冷静思考。

总之这次课程设计我学到了很多，无论是动手能力还是分析问题的能力，我希望以后有更多的这种让我们实践的机会，让我们在实践中去学习知识。

第七章电路接线实物图

附录

元器件清单

一个74LS00

七个74LS192

七个74LS48

七个七段显示管

导线若干

参考文献

《数字电子技术基础》（第五版）清华大学电子学教研组编阎石主编

《电子技术基础实验与仿真》中南大学出版社孙胜麟郭照南主编陈意军主审

《电子技术与EDA技术课程设计》中南大学出版社郭照南主编

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

硬件设计或软件编程完成情况

硬件测试或软件调试结果

设计说明书质量

设计图纸质量

答辩汇报的条理性和独特见解

答辩中对所提问题的回答情况

完成任务情况

独立工作能力

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）。