药品包装控制器课程设计.docx

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药品包装控制器课程设计

课程设计

课程名称数字电子技术

课题名称药品包装控制器

专业自动化

班级1001

学号************

姓名张远征

指导教师杨四秧

2012年12月21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：

药品包装控制器

专业班级：

自动化1001班

学生姓名：

张远征学号：

***********2

指导老师：

***

审批：

任务书下达日期2012年12月10日

设计完成日期2012年12月21日

设计内容与设计要求

一、任务与要求：

设计并制作一个药品包装控制器，要求如下：

1、药品包装分为瓶、盒与箱三部分，按顺序依次计数：

24片为一瓶，12瓶为一盒，36盒为一箱。

2、用显示器显示片、瓶、盒各步数量。

（用倒计时方式）。

3、用一位显示器显示箱数。

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507、508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。

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……………………………………………1

第2章单元电路设计………………………………………3

2.11HZ时间脉冲信号脉冲发生器…………………3

2.274LS192D计数器模块……………………………4

2.3译码显示模块………………………………………7

第3章总设计电路图………………………………………8

第4章安装和调试步骤……………………………………10

第5章故障分析与电路改进………………………………11

5.1常见的故障现象………………………………………11

5.2产生故障的主要原因及解决方法……………………11

第6章总结与设计调试体会………………………………12

第7章元器件清单…………………………………………14

第8章参考文献……………………………………………14

电气与信息工程系课程设计评分表…………………………15

、设计总体思路，基本原理和框图

１、设计总体思路

药品包装控制器是一种用数字电路技术实现瓶、盒、箱计数的装置，与人工式计数相比具有更高的准确性和直观性，且具有节省力物力财力等优点，可以广泛的推广使用。

控制器的设计方法有很多种，,例如,可用中小规模集成电路组成控制器；可以利用单片机来实现电子钟等等。

我们这里采用成本较低，设计较简单的中小规模集成电路组成药品包装控制器。

2、设计框架

药品包装控制器实际上是一个对1HZ频率进行计数的计数电路药品包装控制器是一种用数字电路技术实现片、瓶、盒与箱计时的装置，运用类似与数字电子钟的原理设计，利用6块74LS192D计数器芯片进行倒计时计数，实现片、瓶、盒的控制，再加1块74LS192D计数器芯片来实现箱的计时控制，显示电路采用74LS48译码器和数码管显示器组成的方案：

箱个位显示器

计数器

1HZ脉冲

、单元电路设计（各单元电路图）

、1HZ时间脉冲信号脉冲发生器

秒脉冲信号发生器是药品包装控制器的核心部分，它的精度和稳定度决定了包装控制器的质量。

由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。

振荡器设计

理论计算：

555定时器的脉冲时间是由于RC充放电确定的。

根据三要素公式

充电过程

充电时间

放电过程

放电时间

一个周期时间

频率

首先确定C1=0.1uf，R2=5.1KΩ，需要输出频率f=1KHZ，充放电时间算为1ms，可以确定R1=4.1KΩ。

振荡器电路图1。

分频器设计

分频器的实质就是计数器。

分频器功能就是将振荡器所输出的频率1000HZ转换成我们所需要的频率1HZ。

可以选用三片74LS160进行串联，74LS160是十进制计数器。

因为555定时器产生1000HZ的信号，第一片74LS160的进位端输出100HZ，第二片74LS160的进位端输出10HZ，第三片74LS160的进位端输出1HZ。

经过3次1/10分频后正好是1HZ，为标准秒脉冲信号。

分频器电路图2。

图1振荡器电路图

图2分频器电路图

、74LS192D计数器模块

计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。

本系统中，计数器的由74LS192D组成。

（1）74LS192D的主要功能：

、异步清零：

MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000。

（此功能可实现计数器的清零）

、同步置数：

MR=0，

=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。

、保持：

MR=0，

=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态。

、加计数：

CR=0,

=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数。

、减计数：

CR=0,

=1，CPU=1，CPD=CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数。

本设计中用到的功能：

同步置数；减计数；加计数。

按照课程设计任务书要求，需要显示1位箱，2位盒，2位瓶，2位片，因此该设计中需要用到7块74LS192D芯片。

其中显“箱”用1块74LS192D，为10进制加计数；其它6块为减计数器。

要注意的是，片计数时，高位为3进制计数器，低位为5进制计数器；瓶计数时，高位为2进制计数器，低位为3进制计数器；盒计数时，高位为4进制计数器，低位为7进制计数器。

因此，在它们置数时，要注意置数值。

（2）、74LS192D的功能设置

根据设计的要求，结合74LS192D芯片的功能和引脚图，设置各引脚的状态。

如图3为74LS192D芯片的引脚图。

表174LS192的功能表

输入

输出

加计数

减计数

根据设计的要求，设计倒计时器，因此，74LS192芯片应工作于减计数状态。

各引脚状态设置如下：

MR=0；

=1；CPU=1；CPD=CP；

、计时片、瓶、盒、箱位显示的引脚连接:

片位分别为高位和低位，片位的高位设置时要十分注意，由于设计的是倒计时器，片位的高位在工作时与低位的工作状态是相同的，倒计时器的工作状态为减计数，因此，2位采用25进制计数方式。

因在此时启动芯片的时，将片位的高位片置数为Q3Q2Q1Q0=0010，秒位的低位置数为Q1Q2Q3Q4=0100。

当减计数产生借位时（TCD=0），将此借位信号作为高位片的脉冲输入，接到高位片的CPD使高位片进行减1工作。

片位的高位片产生的借位信号再送给倒计时器的瓶位的低位片的CPD，使瓶的低位片进行减1工作，以此类推，连接剩下的计数器的借位和CPD端口，到箱位时，将借位信号连接到CPU进行加计时。

、通过在multisim１１仿真软件，把药品包装控制器的计数器部分电路会出来如下图3

图4计数器模块

、译码显示模块

译码显示模块由7片数码管和7片74LS48组成，主要作用是驱动数字显示管，使之正常工作。

图4为计时牌药品包装控制器显示模块的仿真电路图。

图5显示模块

、总电路设计（总电路图）

在设计总电路时，我们为了在仿真软件上有空间能把总电路图容纳下来，把自己设计的1HZ时间脉冲信号脉冲发生器直接用实验是给定的脉冲替代，将译码显示电路直接用四输入的数码管代替（里面自带译码器），这样我们在multisim１１仿真软件上更加清楚，布局更加简单了解整个药品包装控制器电路。

总电路图如图6。

图6总电路图

、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。

、故障分析与电路改进

主要故障与故障排除

实验过程中主要出现的故障：

（1）显示管显示不正确；

（2）LED显示不正常；

（3）不能正确置数。

故障排除：

（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。

、总结与设计调试体会

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Multisim11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，可是通电后却发现数码管没一个梁，最后才发觉是老师所给的数码管型号不对，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74LS00的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。

最后经过我们的努力，终于是按照要求把电路给成功的运行出来了。

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，比如说我就认识到了我们学好了知识就可以设计出我们身边随处可见的数字钟。

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，无论是在培养自己实践能力方面还是培养自己的性情方面。

、附录（元器件清单）

1．1HZ脉冲发生器

2.7个数码管

3．7个74LS48译码器

4．7个74LS192计数器

5．1个74LS00四2输入与非门

6．导线若干

、参考文献

1.《数字电子技术基础》清华大学电子学教研组编阎石主编

2.《电子技术基础实验与仿真》孙胜麟郭照南主编陈意军主审

3.《数字电路与可编程技术实验教程》武俊鹏孟昭林付小晶主编

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（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（10%）

硬件测试或软件调试结果*（10%）

设计说明书质量（10%）

设计图纸质量（10%）

答辩汇报的条理性和独特见解（10%）

答辩中对所提问题的回答情况（10%）

完成任务情况（10%）

独立工作能力（10%）

出勤情况（10%）

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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