数电课设：简易顺序控制器

1、等级:HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING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 业自动化班 级学 号姓 名指导老师2017 年3 月6 日电气信息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 名专业班学号指导老师程春红课程设计时间2017 年3月6日-2017年3月17日一、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六步，第一步 4秒，第二步7_秒，第三步为_9 秒,第四步为 14 秒,第五步为17秒,第六步为 21 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

2、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

3、立新，王涌电子系统设计与实践（第2版）.清华大学出版社.2011.22、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.2013.83、汤山俊夫.数字电路设计与制作科学出版社.2005.4一课程设计的任务要求 1二设计方案 1三单元电路（子模块、子程序） 23.1倒计时模块设计 23.2六进制计数模块设计 33.3预置数模块设计 33.4二极管显示模块 43.5总循环次数控制模块设计 53.6电路总图 5四系统仿真/测试 6五电路安装调试 6六元件清单 7七总结 8一、课程设计的任务要求:本次课程设计的任务要求是设计并制作计并制作一个简易顺序控制器，执行机构按一定的加工程序步骤执

4、行，执行机构的加工程序步骤为六步，第一步4秒，第二步7秒，第三步为9秒，第四步为14秒，第五步为17秒，第六步为21秒，按顺序依次动作。同时 用显示器显示顺序控制器的各步加工时间，用发光二极管显示控制器的各道工序，用显示 器显示加工步数，扩展功能选用总循环次数控制。二、设计方案：根据本次课程设计的任务要求，将设计电路分为二位十进制倒计时模块，同时执行机 构的加工程序分为六步，需要一个六进制计数模块，同时还要有预置数模块和总循环次数 控制模块。在倒计时模块使用两个192计数器分别代表十位和个位，将个位192计数器的借位端 与十位192计数器的减法计数端相连，两192计数器都为0同时发出借位信号时

5、，通过逻 辑电路使其由预置数模块置数，并且给六进制计数模块提供信号使其计数。在六进制计数 模块采用161计数器，使用一两输入与非门输入与 Qb Qc相连，输出与其置数端相连， 使其进行16的循环。当六进制计数模块每置一次数，即完成一次循环，那么在总循环 次数控制模块使用192计数器便以六进制计数器的置数信号为输入信号进行减法计数，将192计数器的借位端接非门与倒计时模块的两 192计数器清零端相连，当总循环次数控制 模块192计数器为0时，倒计时模块两192计数器清零，将电路停止。数码管显示倒计数码管显示步骤数六进制计数时模块模块r总循环次数控制模块借位信号/CP-vI数码L管显示循 环次 数

6、二位十进制倒计预置数模块三、单元电路（子模块，子程序）3.1.倒计时模块设计对于倒计时模块的设计采用了两片 74LS192芯片，分别代表个位和十位，将个位 192 计数器的借位端与十位192计数器的减法计数输入端相连，然后将个位192计数器的减法 计数输入端接入1Hz脉冲，这样便实现了两位数的倒计时。使用或门将两192计数器的借位端连入，输出与两置数端相连，当十位和个位都为0,此时电路通过预置数模块将预置数置入。74LS192芯片功能表如下图：输入输岀MRPLC耳P3P2Plpol03Q2QI0011XXXXi y%, jK A000000X5TP cosrw-CO74LS192NkurrDC

7、D HEXU5.0 V2DCD IIFXhWCBCQA QB QC QDrrLCKC；up-COwv32六进制计数模块六进制计数器的设计使用了 74LS161芯片，将计数器预置数为1,使用或非门当输出为0110，下一信号到来时将重新置数为 0001，完成六进制计数循环，如图所示VCCDCD HCX5.0VA h c DE CQ74LS161DU8A74LS00D图23.3.预置数模块设计根据此次课程设计任务要求，预置数模块应当完成六步不同的置数，当六进制计数器显示步数为1时，此时倒计时模块正在进行4s的减法计数，而预置数模块输出应为00000111,即十进制数7。由此可以列出预置数模块输出真值

8、表；次进制计数器模坎页置数填块Q3Q2QIQOD7D6D5D4D3D2piDO00010000011110010p0p010p10011000101000100p0p1p1r i1010100100001011000000100表2据真值表可得：D0=m1+m2+m4+m5; D1=m1+m4; D2=m1+m3+m4+m5; D3=m2; D4=m3+m4; D5=m5;其电路图如下图所示:U7E74LS13BD7HS12NU9AMLS32N昨MNU11A74L532NU10A74LS32N74LS32NU12AU13AzD-74LS32N/U55V4M474LS04M34 二极管显示模块在

9、以上电路基础上可以添加发光二极管以显示加工工序如下图:74LS138的输入有六进制计数模块提供U11A74LS32NIMOArUd51t4H741.U14D?4L S04NJLhVCET-；CT3 KGJra11心工rtrcFJLS138DU7Eo74L S32H74LS32N咻购4MT4L3iWU12A74LS32NU13AML 5 32 NLED2ILED3LE04LED5LED6ILED13.5.总循环次数控制模块总循环次数控制模块设计使用了一个 74LS192芯片，使用一非门将六进制计数模块的 置数端与192计数器的减法计数端相连，当六进制计数器模块完成一次循环重新置数时， 192减法

10、计数器同时开始计数，现随机将 192减法计数器预置数为4,将其借位端通过逻 辑电路与倒计时模块的两74LS192清零端相连，当总循环次数控制模块的 192计数器为0 时，由借位信号控制清零端，实现总循环次数控制，循环电路停止。电路如下图所示：VCC_5VR11KQui| -/Ml SiMN5 V15IItJ11l-kctut. 心电374LS1M N:L“I K37NvccAU5AIn 504N3.6. 电路总图将各模块电路相连，得到电路总图如下JS1AllUA.四、系统仿真/测试:使用Mulsitim软件仿真，将循环次数置为4,电路功能全部实现，仿真结果正常。訓 刃耳3 gifij iW 0

11、 | 1 | 独日每Q归ai+_M | z 1可利 W韵砂*1欝企-1|E-；13设汁iiaw-i E? J E H ：悪曰召计is鷲 nn 剧 nTilHm 鑒jw： IE田砸inirir五、电路安装调试:首先对本次课程设计所使用的数字电路实验箱功能分布进行了解。将所使用的芯片全 部使用检测仪进行检测，没有发现问题，然后将芯片小心安装到对应区域，接下来依照电 路图按各模块分步接线。安装完成后进行调试，主要检查导线接触是否良好，芯片管脚是 否正常。在安装调试过程中我遇到了一些问题，如数码管没有接电源，数码管A、B C D输入接反，好在及时发现没有耽误太多时间。由于之前对于192芯片使用不多，导

12、致再安装过程中不太熟悉一些端口的接法，在翻阅查看了相关书籍后解决了问题。在调试过程中还 发现了循环次数递减比步骤数超前一步，即当开始第六步计数时循环次数已进行一次减法 计数，虽然仍能完成循环次数的控制，但面对这一问题我们还是及时修改了电路，增加了六、元件清单:名称十进制同步加/减计数器3线-8线译码器十进制同步计数器四2输入正或门六反向器四2输入与非门型号74LS192374LS138174LS161274LS32474LS04274LS001数量七、总结：在本次为其两周的课程设计中我学到了许多以前在课堂和实验中不太了解的知识， 收获了很多东西。当我刚接到课题时完全是一头雾水，因为这比从前课堂

13、所讲的内容明显 复杂一些，对于要如何实现简易顺序控制器的功能，如何选取元器件都没有把握。于是我 借着这次机会重温一部分了本学期所学知识，在对所学知识进一步巩固之后初步画出了一 份电路图，但在Multisim软件上进行方针时却出了许多错误。因为初次使用软件仿真，许 多功能也不熟悉，有的参数不知道如何设定，许多芯片的管脚接法也有问题，在经历了多 次失败后终于逐步将错误一个个修复，电路的功能也基本实现。在对一些不太理想的细节 部分进行处理后终于完成了一份较为合理的电路图。领取器件之后便开始了紧张安装工 作，这样复杂的电路所用的电线和芯片非常多，极容易出现问题导致电路不能正常工作， 虽然在安装时已经非常小心，但还是出现了问题，几十上百根逐个排查又很费时间，在条 件允许的情况下索性直接拆掉重接，最终安装调试成功。在这两周时间中，我时不时就会 遇到问题难以解决，但我还是坚持下来，在查阅相关资料并同老师同学交流后将问题和困 难逐个排除，也许我设计的电路并不完美，还有许多可以改善的地方，但这次课程设计的 经历依然使我受益匪浅，在帮助我巩固所学知识的同时又培养了我处理解决问题的能力，认识到自己许多方面存在的不足，加深了我对本