多路可编程控制器设计与制作

1、 三、多路可编程控制器设计与制作一、问题的引入：在实际应用中，常常需要一种能同时控制多组开关按一定的方式闭合与断开的装置，比如显示图样不断变化的各种霓虹灯或彩灯的电源控制系统。本节设计与制作的多路可编程控制器就具有这种功能。二、设计目的：通过这一课程设计，读者可以在如下方面得到锻炼。(1)基本了解设计数字系统的一般方法。(2)进一步熟悉常用数字器件的使用方法。(3)基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。()熟悉并学会使用用于读写的常用软件，掌握固化与擦除的方法。三、设计要求：设计并制作出一种用于控制霓虹灯的控制器，它具有如下功能：(1)可以控制每段霓虹灯的点亮或熄灭。(2)每段霓虹灯的点

2、亮与熄灭可以通过68编程来实现。(3)每间隔一段时间，霓虹灯的图样变化一次。(4)图样变化的间隔时间可以调节。四、所需仪器设备与器件示波器，稳压电源，读写软、硬件，擦除器。五、设计内容、方法与步骤：1、设计内容霓虹灯受控显示的基本原理我们以背景霓虹灯的一种显示效果为例，介绍控制霓虹灯显示的基本原理。设有一排段水平排列的霓虹灯，某种显示方式为从左到右每间隔秒逐个点亮。其控制过程如下：若以“”代表霓虹灯点亮，以“”代表霓虹灯熄灭，则开始时刻，段霓虹灯的控制信号均为“”，随后，控制器将一帧个数据送至段霓虹灯的控制端，其中，最左边的一段霓虹灯对应的控制数据为“”，其余的数据均为零,即。当个数据送完以后

3、，控制器停止送数，保留这种状态(定时)秒，此时，第段霓虹灯被点亮，其余霓虹灯熄灭。随后，控制器又在极短的时间内将数据送至霓虹灯的控制端，并定时秒，这段时间，前两段霓虹灯被点亮。由于送数过程很快，我们观测到的效果是第一段霓虹灯被点亮0.秒2后，第2段霓虹灯接着被点亮，即每隔0.秒2显示一帧图样。如此下去，最后控制器将数据送至段霓虹灯的控制端，则段霓虹灯被全部点亮。只要改变送至每段霓虹灯的数据，即可改变霓虹灯的显示方式，显然，我们可以通过合理地组合数据（编程）来得到霓虹灯的不同显示方式。2）系统框图根据设计要求，确定如图8.所1示系统框图。8-系1统方框图框图中，右边的为个发光二极管，它们与段霓虹

4、灯相对应，二极管亮，则霓虹灯亮。下面介绍框图中各部分的功能与实现方法。（）移位寄存器移位寄存器用于寄存控制发光二极管亮、灭的数据，对应个发光二极管，移位寄存器有位输出。移位寄存器的输入信号取自存储器输出的位并行数据，为使电路简单，可以采用位并入并出的移位寄存器，也可以采用并入串出的移位寄存器。（）只读存储器只读存储器内部通过编程已写入控制霓虹灯显示方式的数据，控制器每间隔一段时间（显示定时）将位数据送移位寄存器，所送的数据内容由存储器的地址信号确定。存储器的容量由霓虹灯的段数、显示方式及显示方式的种类确定。段霓虹灯,种显示方式，要求存储器的容量为nx（）只读存储器可以采用常用的如、等。（3）地

5、址计数器地址计数器产生由低到高连续变化的只读存储器的地址，存储器内对应地址的数据被送至寄存器。地址计数器输出的位数由存储器的大小决定。容量的存储器对应的地址线为根，因此要求位计数器。其余可依次类推。地址计数器给出存储器的全部地址以后自动复位，重新从开始计数。地址计数器可以采用一般的二进制计数器，如、等。（）控制门与定时器控制门用于控制计数脉冲是否到达地址计数器。控制门的控制信号来自定时器定时器启动时，控制门被关闭，地址计数器停止计数，寄存器的数据被锁存。此段时间发光二极管发光。达到定时值时，定时器反相，计数器重新开始计数。控制门可以用一般的与门或或门，定时器可以采用单稳态电路来实现，也可以用计

6、数器实现。（5）长度计数器长度计数器与地址计数器对应同一个计数脉冲。长度计数器工作时，地址计数器也在工作。计数器工作期间，存储器对应地址的数据被逐级移位至对应的寄存器。长度计数器的计数长度为该长度恰好保证一帧图样（位）的数据从存储器中读出送寄存器锁存。长度计数器达到长度值时自动清零，同时启动定时器工作。定时器启动期间，长度计数器与地址计数器的计数脉冲均被封闭。长度计数器电路可视计数的具体长度来确定。当计数长度较短时，可以采用移位寄存器来实现。3）实用电路根据上面的分析，设计出如图8.所、示的实用电路。实用电路可以控制3、段霓虹灯，用3个、发光二极管代替霓虹灯。实际电路中，霓虹灯是由开关变压器提

7、供的电源点亮的，开关变压器通过光耦进行强、弱电隔离，从寄存器输出的点亮发光二极管的驱动信号完全可以驱动开关变压器工作。电路中的移位寄存器采用当与脚相连的移位脉冲产生上升沿突变时，8位数据从上至下从一个寄存器移位至另一个寄存器，构成8位并行移位电路。显然，出现在、脚、的移位脉冲，一次只能有4个。口Dpi0101n01T匚ipIT)D.E.raEZEuii+Lany+LanDDDIDIDDADT口mn_E.DDDIDIDDDADT口mn_E.7+LS7+DDDIDIDDf-DBDT口口ELE.7+LE7+U27+LatlipITIXE.PDili11*勺SO恰泊DI1TODpioipi01noit

8、匚adDDA1DIAlDIAlDIAD-DiDAatDTa!aidAllAllnDn：MYPPDIEttiPmicTi-inH0?DIEHi04pmicTi-inD2-STILE7+1E6图8.霓2虹灯显示控制器实用电路电路中的存储器采用具有地址的电路中的最后两根地址线1接地。因此，实际只用到了前面地址的存储单元。由于只控制段霓虹灯，它仍可以保证有足够多的显示方式。如有必要，可以通过接插的方式改变1的电平，选择其他地址对应的图样。电路中的地址计数器由块组成，它产生位地址数据，计数输出直接与存储器的地址线相连。定时器采用组成的单稳态触发器来实现，改变可变电阻的数值。可以改变定时器的时间，即每帧画

9、面显示的时间。显示时间一般定在之间。振荡电路采用组成多谐振荡器来实现，其振荡频率可以在之间取值。2、方法与步骤器件检测与每次实训一样，首先对所用器件进行检测。保证器件完好，可以减少因器件不良带来的各种麻烦。电路安装在印刷电路板上安装好全部器件。所需电路板可以在电子课程作为课程设计内容完成，也可委托电路板厂加工。如无现成的印刷电路板，也可在万能板上安装。由于电路连线较多，不宜在面包板上安装。)检测电路()检测由组成的时钟振荡器的输出波形，正常情况应能在的第脚观测到频率为几十的矩形波。如不能观测到输出波形，则应检测的工作状态，找到故障所在。第第()将定时器电位器调至最小值，用示波器观测计数脉冲的波

10、形，如电路正常，可以得到波形。如没有波形或波形为连续矩形波，则检测定时器输出端第三脚的电平。正常时可以观测到输出电平以短于的时间周期跳变，如果不出现跳变，则定时器没有工作，应检测定时器与长度计数器的工作状态。通过检测各引脚电平或波形，根据电路的逻辑关系进行分析，排除故障。(3)检测存储器各地址线的电平，在低地址端应能观测到电平的跳变。如地址线电平不发生变化，则应检测由个构成的地址计数器工作是否正常，通过检测各的引脚或波形，排除故障。()检测寄存器各引脚电平，各电平值应与电路确定的值一致，出现异常则应找出故障所在，予以排除。第排列发光二极管第第将第32个第发光二极管按你喜欢的方式排列成一定的图形

11、或字符。第第确定显示方式第第根据排列的图形，确定发光二极管的显示方式。第第确定存储器各地址对应的数据第第显示方式确定之后，则可确定存储器各地址对应的数据。为加深读者的认识，设发光二极管水平排列，显示方式为从左至右一个一个点亮。这种情况下，各地址对应的数据如表第8.所1示第。表中，每行第一个第1进6制第数为存储器的一个起始地址，其余第1个6第数为该地址及与该地址相连的其他第15个第地址的数据，也用第16进第制数表示。第第表8.一1种显示方式各地址对应的数据读者读懂表8.的1内容以后，就可以自己编辑显示方式了。6）输入数据读者可以利用任何读写的软件及相关附件将编辑好的内容固化在中。固化时，必须注意选择编程电压时，应与