EDA课程设计报告-4

PAGE《EDA》课程设计报告卷烟机烟支漏气跟踪自检装置设计时间

2014年12月21日

学院自动化专业班级

自1204

姓

名

学

号

指导教师

王丽君老师

成绩

2014年12月目录卷烟机烟支漏气跟踪自检装置设计 1一、设计背景及设计目的 31.1设计背景 31.2设计目的 3二、设计原理 3三、设计步骤 53.1模块分析 53.2各模块电路设计 53.3各模块电路汇总 13四、实验结果 13五、结论 14六、收获 15

一、设计背景及设计目的1.1设计背景卷烟的漏气检测是在卷烟生产过程中的一项极其重要的质量检测，本课题设计涉及的漏气检测自检装置采用的是跟踪剔除的漏气烟支，运用数字时序电路对每一个漏气剔除信号进行推算，找到当时的检测工位，从而可以判断这一工位的工作状况正常与否，达到自检目的。1.2设计目的1、在电路的设计和调试过程中应用Multisim软件进行仿真，调节相关参数，改进相关电路，使设计达到准确高效。2、增强对电路的分析能力，以及用multisim软件对电路仿真改进的能力。二、设计原理PROTOS70卷烟机烟支漏气检测是在接装机的检测轮上进行的，检测轮上共有三十六个烟支槽位，也就是三十六个检测工位。在检测轮的机械制造过程中已预先在检测轮的边缘对应每个槽位的位置上刻有1至36的编号，并在1号和36号槽位的中间的轮边缘上有一个定位缺口。检测轮沿1至36号槽位方向逆时针运转。在检测烟支时有检测同步脉冲SCP4作为选通信号，在SCP4脉冲为高电平时来自漏气检测器A70的电压信号才有效。检测同步脉冲SCP4与检测轮上每一个槽位的机械位置保持同步，即检测轮每转过一个槽位就有一个SCP4脉冲产生。这不禁使人联想到是否可以设计一个循环计数电路对SCP4脉冲计数，计数器在1至36之间循环计数，并使计数器的数值与检测轮槽位的机械位置编号相一致，当检测到漏气烟支时利用“漏气烟支”信号控制数码显示电路显示漏气烟支所处的检测轮槽位编号，电路原理框图1.1。由于在机器运行时处于检测轮每个槽位上的烟支都有可能被检测出漏气，那么显示的槽位编号应在1至36之间随机产生，如果在一个较短的时段内同一槽位编号被频繁显示，并不代表这一编号的槽位频繁有漏气烟支被检出，恰恰说明这一槽位的一对检测嘴存在问题，应予以检查。这就是通过跟踪漏气烟支信号对漏气检测器实现自检。图1.1烟支漏气检测原理框图图1.2漏气检测自检电路原理框图三、设计步骤3.1模块分析根据原理框图，可以把电路设计分为五个模块：检测工位编号计数电路译码显示电路定位信号输入电路移位寄存器电路脉宽调整电路3.2各模块电路设计1、检测工位编号计数器（1）检测工位编号计数电路框图图3.1检测工位编号计数器原理框图（2）所需元件双BCD加计数器CC4518BD信号发生器，数码管，电阻（3）在multisim元件库中找出元件，连线得到检测工位编号技术电路图3.2检测工位编号计数器电路图（4）检测工位编号计数电路对电路进行运行，调试，直到电路可以符合此设计的需要，即累加计数、图3.3检测工位编号计数器电路运行结果图2、译码显示电路（1）译码显示电路电路框图图3.4译码显示电路原理框图（2）所需元件BCD－七段锁存译码驱动器CC4511，数码管等（3）在multisim元件库中找出元件，连线得到译码显示电路图3.5译码显示电路图（4）检测工位编号计数电路对电路进行运行，调试，直到电路可以符合此设计的需要，即可以正确译码，如图：图3.6译码显示电路运行结果图3、检测轮定位信号输入（1）检测轮定位信号输入电路原理图图3.7检测轮定位信号输入电路（2）所需元件光电耦合器，发光二极管，电容，电阻（3）在multisim元件库中找出元件，连线得到电路后仿真图3.8检测轮定位信号输入仿真电路图3.9检测轮定位信号输入电路示波器显示4、移位寄存器电路（1）移位寄存器电路框图图3.10移位寄存器电路原理框图（2）所需元件CC4014并行/串行八位移位寄存器，CC4013双D触发器，示波器，信号发生器（3）在multisim元件库中找出元件，连线得到译码显示电路图3.11移位寄存器电路图（4）移位寄存器电路仿真如图3.12，在移位寄存器电路的输入端接入函数信号发生器和电平指示器X2,在串行数据入DS端接一个连接高电平的开关，将电平指示器X1接在电路的输出端。在运行仿真之前函数信号发生器设置为10Hz占空比为50％的方波输出，启动仿真运行后电平指示器X2以10Hz的频率闪烁，电平指示器X1保持低电平。在X2熄灭时按下“A”键合上电路中的开关J1，在X2亮起时再次按下“A”键断开电路中的开关J1，此时记做移位“1”，然后数算X1亮起的次数，当X1第十七次亮起的同时X1亮起，说明在串行数据输入DS端输入的高电平信号经过移位十七位后到达移位寄存器的输出端，电路工作正常。图3.12移位寄存器电路运行结果图5、脉宽调整电路（1）脉宽调整电路框图图3.13脉宽调整电路原理框图（2）所需元件与非门4011BD，二极管，电容，电阻，信号发生器，示波器（3）在multisim元件库中找出元件，连线得到译码显示电路图3.14脉冲宽度调制电路图（4）脉冲宽度调整电路仿真在multisim中仿真，在示波器中得到输入信号与输出信号对比结果图：图3.15脉冲宽度调制电路示波器显示3.3各模块电路汇总将各部分电路按照本装置的结构图连接起来，得到总体电路图3.16卷烟机烟支漏气跟踪自检装置总体电路图四、实验结果对整体电路进行仿真：运行总体电路，所以将XFG1的频率设为3Hz，XFG2的频率设为108Hz。由于定位缺口位于两个槽位的中间，将XFG1上升时间设置为4ms。当计数器显示16时，自检装置的显示器开始显示，表明在漏气剔除信号发出后的第十六个SCP4到来时漏气烟支的检测工位被显示。烟支漏气跟踪自检装置的设计及软件仿真调试完成。图4.1卷烟机烟支漏气跟踪自检装置运行结果图五、结论本次实验在multisim中设计的卷烟机跟踪自检装置很好的与实际相结合，解决了卷烟机运行过程中烟支漏气检测器自身工作状况监测的问题，为判断烟支漏气检测器对烟支的检测结果的有效性和正确性