《电子应用技术项目教程（第4版）》课件 项目11故障监测报警电路的制作

故障监测报警电路的制作目录学习目标工作任务知识链接知识拓展知识小结1.能借助资料读懂常用中规模集成电路产品的型号,明确各引脚功能。2.能完成电动机运行故障监测报警电路的制作。3.会用中规模集成电路设计组合逻辑电路。了解数据选择器、数据分配器等中规模集成电路的逻辑功能和主要用途;熟悉数据选择器、数据分配器的基本应用;初步掌握用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法;了解大规模集成组合逻辑电路的结构和工作原理。学习目标知识目标能力目标素质目标1.培养严谨治学、安全规范等职业素养。2.培养工作责任心与职业道德。工作任务某车间有3台电动机,要求设计一个故障监测报警电路对3台电动机的工作状态进行监测。使用发光二极管显示监测结果:①绿色发光二极管亮,表示3台电动机都正常工作;②黄色发光二极管亮,表示有1台电动机出现故障;③红色发光二极管亮,表示有2台及以上电动机出现故障。请你完成电动机故障监测报警电路的设计、制作与调试。1.实训目标

（1）增强专业意识,培养良好的职业道德和职业习惯。

（2）能借助资料读懂集成电路的型号,明确各引脚功能。（3）了解数字集成电路的设计方法。（4）掌握故障监测报警电路的制作方法。

（1）各小组制订工作计划。（2）识别故障监测报警电路原理图,明确元器件连接和电路连线。（3）画出故障监测报警电路的装配图。（4）完成故障监测报警电路所需元器件的购买与检测。（5）根据装配图制作故障监测报警电路。（6）完成故障监测报警电路的功能验证和故障排除。（7）通过小组讨论完成电路的详细分析并撰写任务工单。2.任务要求3.实训电路与说明电路说明:假设3台电动机的工作状态分别用逻辑变量A、B、C表示,A=1表示第1台电动机工作正常,A=0表示第1台电动机出现故障;B=1表示第2台电动机工作正常,B=0表示第2台电动机出现故障;C=1表示第3台电动机工作正常,C=0表示第3台电动机出现故障。本电路有3个输出,分别为L1——绿色发光二极管状态;L2——黄色发光二极管状态;L3——红色发光二极管状态。4.安装与调试

(1)根据故障监测报警电路的逻辑电路图,画出装配图。(2)根据安装布线图完成电路的安装。(3)验证故障监测报警电路的逻辑功能(与表11.1比较)。5.评价反馈

评分表(与项目1任务工单的评分表一样)。在数字系统尤其是计算机数字系统中,为了减少传输线,经常采用总线技术,即在同一条线上对多路数据进行接收与传送。用来实现这种逻辑功能的数字电路需要使用数据选择器和数据分配器,如图11.2所示。数据选择器和数据分配器的作用相当于单刀多掷开关。数据选择器是多输入、单输出;数据分配器是单输入、多输出。11.1数据选择器与数据分配器知识链接图11.2

在同一条线上接收与传送8路数据数据选择器有2n根输入线,n根选择控制线和一根输出线。根据n个选择变量的不同代码组合,在2n个不同输入中选一个送到输出。常用的数据选择器有4选1、8选1、16选1等多种类型。11.1.1数据选择器图11.3

集成8选1数据选择器74LS151*８选１数据选择器74LS151互补输出端使能端，低电平有效地址信号输入端8路数据输入端ST

=

1

时禁止数据选择器工作

ST

=

0

时，数据选择器工作。选择哪一路信号输出由地址码决定。8选1数据选择器74LS151

真值表

D7D71110D6D60110D5D51010D4D40010D3D31100D2D20100D1D11000D0D0000010×××1YYA0A1A2ST输出输入因为若A2A1A0=000，则因为若A2A1A0=010，则Y=D0Y=D2D7D71110D6D60110D5D51010D4D40010D3D31100D2D20100D1D11000D0D0000010×××1YYA0A1A2ST输出输入1000000000100000Y=A2A1A0D0+A2A1A0D1+

A2A1A0D2+A2A1A0D3+

A2A1A0D4+A2A1A0D5+

A2A1A0D6+A2A1A0D7Y=A2A1A0D0+A2A1A0D1+

A2A1A0D2+A2A1A0D3+

A2A1A0D4+A2A1A0D5+

A2A1A0D6+A2A1A0D7=m0D0+m1D1+m2D2+m3D3+

m4D4+m5D5+m6D6+m7D774LS151输出函数表达式例11.1用8选1数据选择器74LS151实现逻辑函数Y=AB+BC+AC。解（1）将逻辑函数转换成最小项表达式。（2）按照最小项的编号，将数据选择器的相应输入端接高电平，其余的输入端接低电平，如右图所示。数据分配是数据选择的逆过程。数据分配器有1根输入线,n根选择控制线和2n根输出线。根据n个选择变量的不同代码组合来选择输入数据从哪个输出通道输出。在集成电路系列器件中并没有专门的数据分配器,一般说来,凡具有使能控制端输入的译码器,都能作为数据分配器使用。只要将译码器使能控制输入端作为数据输入端,将二进制代码输入端作为地址控制端即可。11.1.2数据分配器图11.5

由3线-8线译码器74LS138构成的8路数据分配器在许多通信应用中通信线路是成本较高的资源，为了有效利用线路资源，经常采用分时复用线路的方法。多个发送设备（如X0，X1，X2，…）与多个接收设备（如Y0，Y1，Y2，…）间只使用一条线路连接，如下图所示。当发送设备X2需要向接收设备Y5发送数据时，发送设备选择电路输出“010”，数据选择器将X2的输出接到线路上。而接收设备选择电路输出“101”，数据分配器将线路上的数据分配到接收设备Y5的接收端，实现了信息传送。这种方法称为分时复用技术。例知识拓展

在数字电路系统中,需要存储和记忆大量信息,这都离不开大规模集成电路。在此仅介绍属于大规模集成组合逻辑电路的只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)和可编程逻辑阵列(ProgrammableLogicArray,PLA)。11.2存储器存储器是用于存储一系列二进制数的大规模集成器件,存储器的种类很多,按功能分类如下。1.随机存取存储器(RandomAccessMemory,RAM)随机存取存储器也叫读/写存储器,它既能方便地读出所存数据,又能随时写入新的数据。RAM的缺点是数据的易失性,即一旦掉电,所存的数据就全部丢失。2.ROMROM的内容一般是固定不变的,它预先将信息写入存储器,在正常工作状态下只能读出数据,不能写入数据。ROM的优点是电路结构简单,而且在断电以后数据不会丢失,常用来存放固定的资料及程序。11.2.1存储器的分类根据逻辑电路的特点,ROM属于组合逻辑电路,即给一组输入信息(地址),存储器相应地给出一种输出信息(存储的字),故要实现这种功能,可以采用一些简单的逻辑门。ROM按存储内容存入方式的不同可分为掩膜ROM、可编程ROM(PROM)和可改写ROM(EPROM、EEPROM、FlashMemory)等。11.2.2

ROM的结构原理1.掩膜ROM掩膜ROM又称固定ROM,这种ROM在制造时,生产厂家利用掩膜技术把信息写入存储器。按使用的器件可分为二极管掩膜ROM、双极型三极管掩膜ROM和MOSFET掩膜ROM三种类型。图11.7

4×4二极管掩膜ROM2.PROM掩膜ROM在出厂前已经写好了内容,使用时只能根据需要选用某一电路,限制了用户的灵活性。PROM在封装出厂前,存储单元中的内容全为1(或全为0),用户在使用时可以根据需要将某些单元的内容改为0(或改为1),此过程称为编程。图11.8

PROM的可编程存储单元图11.9

PROM结构图3.光可擦除可编程ROM(EPROM)EPROM是另一种广泛使用的存储器。PROM虽然可以编程,但只能编程一次,而EPROM克服了PROM的缺点,可以根据用户要求写入信息,从而长期使用。当不需要原有信息时,也可以擦除后重写。若要擦去所写入的内容,可用EPROM擦除器产生的强紫外线,对EPROM照射20分钟左右,使全部存储单元恢复“1”,以便用户重新编写。EPROM主要是在计算机电路中作为程序存储器使用,在数字电路中,可以用来实现码制转换、字符发生器、波形发生器电路等。4.电可擦除可编程ROM(EEPROM)EEPROM是近年来被广泛使用的一种ROM,被称为电可擦除可编程只读存储器,有时也写作E2PROM。其主要特点是能在应用系统中进行在线改写,并能在断电的情况下保存数据而不需要保护电源。特别是最近出现的+5VEEPROM,通常不需要单独的擦除操作,可在写入过程中自动擦除,使用非常方便。5.闪速存储器(FlashMemory)FlashMemory又称快速擦写存储器或快闪存储器,由Intel公司首先发明,是近年来较为流行的一种新型半导体存储器。它在断电的情况下可以保留信息,在不加电的情况下,信息可以保存10年,可以进行在线擦除和改写。FlashMemory是在EEPROM基础上发展起来的,属于EEPROM类型,其编程方法和EEPROM类似,但FlashMemory不能按字节擦除。FlashMemory既具有ROM非易失性的优点,又具有存取速度快、可读可写、集成度高、价格低、耗电少的优点,目前已被广泛使用。无论是ROM、PROM、EPROM还是EEPROM,其功能均是进行“读”操作。PLA的典型结构是由与门组成的阵列确定哪些变量相乘(与)及由或门组成的阵列确定哪些乘积项相加(或)。究竟哪些变量相乘?哪些变量相加?完全