工序分步定时控制器

课程设计课程名称数字电子技术课题名称工序分步定时控制器专业测控技术与仪器班级1301学号2013012001110姓名黄刚指导老师杨四秧2015年9月18日等级:电气信息学院课程设计任务书课题名称工序分步定时控制器姓名黄刚专业测控技术与仪器班级1301学号10指导老师杨四秧课程设计时间1周-2周一、任务及要求设计并制作一个工序分步定时控制器，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五步，第一步20秒，第二步和第三步各为10秒，第四步为30秒，第五步为40秒，按顺序依次动作；2、用显示器显示工序分步控制器的各步加工时间（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）二、进度安排第一周：周一：布置任务，查找资料周二～周三：设计系统方案，仿真周四～周日：电路安装，或程序调试第二周：周一～周二：电路安装，调试，运行或程序调试，下载运行。周三：结果验收周四：撰写报告，答辩周五：资料整理三、参考资料1、《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社2、《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版社。3、《数字电子技术基础》阎石主编高等教育出版社1目录一、设计总体思路与框图11.1设计思路11.2计时控制11.3置数控制11.4步骤控制11.5彩灯控制11.6设计框图2二、电路的设计原理及仿真22.174LS192引脚图及功能表22.21HZ脉冲输入32.3计时控制32.4置数控制42.5步骤控制42.6彩灯控制52.7电路设计及仿真5三、安装调试步骤与故障诊断6四、故障分析与电路改进6五、实验电路7六、总结与体会7七、元件清单8八、参考文献8九、课程设计评分表91一、设计总体思路与原理1.设计思路：由任务要求可知，设计的电路需要两个控制显示数据的减法计数器，一个显示步骤的加法计数器。2.计时控制：74LS192是同步十进制可逆计数器，具有具有双时钟和可预置功能。当清除端CR=1时，无论有无计数脉冲，QD~QA均为0，即为异步清除。当置数端（LD）’＝0，无论有无记数脉冲，数据输入端D~A所置数据并行送到输出端QD~QA。当DOWN=1，计数脉冲从UP送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行加计数，加到9后，借位输出端（CO）’=0。当UP=1，计数脉冲从DOWN端送入，则在CP上升沿作用下，计数器进行减计数，减到0时，借位输出端（BO）’=0。3.置数控制：那么，每当个位显示控制芯片减到0后，（BO）’端便会产生一个借位脉冲，正好可作为十位显示控制芯片的计数脉冲。同理，当个位与十位同时减到0时，个位与十位显示控制芯片都会产生一个借位脉冲，将这两个借位脉冲用或逻辑联系起来就可以作为步骤显示控制芯片的计数脉冲了。且每当个位与十位同时减到0时，要进入下一个步骤以及下一个步骤的计数时间，所以也可以利用步骤显示控制芯片的计数脉冲为个位和十位显示控制芯片进行置数。4.步骤控制：由于显示的步骤只有1~5，所以步骤控制芯片的置数端（LD）’＝（QA’·QB·QC·QD’）’DCBA=0001。由任务要求可知，当步骤控制芯片显示0001时，十位控制芯片应该置入0010.为0010时置入0001，为0011时置入0001，为0100时置入0011，为0101时置入0100，个位置数全为0即可。于是可以得到十位控制芯片与步骤控制芯片直接的联系A=QA’·QC+QB；B=QB’·（QC⊕QA）；C=QC·QA5.彩灯控制：最后就是彩灯的设计了，同理，灯1=（QC+QB）’；灯2=（QC+QA）’；灯3=QC·QB；灯4=（QA+QB）’；灯5=QC·QA；26.设计框图：二、电路的设计原理及仿真1.LS74192芯片引脚图及功能表74LS192是同步十进制可逆计数器，具有具有双时钟和可预置功能。当清除端CR=1时，无论有无计数脉冲，QD~QA均为0，即为异步清除。当置数端（LD）’＝0，无论有无记数脉冲，数据输入端D~A所置数据并行送到输出端QD~QA。当DOWN=1，计数脉冲从UP送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行加计数，加到9后，借位输出端（CO）’=0。当UP=1，计数脉冲从DOWN端送入，则在CP上升沿作用下，计数器进行减计数，减到0时，借位输出端（BO）’=0。图2.1.174LS192的引脚排列及逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。3其功能表如下：表2.1.174LS192功能表2.1HZ脉冲输入脉冲输入部分是药品包装控制器的核心部分，它的精度和准确度直接影响到包装的质量。因实验室已经有1HZ脉冲端口，所以这部分就没有设计。（设计原理可以是一个555定时器和由74LS160组成的分频器）。3.计时控制由设计方案可知，控制个位显示的芯片的CR端应该接低电平，UP端接高电平，DOWN端接时钟脉冲信号，ABCD端都应该接低电平，QD~QA端应该接显示器，（LD）’端接个位控制芯片与十位控制芯片（BO）’端的或逻辑，以上就是个位控制芯片74LS192的端口连接方式了。输入输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01×××××××××××00××dcbadcba011××××加计数011××××减计数44.置数控制控制十位显示的芯片的CR端应该接低电平，UP端接高电平，DOWN端接个位的（BO）’端（个位每次减到0即产生一个低电平借位信号），ABCD端接步骤控制芯片QD~QA端的逻辑控制置数法即A=QA’·QC+QB；B=QB’·（QC⊕QA）；C=QC·QA；D=0，QD~QA端应该接显示器，（LD）’端接个位控制芯片与十位控制芯片（BO）’端的或逻辑，以上就是十位控制芯片74LS192的端口连接方式了。5.步骤控制控制步骤显示的芯片的CR端应该接低电平，DOWN端接高电平，UP端接个位控制芯片与十位控制芯片（BO）’端的或逻辑，ABCD端接线分别为A接高电平，B接低电平，C接低电平，D接低电平。QD~QA端应该接显示器，（LD）’端接步骤控制芯片QD~QA端的逻辑控制置数法即（LD）’＝（QA’·QB·QC·QD’）’，以上就是步骤控制芯片74LS192的端口连接方式了。56.彩灯控制最后就是彩灯的设计了，同理，灯1=（QC+QB）’；灯2=（QC+QA）’；灯3=QC·QB；灯4=（QA+QB）’；灯5=QC·QA；7.电路设计及仿真6三、安装调试步骤与故障诊断1.到实验室按小组领取电路板、导线及元器件。2.检查所有导线与芯片是否损坏。3.将元器件安放在电路板上。4.将所有74LS192的输出端接到显示器上。5.接好与非门74LS00。6.接好所有接高电平的端口。7.接好所有接低电平的端口。8接通电源，输入脉冲。四、故障分析与电路改进故障产生的原因比较复杂，本组实验产生故障的原因主要有以下几种：（1）使用一段时间后出现故障，元器件损坏，连接线路发生短路或断路（接插件接触不良）；（2）实际的电路与设计的原理图不符；元器件使用不当或损坏；连线发生短路或断路现象等；（3）仪器使用不正确引起的故障；（4）芯片布局不合理，引脚走线不合理。采用的故障排除方法：（1）直接观察法：直接观察法包括不通电检查和通电检查。检查仪器的选用和使用是否正确；集成电路的引脚有无错接和漏接，互碰等情况；布线是否合理；仔细观察元，器件有无发烫、冒烟，电子管是否亮。（2）对比法：怀疑某一电路存在问题时，将此电路与工作状态相同的正常电路的参数进行一一对比，从中找出问题所在。7五、实验电路六、总结与体会8在实习中需要使用仿真软件，由于自己先前并未使用过该软件，因此在设计电路时遇到了一些问题，通过和队友的交流，在同学的帮助下。最后完成了仿真。同时也让我对一些芯片的基本功能作用有了进一步的了解，因此使我进一步熟悉了软件的使用，同时在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高。仿真完成后，接下来就是接线了，本以为接线不是很难，可当我们第一次接好后，原本还有一点兴奋感，接入脉冲一调试就发现了一系列问题。显示器的数字发生了错误。由于接线比较多，难以查看，不得不拆了重新来。为了避免再发生因接线杂乱无章而造成的线路错误，我们决定把接线分为几部分来完成，并仔细检查了导线与芯片的好坏，经过几次接线，接入脉冲终于调试成功了。通过这次接线，我明白了做事不能急功近利，要一步一步来，同时也体会了团队的重要性。经过这两周的课程设计，虽然过程曲折难尽，但也收获良多，在老师、组员和其他同学的帮助下顺利的完成了老师布置的任务。七、元件清单74LS1924片74LS001片74LS021片74LS041片74LS082片74LS201片74LS321片74LS861片显示器3个电路板1块导线若干八、参考文献1、《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社2、《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编华中理工出版社。3、《数字电子技术基础》阎石主编高等教育出版社9电子技术课程设计评分标准环节项目评价优良中及格不及格实践环节（70%）设计方案合理性与创造性软件仿真完成情况硬件调试完成情况答辩情况任务完成情况独立工作能力出勤情况设计报告（30%）设计报告内容完整、规范，图纸正确、清晰，设计步骤规范、正确，设计结果可行。综合评价课程设计成绩评定为：□优□良□中□及格□不及格指导老师签名：________________日期：________________