简易顺序控制器湖南工程学院.docx
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简易顺序控制器湖南工程学院
湖南工程学院
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
指导教师周 京 广
２０１2年１２月10日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称：
数字电子技术
题目：
简易顺序控制器（自选参数）
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导老师：
周京广
审批：
任务书下达日期：
2012年１２月10日
设计完成日期：
2011年１２月22日
设计内容与设计要求
一、任务与要求：
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五步，第一步6秒，第二步12秒，第三步为21秒，第四步为34秒，第五步为4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（自选其中一种）
a：
设计总循环次数
b：
设计总循环时间
二、设计要求：
1、设计思路清晰，给出整体设计框图；
2、设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；
3、总电路设计；
4、安装调试电路；
5、写出设计报告；
主要设计条件
1.提供直流稳压电源、示波器；
2.提供TTL集成电路芯片及插接用面包板、导线等。
说明书格式
1、课程设计封面；
2、课程设计任务书；
3、说明书目录；
4、设计总体思路，基本原理和框图；
5、单元电路设计（各单元电路图）；
6、总电路设计（总电路图）；
7、安装、调试步骤；
8、故障分析与电路改进；
9、总结与设计调试体会；
10、附录（元器件清单）；
11、参考文献；
12、课程设计成绩评分表。
进度安排
第一周星期一上午安排任务、讲课。
星期一下午---星期二下午查资料、设计
星期三开始
1、计算机仿真
2、测试元器件
3、调试单元电路
4、调试总电路
第二周星期三——星期四
1、调试验收
2、写课程设计报告书
星期五答辩
地点：
实验楼四楼电子综合实验室
参考文献
《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编
《电子技术课程设计指导》彭介华、主编高等教育出版社
《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编 华中理工出版社。
第1章设计总体思路和框图………………………………1
1.1设计总体思路…………………………………………1
第2章单元电路设计………………………………………3
2.1倒计时显示模块………………………………………3
2.2步骤计数模块…………………………………………4
2.3数据选择模块…………………………………………4
2.4总循环次数模块………………………………………5
第3章安装和调试步骤……………………………………6
第4章故障分析与电路改进………………………………7
4.1常见的故障现象………………………………………7
4.2产生故障的主要原因及解决方法……………………7
第5章总设计电路图………………………………………8
第6章总结与设计调试体会………………………………9
元器件清单……………………………………………………10
参考文献………………………………………………………10
电气与信息工程系课程设计评分表…………………………11
第1章设计总体思路和框图
1.1设计总体思路
按照任务书的要求，我需要设计一个倒计时单元电路，一个步骤计数单元电路，一个发光二极管显示单元电路，一个产生预置数的组合逻辑单元电路。
步骤计数单元电路决定组合逻辑单元电路产生的数字，组合逻辑单元电路又要提前一步把数送到倒计时单元电路去，倒计时完所置的秒数后会给步骤计数单元电路一个脉冲使其加一，这样循环直到停止。
依以上思路可画出框图，如下：
清零
置位
清零
根据上面的框图，可分四步完成所需电路。
第一步，设计倒计时单元电路；
第二步，设步骤计数单元电路；
第三步，设计产生预置数的组合逻辑单元电路；
第四步，设计发光二极管显示单元电路。
第五步，设计总循环次数。
根据实验条件，我不必在设计译码器和数码管连接电路了（插接用面包板上已经接好了），也不需要设计脉冲装置（插接用面包板已提供）。
所以在第一步，需要两个十进制同步加/减计数器实现计倒计时功能，只需两个74ls192进行级联；在第二步，需要一个十进制同步计数器实现步骤的控制；在第三步，需要一个译码器与若干逻辑元件来产生预置数；第四步，需要四个发光二极管（插接用面包板已提供）来显示加工步数；第五步，需要用到第二步中的十进制同步计数器实现总循环次数控制。
第2章单元电路设计
2.1倒计时显示模块
由2片LED四段显示器组成显示模块，用来显示从计数器输出端送来的数据。
计数模块由2个十进制计数器集成芯片（74LS192）组成，它们之间是通过BO端进行借位的，从低位到高位一级一级的借位，使显示器从计数器集成芯片每个步骤所置的数循环显示。
计数个位的192脉冲由外信号控制，十位的脉冲由个位的192芯片借位端BO’提供，显示器个位和十位通过两块74LS192进行集所示联，其联结电路图如下
2.2步骤计数模块
74LS161芯片的输出端接74LS147译码器输入端（实验是七显示译码器），74LS147译码器输出端再接显示器，其中74LS161芯片的脉冲是从74LS192的输出经过与非得到的，实现一个五进制计数，倒计时减到零时就给步骤计数模块一个脉冲，当计到第五步时再将示数置为1，其原理图如下图所示：
2.3数据选择模块
执行机构的加工程序步骤为五步，第一步为6秒，第二步为12秒，第三步为21秒，第四步为34秒，第五步为04秒，可让74ls138给74LS192的高低位输入端，其原理图设计如下：
2.4总循环次数模块
当步骤计数模块完成一次周期之后，总循环模块自动加一，当循环三次之后，全部模块清零操作。
第3章安装、调试步骤
把各芯片安到面板上，合理布局芯片。
合理的布局会为以后的接线带来很大的方便。
这是最基本的一步。
现在就可以接线由于考虑到如果将所有衔接起来再检查的话可能比较麻烦，改线路也可能因为线多而又要重接，所以我们按照各个模块接好当场检查，并且再接线路之前我们还需要检查我们的各个器件和工具箱是否可用。
先观察面板和实验箱的相关器件是否完善，仪器的好坏直接决定了实习的功败垂成。
然后再观察它们的构造，因为比较熟悉其构造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。
检测各个芯片及导线，只有好的芯片和导线才有可能实现其功能。
如果是坏的芯片或导线，设计的再好的电路也不可能实现功能，所以不要小看这个步骤，这了。
按照已经设计好的电路图接线，由于线路比较复杂，所以接线也要合理，美观。
这样对以后的线路检查也会带来方便。
而对于接好了，但不能正常工作的部分需要进行调试处理。
对不能正确工作的模块进行检查，检查接触是否良好，有没有短路，有没有少接或多接了线。
如果上述步骤没用，则对该模块的上级模块进行检查。
直到检查出问题并解决出现的问题为止。
当然最后还是通电看看所有功能是否能按照任务书上的显示，如果没错，那么就成功了。
第4章故障分析与电路改进
4.1常见的故障现象
在本次课程设计中我们遇到了常见的几个故障现象：
（1）显示管显示不正确；
（2）LED显示不正常；
（3）不能正确置数。
4.2产生故障的主要原因及解决方法
产生故障的原因很多，情况也很复杂，故障可以是由于一种原因产生的也可能是由于多方面的因素导致线路产生了故障。
在这里我就我们小组所遇到的困难分析原因及提出解决方法：
（1）显示管显示不正确
原因及解决方法：
1导线接触不好，这个原因在我们这个小组最明显，我们不得不反复检查线路，反复接线。
2芯片损坏。
在使用的时候由于短路造成芯片损坏，换了一个芯片就可以了。
3接线错误。
改成正确的接线。
（2）不能正确置数
原因及解决方法：
1置数模块线路接触不良。
一个一个排查导线和插槽。
2被置数的192芯片没有收到置数信号。
重新接线，确保接触良好。
第5章总设计电路图
第6章总结与设计调试体会
经过两个星期的课程设计，我学到了很多，也有一些体会。
刚开始接触到这个课题时感觉好像很难，因为以前学的数电知识都不熟悉了，于就边上网查，边翻书，这样才画出一个框图来。
但给老师看了后，才发现一个重要的问题——我的预置数用的是手动开关，而课题要求的是自动产生预置数。
最后我们组经过一天的修改达到了要求，进行仿真，结果问题又出来了......最后发现是管脚接错了。
仿真对了去接线时，又有故障，又花了半天才解决......虽然这其中有很多波折，但我们还是按要求完成了课题，但也因些学到了很多。
一开始，我连一些元件的功能都不清楚，这次课程设计后就对相关的元件熟悉了很多，巩固了以前所学的知识。
在第二步仿真的时候，我们用的是EWB，但这个软件太低级了，错了就错了，什么提示都没有。
最后我们还是用multisim才仿真成功的。
这也告诉我们，一个好的工具，是成功的重要因素。
在接线路的，我们为了防止出错，检查了每根线的好坏，接线也很认真，最后还是发现了两个故障。
为了解决这两个故障，我们查了资料，问了同学，终于在当天晚上达到了任务书的要求。
经过这次排故，我发现，理论和实际总是有差距的，而且讨论有时候比一个人苦想更能有效的解决问题。
总之，这次课程设计，我不仅巩固了所学知识，加强了实际的动手能力，而且还让我认识到了团队合作的重要性。
元器件清单
数量
描述
参考标识
封装
1
74LS,74LS138D
U10
IPC-7351\DO16
2
74LS_IC,74LS192D
U5,U6
IPC-7351\DO16
2
74LS,74LS04D
U8,U7
IPC-7351\DO14
2
74LS,74LS00D
U14，U15
IPC-7351\DO14
2
74LS_IC,74LS161D
U9，U1
IPC-7351\DO16
1
74LS,74LS10D
U20
IPC-7351\DO14
参考文献
1.《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编
2.《电子技术课程设计指导》彭介华、主编高等教育出版社
3.《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编 华中理工出版社。
4.《电子技术基础实验与仿真》孙胜麟郭照南主编中南大学出版社
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性
软件设计完成情况
硬件调试完成情况
设计说明书与设计图纸质量
答辩情况
独立工作能力
完成任务情况
出勤情况
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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