传送带控制Word下载.docx
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电源
控制装置
A
灯泡
B灯泡
计数器及显示器
图2-1总体框图
电源：
5V数字电源，仿真时接通电源后为整个电路提供电源。
控制装置：
通过控制装置控制电源和计数器对灯泡的作用，要求需要设计两个基本开关，K1开关打开时电源接通，系统从A开始工作，通过13位计数器不断反馈信号作用于控制装置从而使系统循环运行；
K2打开时系统断电进入休眠状态。
灯泡A、B：
灯泡亮/灭表示传送带工作/停止。
13位计数器及显示：
由两个74LS160器件和两个显示器，一个与门，一个与非门组成。
传送带A、B交替运行是在光电检测器SQ1检测1个产品和SQ2检测12个产品之间产生，进而可以用13位计数器循环计数表示传送带的循环运行，其中1个数发出信号使A工作，B停止，其余12个使A停止，B工作。
时钟电压源：
5V、100Hz，产生方波使13位计数器进行计数。
-1-
三、选择器件
实验所需器件选择如表3-1所示。
表3-1实验器件选择
元件序号
值
数量
VCC
5V
1
V1
5V100Hz
U5、U4
74LS160N
2
U7
、U6
DCD_HEX_GREEN
U14A
、U3A、U11A、U12A
74LS04N
4
U19AU1A、
74LS08N
U13A
、U2A
74LS32N
K1
11、、1
K2
2、2
U8A
74LS01N
U20
NOR2
U9
NAND4
B
A、
2.5V
1.时钟电压源
时钟电压源逻辑符号如图3-1所示。
图3-1时钟电压源逻辑符号
-2-
时钟电压源原理图如图3-2所示。
图3-2时钟电压源原理图
时钟电压源输出波形如图3-3所示。
图3-3时钟电压源方波
2.电源
电源逻辑符号如图3-4所示。
图3-4电源逻辑符号
3.开关
开关逻辑符号如图3-5所示。
（a）（b）
图3-5开关逻辑符号
4.灯泡
灯泡逻辑符号如图3-6所示。
图3-6灯泡逻辑符号
5.非门
-3-
74LS04N非门逻辑符号如图3-7所示。
图3-774LS04N非门逻辑符号
逻辑功能表达式：
开关实现的非门原理图如图3-8所示。
图3-8开关实现的非门电路原理
74LS04N非门逻辑功能表如表3-1所示。
表3-174LS04N非门逻辑功能表
逻辑功能：
当其输入端为高电平（逻辑当其输入端为低电平时输出端为高电平。
总是反相的。
输入X
输出Y
输入端和输出端的电平状态
0
1）时输出端为低电平（逻辑也就是说，
），
6.与门
74LS08N与门逻辑符号如图3-9所示。
图3-974LS08N与门逻辑符号
-4-
CMOS与门原理图如图3-10所示。
图3-10CMOS与门原理
74LS08N与门逻辑功能表如表3-2所示。
表3-274LS08N与门逻辑功能表
逻辑功能：
当所有的输入同时为高电平（逻辑则输出为低电平（逻辑
输入A输入A13-574LS02表
输入BB输入0或非门逻辑功能表
输出YY输出1
001输入A
001输入B
000Y输出
1100
0010
0111
111
110
001
010
1）时，输出才为高电平，否0）。
7.或门
74LS32N或门逻辑符号如图3-11所示。
图3-1174LS32N或门逻辑符号
-5-
或门原理图如图3-11CMOS
或门原理图3-11CMOS3-3所示。
或门逻辑功能表如表74LS32N
3-374LS32N或门逻辑功能表表
只要输入中有一个为高电平时（逻辑1），输出就为高电平（逻辑1）；
只有当所有的输入全为低电平时，输出才为低电平。
8.与非门
74LS01N与非门逻辑符号如图3-12所示。
图3-12与非门逻辑符号
与非门逻辑功能表达式：
-6-
与非门原理图如图3-13
开关实现的与非门原理图3-13
与非门逻辑功能表如表3-474LS01N3-474LS01N与非门逻辑功能表表
YB输出输入A输入100
若当输入均为高电平
（1），则输出为低电平（0）；
若输入中至少有一个为低电平（0），则输出为高电平
（1）。
与非门可以看作是与门和非门的叠加。
9.或非门
74LS02或非门逻辑符号如图3-14所示。
图3-14或非门逻辑符号
或非门逻辑功能表达式：
-7-
CMOS2输入或非门原理图如图3-15
无缓冲CMOS2输入或非门图3-15
3-5所示。
74LS02或非门逻辑功能表如表
只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。
也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。
10.显示器
数码管显示器逻辑符号如图3-16所示
图3-16数码管显示器
功能：
可显示数字（0-9）10个整数。
-8-
3-17所示。
七段数码管内部字段LED和管脚分布如图
和管脚分布七段数码管内部字段LED图3-17
字型的器件，引线已在内结构原理：
由多个发光二极管封装在一起组成“8”部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。
的同名端连在一起，另外为每个显示笔划慜戬挬搬攬昬本搬屰将所有数码管的8I/O线控制，位选通由各自独立的个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
11.用74LS160构成的13位计数器
74LS160外部管脚结构如图3-18所示。
图3-1874LS160外部管脚结构
74LS160内部结构原理图如图3-19所示。
-9-
内部结构原理图3-1974LS160
3-674LS160逻辑功能表如表逻辑功能表表3-674LS160
输入
输出
CLR
LOAD
ENT
ENP
cp
×
×
异步清零
↑
同步预置
计数
保持
-10-
真值表如表3-774LS160
真值表表3-774LS160
输入脉冲数
Q3
Q2
Q1
Q0
3
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
3-21所示。
外部引脚图如图74LS160
外部引脚图3-2174LS160功能模块四、1.控制装置模块
4-1控制装置模块电路原理图如图-11-
控制装置模块电路原理图图4-1
功能有两个，两个或门。
控制装置模块包括两个开关，一个非门，一个与门，二是计数器产生信号通过控制装置作用于一是电源通过控制装置模块控制灯泡，灯泡。
K1，当开关作用于灯泡A电源与计数器输出信号通过开关K1和与门U1A灯时输出高电平，相与后为高电平，A闭合电源输入高电平，计数器计数为“1”A灯泡灭。
“2-13”时输出低电平，相与后为低电平，泡亮，计数器计数是4-2所示。
初始状态时如图
闭合K1打开，K2图4-2开关，开作用于灯泡BU2A计数器通过非门U3A、开关K2和低电平通过或门灯泡灭；
计B时输出高电平，相或后为低电平，K2闭合后，计数器计数为“1”关B时输出低电平，相或后为高电平，灯泡亮。
“2数器计数是-13”灯泡A时，因此计数器计数为U2AU1A计数器输出电平同时作用于和，“1”-12-
亮，B灯泡灭，如图4-3所示；
计数器计数为“2-13”时，A灯泡灭，B灯泡亮，如图4-4所示。
图4-3闭合开关K1，计数器为“1”，A亮B灭
图4-4计数器为“2-13”时，A灭B亮
或门U13A功能是在灯泡A、B任意一个亮时输出高电平使计数器开始计数。
运行时开关K2始终处于闭合状态，随时断开K2，则A、B熄灭，计数器归-13-
零，如图4-5所示。
图4-5断开开关K2
2.电源模块
电源模块电路原理图如图4-6所示。
图4-6电源模块电路原理图
电源模块主要包含一个5V电源，为整个电路提供电能。
3.灯泡模块
灯泡模块电路原理图如图4-7所示。
图4-7灯泡模块电路原理图
用灯泡A、B分别代表传送带A、B,灯泡亮表示传送带运行，灯泡灭表示传-14-
送带停止。
4.计数器及显示器模块
计数器及显示器模块电路原理图如图4-8所示。
图4-8计数器及显示器模块电路原理
计数器及显示器模块包括两个74LS160器件、一个时钟电压源、一个与门和一个非门构成的13位计数器和两个显示器，以及选择输出信号所用的三个非门、一个四与非门和一个或非门。
时钟电压源产生脉冲，两个十进制的74LS160器件组合，一个与门和一个与非门选择出13反馈清零，可以得到一个13进制的计数器，然后在两个74LS160器件上分别接上一个显示器，如图4-8所示，未计数时为“00”左边为低位，右边为高位。
由三个非门与左边的74LS160的三个高位连接和最低位通过四与非门然后和右边的74LS160最低位通过或非门输出信号作用于开关K2，只有当计数为“1”时输出高电平。
五、总体设计电路图
总体设计电路图如图5-1所示。
-15-
5-1总体设计电路图图至少有一个为B、通过或门输出电平到计数器，系统运行时和灯泡ABA-16-
高电平，所以系统开始运行则计数器开始计数。
时钟电压源输出时钟脉冲输入两个74LS160。
计数器为13位循环计数，只有当计数为“1”时输出高电平到开关K2，A灯泡亮，B灯泡灭；
计数为其他值时A灯泡灭，B灯泡亮。
仿真验证如下：
初始状态K1断开，K2闭合，开始仿真，如图5-2所示。
图5-2初始状态
闭合K1，开始计数，如图5-3所示。
图5-3闭合开关K1
闭合开关K1，灯泡A亮,灯泡B灭，计数器开始计数，计数器计数为“1”输-17-
出高电平灯泡A亮，灯泡B灭。
计数器计数为“2-13”时输出低电平，灯泡A灭，灯泡B亮，如图5-4，图5-5所示。
图5-4计数“2”
图5-5计数“13”
计数循环再到“1”时，输出高电平，A灯泡亮，B灯泡灭，如图5-6所示。
-18-
“1”图5-6计数循环为时，-13”BA亮，灯泡灭；
计数为“2“1”系统进入循环状态，计数为时，灯泡亮。
灭，灯泡灯泡AB5-7所示。
和灯泡K2，则灯泡AB灭，计数器归零，如图断开开关
5-7断开开关图
-19-
六、心得总结
通过本次的课程设计，我将课本上学习到的很多器件运用到实际中，在将课本知识运用到实际应用的过程中碰到了很多具体的问题，但这也正是我们将来要真正面对的。
将这些具体问题解决，才能真正更加透彻的理解器件的功能。
要想更好更快地做好课程设计，就要对所学的器件性能充分了解，要求平常好好学习，基本功扎实。
本次设计题目包含传送带和光电检测器，虽然知道其基本原理，但实际操作起来还是有一定困难，因此用灯泡来替代传送带，用计数器代替光电检测器。
虽然如此，但是要想完成一个合格的设计还是花费了很长时间。
经过很长时间器件挑选、组合与调试，终于找到合适的电路可以完成基本要求。
在自己动作做设计的过程中学到了很多东西，比如说独立思考和与他人合作，还有将理论运用实际的困难性，并且将会在以后的学习中要加倍努力。
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