简易顺序控制器最终版汇总Word文档格式.docx
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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三一一星期四
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。
7
13
14
15
错误！
未定义书签。
5.1常见的故障现象
16
第一章设计总体思路1
第二章单元电路设计与分析2
2.1电路所用元件简介2
2.2各功能模块介绍•……
第三章总电路设计
第四章电路安装与调试•…
4.1电路安装
4.2电路调试
第五章故障分析与电路改进
5.2产生故障的原因16
5.3检查故障的一般方法16
第六章总结与设计调试体会
未定义书签
附录
19
参考文献19
课程设计评分表20
第一章总体设计思路
此次设计的是一个简易顺序控制器，我们需要设计一个步骤计数模块、一个倒数计时模块、一个预置数逻辑模块。
三个主要单元之间互相控制和制约。
CP脉冲接入2片74LS192组成倒计时计数器，开始倒计时，个位减到零时，借位输出给十位一个脉冲，使得十位减1，用显示器显示倒计时数，当全部减为零时，借位使步骤计数器加1,显示步骤。
步骤计数器加1的同时，输出通过138译码器和与非门组成的预置数逻辑给倒计时计数器，实现循环。
步骤计数器的输出用一个138译码器来控制相应的LED灯亮。
当顺序控制电路置入不同的数时，减计时电路执行不同的任务，所以列出真值表，选用138线译码器实现数据传送，利用卡诺图化简后，利用组合逻辑实现对减计数显示电路的置数。
最后是实现功能扩展，我们选择记录循环的次数，每五步为一个循环，并控制循环几次后整个电路停止工作。
设计总体框图如图一所示：
第二章单元电路设计与分析
2.1电路所用元件简介
2.1.174LS160十进制计数器
（1）74LS160的引脚图
ccABCDEG
VCC
RCOQAQFQCQD
ENTLOAD*
11
7斗L60
时钟信号端
、QBQCQD输出端
地端
进位端
CLR'
置零端CLK:
A、B、C、D:
输入端QA
ENP、ENT使能端GND
VCC:
电源端RCO:
LOAD置数端
（2）74LS160十进制计数器的功能表:
CP
Rd
LD
EPET
工作状态
X
XX
清零
J
1
01
保持
X0
保持d
y
11
计数
它的主要功能为：
异步清除：
当CLR'
=O时，无论有无CLK,计数器立即清零，QD-QA均为0。
同步预置：
当LOAD'
=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，QD=DQC=C,QB=B,QA=Ad
当使能端ENP=ENT=1时，并有脉冲上升沿作用，计数器计数。
锁存：
当使能端ENP=O或ENT=O时，计数器禁止计数，为锁存状态。
2.1.274LS138译码器
在中规模集成电路中译码器有几种型号，使用最广的通常是74LS138，从表中可以看出其输出为低电平有效，使能端G为高电平有效，/G2,/G3为低电平有效，当其中一个为低电平，输出端全部为1。
（1）74LS138引脚图
10
ABC
GPG2G1Y7GN
5:
丁
、B、C:
输入端
74138
VCC电源端GND
Y0'
——Y7'
输出端A
G1、G2A（S2'
、G2B（S3'
）:
控制端
（2）74LS138功能表
输入
输出
使能端
选择端
G
/G*
C
B
A
/Yc
IY1
IY2
IY3
IY4
IY5
IY6
IY7
10
x
rc
1]
111
IG2=IGia+/Gb
2.1.3BCD-七段显示译码器74LS48
（1）74LS48引脚图
AF._
4
1L-
2
O
6
c■
n
J-
u
Q
LT
4°
I
BI/RBO
g■
RBI
（2）74LS48功能表
十进制或功能
输出
rlt
REJ[
a
b
c
d
e
f
S
°
H
L
3
5
8
}|
g
皿
12
]l
}{
巧
RHI
X,
1要求输出0〜15时，灭灯输入（BI）必须开始时保持高电平。
如果不灭，则动态灭灯输入（RBI）必须开路或为高电平。
2将一低电平直接加于灭灯输入（BI）时，则不管其他输入为任何电平，所有各段输出都关闭。
3当动态灭灯输入/动态灭灯输出（BI/RBO）开路或者保持高电平而试灯输入为高电平时，所有各段输出都关闭并且动态灭灯输出
（RBO处于低电平（响应条件）。
4当灭灯输入/动态灭等输出（BI/RBO）开路或者保持高电平而试灯输入为低电平时，则所有各段都开通。
5BI/RBO是线与逻辑，作灭灯输入（BI）或动态灭灯（RBO之用，或两者兼用。
2.1.474LS192双时钟集成十进制同步可逆计数器
（1）、74LS192引脚图
cAROODCDcLBCA
VcOXL
rBAOPCDNBQQDUQQG
74192
UP:
低电平加法计数
B0'
借位端
电源端
LOAD:
置数端
（2）、74LS192功能表
DOWN高电平减法计数
QAQBQCQD:
输出端
GND地端
CO进位端
CLR:
置零端
输入
CLR
LOAD
UP
DOWI
JD
QD
QC
QB
QA
加计数
011XXXX减计数
74192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟和可预置功能。
当清除端CLR=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LOAD'
=0时，无论有无计数脉冲，数据输入端D-A所置数据被并行送到输出端QD-QA.当D0WN=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，进位输出端CO'
=0.当UP=1,计数脉冲从DOWN送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行减计数，减到0后，借位输出端B0'
=0.
2.1.6其他芯片的引脚图
74LS00（二输入与非）、74LS10（三输入与非）、74LS04（非）、74LS32
（二输入或）在此不做介绍。
2.2各功能模块介绍
2.2.1模块一
♦步骤显示单元：
以下这一模块是显示加工步骤的，我们通过十进制计数器74LS160的置数功能，在输入端初始置成0001，然后将与非门的输出端又接到160的置数端，这样就将160制成6进制，从而实现了步骤自加和循环。
160的CLK则是由两片192的借位端BO同时为0时给出的信号，两片192的BO'
可以通过或门后，输出接到160的CLK。
模块电路如图二所示:
5V
■■■■
U2
-LOAD
ZNP
ENT1
>
CLK-
aco
74LS160N
U4A：
：
J74LSOON
2.2.2模块
♦倒数计时显示单元
通过两片十进制减法器74192来实现，两个数码显示管显示工序倒计时，当低位减为零时，再给高位192一个脉冲，高位实现减一。
当高位和低位都减到0时，给置位信号，将译码后的信号给192，再重新减。
简易框图如图三所示:
图三
模块电路图如图四所示:
U3
U8
hhh^
II2SI
一YELLOW
vcc
U1
d--
UP•
MW
-
Y0
*LQflLD<
■CLR•--*CQ
A・B■
■*LOJlO■
CLR••
UE--
•
U7
U13A
74L532N
图四
223模块三
♦发光二极管显示工序
该模块利用74138的译码功能，其输入端与上面的计数器74160输出端QAQBQC相连，控制整个顺序控制器的步骤计数。
发光二极管对应与74138的6个输出端相连，使顺序控制器每运行一步就有对应的一个二极管发光。
模块电路图如图五所示：
*j'
■*5V*uj
冬五
2.2.4模块四
♦组合逻辑电路置数
通过74160置入工序所需时间，分别将输出接入两片74192输入端,
完成5个步骤的不同置数，由于160每个步骤的输出不同，经过此组合电路后每次的输出也就不同，根据设计要求把它设计为我们需要的数据，完成每个步骤的进行。
模块电路如图六所示：
■-
74LS138N
74LSOON
~~---
-一广
74LS08J：
74LS00N
74LS0ON
E>
图六
组合逻辑电路的真值表如下:
Q2
Q1
Q0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
192输入端D0D1、D2、D3D4D5的逻辑表达式
D0=m3+m5
D仁m2+m4
D2=Y4+Y6=m1+m2+m5D4=m3+m4
2.2.4模块五（功能扩展）
♦控制总循环次数
控制电路的总循环次数，74IS160步骤计数器每循环到1则给控制总循环次数的74IS160一个脉冲，160就会计数。
当160计数到指定数字时，通过一个与非门再和脉冲相与，将输出接到低位192的DOWN控制了整个电路停止工作。
模块电路图如图七所示：
DCDJ
U21
in
孔——
e■■-d■■-
QA•23-炉-3
EN"
丸8
3NT1-
-LOAD-
「To
CLK-
74L^160A
U18A:
74LS04N
120Hz5V
V2■74S04D
U20A二74LS08N
第三章总电路设计
总电路图如图八所示：
Uli
ms
冃益吕snw*n--^
'
VC-C
DCOTTIE^DftjlUJG£
U2A
tK
T45MJ
F6b8!
JlEX_VlELLaVJ
nrsraj
VU1SA
Ml讯Ml
j/CC
fl-V
U12
-■8IITTtjtTJ-TTSE葺
7iL513SN
74L300ri
120Hz
U2^A|74L30fl：
N
===TlZC>
rai.sgQ'
Ho-
TALSOOU
图八
第四章电路安装与调试
4.1电路安装
我们是根据我的设计思路来接线，分步安装调试检查电路.因为这样不仅比较简单，而且便于在安装完后检查调试电路，容易找出问题在哪。
首先我们要检测各个芯片及导线，确认所有元器件都是完好的、芯片无引脚掉落并且正常工作这是最基础最重要的一步。
首先，把需要的各芯片安到面板上，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。
我先接步骤计数器这个单元，按照设计图把74LS160接好，先按照74LS160管脚图和总的电路原理图将74LS160接线安装好，稳定各个管脚，接好与非门。
接入脉冲，测试一下74LS160芯片是否能正常循环计数。
接着我们开始安装倒计时部分。
两片74LS192有高低位的区别，低位的借位信号直接送给高位片的脉冲信号输入端，两片芯片的置数信号由两片芯片的借位信号通过或门来提供。
而两片192的输入端是由译码器的输出端通过组合逻辑电路来完成，组合逻辑电路后面再接。
我们先手动置入一个数，看能否循环递减。
成功后再做后面的步骤。
然后接线预置数逻辑，将步骤计数器160的输出分别接入138译码器的输入，输出则根据自己数据的真值表，通过与非门后接入对应的2片192的输入端，完成预置数。
三大部分都连接完成后，然后把160的输出端通过138后，输出接到LED低电平显示灯上，测试成功后我们将其与已接好的电路连接起来。
4.2电路调试
把经过准确测量的元件接好电路。
打开电源，调试、验证电路是否符合要求，调试是最难的一部分工作了，往往需要花前面工作好几倍的时间来完成。
接线时我们按照一个一个模块接，连完一个模块后测试一个模块，主要是通过电路的各输入端和输出端的高低电平及其逻辑关系，可以即时发现已经损坏的元器件，判断电路工
作情况，并及时调整电路参数，是电路工作状态符合设计要求
5.1常见的故障现象
在本次课程设计中常见的故障现象：
（1）192不能倒计时
（2）显示器不能正常显示（3）通过138译码器出来置给倒计时时间不正确
（4）计数出现紊乱。
5.2产生故障的原因
故障产生的原因很多，情况也很复杂，有的是一种原因引起的简单故障，有的是多种原因相互作用引起的故障。
本实验产生故障的原因主要有以下几种：
（1）元器件是坏的，连接线路是发生短路或断路。
（2）导线插孔接错。
这个问题也很常见，但是最容易解决和查找出来。
因为面板上插孔过多以及导线错综复杂的问题，我们很容易会吧导线接错位置。
（3）置数端和清零端悬空。
（4）输入端接0的没有接入地而是悬空。
5.3检查故障的一般方法
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；
电源电压是否符合要求；
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，电阻和电容有无烧焦和炸裂等。
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，可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，从中找到电路的不正常情况，进而分析故障原因，判断故障点。
3.部件替换法：
有时故障比较隐蔽，不能一眼看出，可以找与故障仪器同型号的仪器，可以将仪器中的部件、元器件、等替换有故障的相应部件，以缩小故障范围。
为期两个星期的课程设计，我感觉学到了不少的东西。
由于以前学的都是理论知识，动手实践操作的很少。
而我们这次的设计就是要求我们要理论与实践相结合，并且更加注重实践。
这对我来说是学习，更是挑战。
因为我知道，这不仅能巩固以前学的知识，更能提高我的动手能力。
刚看到老师给我们这组的课题时，我觉得无从下手，脑子一片空白。
幸好有周老师的指导，她通过简单的例子介绍了一下大体思路，使我从中得到了启发，有了点眉目，然后我从图书馆借了几本相关的资料，逐渐搞清楚了各部分的关联，然后慢慢的一部分一部分的设计。
准备动手画电路图时对于Multisim这个软件并不太熟悉，找元件、高低电平怎么接、二极管和七段显示器该用多大的电子等等都要XX查一下，这样进度虽然很慢，但慢慢的地也熟悉了，用起来感觉更加老练了。
我在电脑上画原理图的过程并不是很顺利，我第一次画出我的原理图时，发现仿真结果完全不正确。
这让我感到非常疑惑，因为我是按照思路一步一步画的，一个单元不成功，后面也就做不下去了，这让我很苦恼。
后来我开始检查我的图是否对芯片的功能有理解错误。
在没有结果下，我查阅了大量资料，终于找出了原因。
就这样，一个单元一个单元做，一步步的改错。
经过3昼夜，最后，完整的电路图终于完工。
仿真后不出意外的成功了，这是对我辛苦付出的最好的回报，那时的喜悦只有自己能感受。
准备接线时，我感觉很自信，我相信3、4个小时就能搞定，但是实际接线测试时我们遇到了更多问题，情况也更复杂。
一开始我们信心满满的接倒计时模块，我们很仔细的接线，但测试结果却是显示器闪烁，无数字，无倒计时。
我们很纳闷，接线应该没错，我们想会不会显示器管脚接反，反过来后还是错误。
实在没找出问题，我们决定拆了先检查各个芯片的好坏。
皇天不负有些人，检查各芯片虽然花了不少时间，但是我们检查出一个74LS32或门损坏，之前的问题顿时迎刃而解，换了一个芯片后，果然成功了。
然后再各个模块分别接线并测试。
在这其中，还找出一个显示器损坏，只要仔细观察，错误还是比较容易找出来的。
接线是一项艰巨的任务，不仅要细致、耐心、坚持，还要静下心来调试。
因为我们的心中始终有一个信念，那就是无论有多大的困难，我们也要把线接出来。
在看到计数器的6进制计数，和指示灯随步骤的进行而分步亮等结果时，我们终于松了一口气。
经过一天的努力接线找错，看到实验成果能出来尤然地感到自豪！
两个星期，说长不长，说短不短，但是我觉得我学到了许多东西，学会了用Multisim软件，了解了电路是设计，提高了自己的独立思考和动手能力，虽然有过郁闷、苦恼的时候，但最重要的是我都克服了。
我们不仅强化了理论知识，也增强了动手能力和解决实际问题的能力。
通过这次课程设计，同时也开阔了我们的眼界，加强了我们团结协作的意识，为我们以后从事相关工作增强了自信心以及经验。
附录
元器件清单
-H-UL心片
数量
74LS160
2个
74LS192
74L
升级会员 