1、課 程 設 計課程名稱數字電子技術數字電子技術課題名稱簡易順序控制器簡易順序控制器專業電氣工程及其自動化電氣工程及其自動化班級學號姓名指導老師2015年12月30日等級:電氣信息學院電氣信息學院課程設計任務書課程設計任務書課題名稱簡易順序控制器（自選參數）姓名專業班學號指導老師周京廣課程設計時間2015 年 12 月 21 日- 2015 年1 月1 日一、任務及要求任務：任務：設計并制作一個簡易順序控制器，使執行機構按一定的程序工作，要求如下：1)執行機構的加工程序步驟為六步，第一步4秒，第二步7 秒，第三步為9秒，第四步為14 秒，第五步為17 秒，第六步為21秒，按順序依次動作；2)用顯

2、示器顯示順序控制器的各步加工時間（用倒計時方式）；3)用發光二極管顯示控制器的各道工序；4)用顯示器顯示加工步數；5)功能擴展（自選）：總循環次數控制/總循環時間控制6)可根據實際情況，設計其它功能。要求：要求：1） 設計思路清晰，給出整體設計框圖和總電路圖；2） 單元電路設計，給出具體設計思路和電路；3） 安裝 、調試電路；4） 寫出設計報告。二、進度安排第一周：第一周：周一：課題內容介紹和查找資料；周二周三：方案設計，電路仿真，周三下午檢查設計方案及仿真結果；周四周日：周四上午領元器件；安裝、調試電路；第二周：第二周：周一周三：安裝、調試電路；周四：驗收電路，收元器件，整理實驗室，撰寫設計

3、報告，打印相關圖紙；周五：答辯，收設計報告。三、參考資料1、賈立新，王涌.電子系統設計與實踐(第 2 版).清華大學出版社.2011.22、謝自美. 電子線路設計、實驗、測試(第 3 版).華中科技大學出版社.2013.83、湯山俊夫.數字電路設計與制作.科學出版社.2005.4目錄一一 課程課程設計設計的的任務要求任務要求1二二 設計方案設計方案1三三 單元電路（子模塊、子程序）單元電路（子模塊、子程序） 23.1 倒計時模塊設計23.2 六進制計數模塊設計33.3 預置數模塊設計33.4 二極管顯示模塊43.5 總循環次數控制模塊設計53.6 電路總圖 5四四 系統仿真系統仿真/ /測試測

4、試6五五 電路安裝調試電路安裝調試 6六六 元件清單元件清單7七七 總結總結81 1一、課程設計的任務要求：本次課程設計的任務要求是設計并制作計并制作一個簡易順序控制器，執行機構按一定的加工程序步驟執行，執行機構的加工程序步驟為六步，第一步 4 秒，第二步 7 秒，第三步為 9 秒，第四步為 14 秒，第五步為 17 秒，第六步為 21 秒，按順序依次動作。同時用顯示器顯示順序控制器的各步加工時間，用發光二極管顯示控制器的各道工序，用顯示器顯示加工步數，擴展功能選用總循環次數控制。二、設計方案：根據本次課程設計的任務要求，將設計電路分為二位十進制倒計時模塊，同時執行機構的加工程序分為六步，需要

5、一個六進制計數模塊，同時還要有預置數模塊和總循環次數控制模塊。在倒計時模塊使用兩個 192 計數器分別代表十位和個位，將個位 192 計數器的借位端與十位 192 計數器的減法計數端相連，兩 192 計數器都為 0 同時發出借位信號時，通過邏輯電路使其由預置數模塊置數，并且給六進制計數模塊提供信號使其計數。在六進制計數模塊采用 161 計數器，使用一兩輸入與非門輸入與 Qb、Qc 相連，輸出與其置數端相連，使其進行 16 的循環。當六進制計數模塊每置一次數，即完成一次循環，那么在總循環次數控制模塊使用 192 計數器便以六進制計數器的置數信號為輸入信號進行減法計數，將192 計數器的借位端接非

6、門與倒計時模塊的兩 192 計數器清零端相連，當總循環次數控制模塊 192 計數器為 0 時，倒計時模塊兩 192 計數器清零，將電路停止。二位十進制倒計時模塊六進制計數模塊預置數模塊總循環次數控制模塊借位信號數碼管顯示倒計時數碼管顯示步驟數數碼管顯示循環次數CP1 2三、單元電路（子模塊，子程序）3.1.倒計時模塊設計對于倒計時模塊的設計采用了兩片 74LS192 芯片，分別代表個位和十位，將個位 192計數器的借位端與十位 192 計數器的減法計數輸入端相連，然后將個位 192 計數器的減法計數輸入端接入 1Hz 脈沖，這樣便實現了兩位數的倒計時。使用或門將兩 192 計數器的借位端連入，

7、輸出與兩置數端相連，當十位和個位都為 0，此時電路通過預置數模塊將預置數置入。74LS192 芯片功能表如下圖：表 1倒計時模塊電路圖如下：圖 11 33.2.六進制計數模塊六進制計數器的設計使用了 74LS161 芯片，將計數器預置數為 1，使用或非門當輸出為 0110，下一信號到來時將重新置數為 0001，完成六進制計數循環，如圖所示。圖 23.3.預置數模塊設計根據此次課程設計任務要求，預置數模塊應當完成六步不同的置數，當六進制計數器顯示步數為 1 時，此時倒計時模塊正在進行 4s 的減法計數，而預置數模塊輸出應為00000111，即十進制數 7。由此可以列出預置數模塊輸出真值表；表 2

8、據真值表可得：D0=m1+m2+m4+m5;D1=m1+m4;D2=m1+m3+m4+m5;D3=m2;D4=m3+m4;D5=m5;1 4其電路圖如下圖所示：圖 33.4.二極管顯示模塊在以上電路基礎上可以添加發光二極管以顯示加工工序如下圖：74LS138 的輸入有六進制計數模塊提供圖 41 53.5.總循環次數控制模塊總循環次數控制模塊設計使用了一個 74LS192 芯片，使用一非門將六進制計數模塊的置數端與 192 計數器的減法計數端相連，當六進制計數器模塊完成一次循環重新置數時，192 減法計數器同時開始計數，現隨機將 192 減法計數器預置數為 4，將其借位端通過邏輯電路與倒計時模塊

9、的兩 74LS192 清零端相連，當總循環次數控制模塊的 192 計數器為 0時，由借位信號控制清零端，實現總循環次數控制，循環電路停止。電路如下圖所示：圖 53.6.電路總圖將各模塊電路相連，得到電路總圖如下。1 6四、系統仿真/測試：使用 Mulsitim 軟件仿真，將循環次數置為 4，電路功能全部實現，仿真結果正常。五、電路安裝調試：首先對本次課程設計所使用的數字電路實驗箱功能分布進行了解。將所使用的芯片全1 7部使用檢測儀進行檢測，沒有發現問題，然后將芯片小心安裝到對應區域，接下來依照電路圖按各模塊分步接線。安裝完成后進行調試，主要檢查導線接觸是否良好，芯片管腳是否正常。在安裝調試過程

10、中我遇到了一些問題，如數碼管沒有接電源，數碼管 A、B、C、D 輸入接反，好在及時發現沒有耽誤太多時間。由于之前對于 192 芯片使用不多，導致再安裝過程中不太熟悉一些端口的接法，在翻閱查看了相關書籍后解決了問題。在調試過程中還發現了循環次數遞減比步驟數超前一步，即當開始第六步計數時循環次數已進行一次減法計數，雖然仍能完成循環次數的控制，但面對這一問題我們還是及時修改了電路，增加了一與非門和非門，將問題解決。1 8六、元件清單：名稱型號數量十進制同步加/減計數器74LS19233 線-8 線譯碼器74LS1381十進制同步計數器74LS1612四 2 輸入正或門74LS324六反向器74LS0

11、42四 2 輸入與非門74LS001七、總結：在本次為其兩周的課程設計中我學到了許多以前在課堂和實驗中不太了解的知識，收獲了很多東西。當我剛接到課題時完全是一頭霧水，因為這比從前課堂所講的內容明顯復雜一些，對于要如何實現簡易順序控制器的功能，如何選取元器件都沒有把握。于是我借著這次機會重溫一部分了本學期所學知識，在對所學知識進一步鞏固之后初步畫出了一份電路圖，但在 Multisim 軟件上進行方針時卻出了許多錯誤。因為初次使用軟件仿真，許多功能也不熟悉，有的參數不知道如何設定，許多芯片的管腳接法也有問題，在經歷了多次失敗后終于逐步將錯誤一個個修復，電路的功能也基本實現。在對一些不太理想的細節部

12、分進行處理后終于完成了一份較為合理的電路圖。領取器件之后便開始了緊張安裝工作，這樣復雜的電路所用的電線和芯片非常多，極容易出現問題導致電路不能正常工作，雖然在安裝時已經非常小心，但還是出現了問題，幾十上百根逐個排查又很費時間，在條件允許的情況下索性直接拆掉重接，最終安裝調試成功。在這兩周時間中，我時不時就會遇到問題難以解決，但我還是堅持下來，在查閱相關資料并同老師同學交流后將問題和困難逐個排除，也許我設計的電路并不完美，還有許多可以改善的地方，但這次課程設計的經歷依然使我受益匪淺，在幫助我鞏固所學知識的同時又培養了我處理解決問題的能力，1 9認識到自己許多方面存在的不足，加深了我對本專業的認識，相信這些都會對我今后的學習工作起到幫助