药品包装控制器 3.docx
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药品包装控制器 3.docx
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药品包装控制器3
湖南工程学院
课程设计
课程名称数字电子技术
课题名称药品包装控制器
专业自动化
班级1002
学号20
姓名黄果
指导教师杨四秧
2012年12月21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:
药品包装控制器
专业班级:
自动化1002班
学生姓名:
黄果
学号:
20
指导老师:
杨四秧
审批:
任务书下达日期2012年12月10日
设计完成日期2012年12月21日
设计内容与设计要求
一、任务与要求:
设计并制作一个药品包装控制器,要求如下:
1、药品包装分为瓶、盒与箱三部分,按顺序依次计数:
24片为一瓶,12瓶为一盒,36盒为一箱。
2、用显示器显示片、瓶、盒各步数量。
(用倒计时方式)。
3、用一位显示器显示箱数。
4、功能扩展(自选)
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、电阻、电容及插接用面包板、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507、508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。
一、设计总体思路与基本原理…………………………………………………1
1.1设计思路……………………………………………………………1
1.2基本原理……………………………………………………………1
1.3总体框图……………………………………………………………2
二、单元电路的设计…………………………………………………………2
2.124计数器的设计…………………………………………………2
2.212计数器的设计…………………………………………………5
2.336计数器的设计…………………………………………………6
2.4箱计数器的设计…………………………………………………7
三总电路的设计……………………………………………………………9
四、安装、调试步骤与故障诊断……………………………………………10
五、故障分析与电路改进……………………………………………………10
六、总结与体会………………………………………………………………11
七、附录………………………………………………………………………12
7.1材料清单…………………………………………………………12
八、参考文献…………………………………………………………………12
九、课程设计成绩评分表……………………………………………………13
一、设计总体思路,基本原理和框图
1.设计思路
该药品包装控制器具有自动进位的功能,药品包装分为瓶、盒与箱三部分。
24片为一瓶,12瓶为一盒,36盒为一箱。
用显示器显示片、瓶、盒各步数量(用倒计时方式)24片显示可由两片数码管显示器组成,由两片十进制可逆计数器74LS192芯片进行选择显示;再连接一个与非门。
12瓶和36盒的显示方法与24片一样。
药品的箱数可用一片74LS160芯片来显示,连接一个与门,74LS160是十进制计数器。
2.基本原理
计数显示电路
24片计数器采用两片十进制可逆计数器74LS192进行选择显示(高位片置入0010,低位片置入0100),74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,芯片的控制置数端使其每次从24开始倒计数,计数脉冲由实验仪上标准方波信号源提供,并通过试验仪上的译码显示器显示出来;芯片的加计数端UP端接高电平,芯片的清除端CLR接低电平。
实现倒计时功能。
两片芯片的高位片的减计数端DOWN与低位片的非同部借位输出端BO相连,实现借位功能。
芯片再连接一个与非门74L00来控制循环。
12瓶和36盒的置数方法与24片类似。
药品箱数由用一位显示器74LS160来显示,实现向上计数。
控制置数端使其从1开始计数。
接入一个与门,与门和36盒计数器的与非门相连,来输入脉冲。
并通过试验仪上的译码显示器显示出来。
3.总体框图
显示
显示
24计数器
12计数器
信号发生器
显示
箱计数器
显示
36计数器
二、单元电路设计(各单元电路图)
(1)24进制减法计数器
“24进制计数器”采用两片十进制可逆计数器74LS192同步预置数构成,控制置数端使其每次从24开始倒计数。
高位片的ABCD置入0100,低位片的ABCD置入0010。
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芯片脉冲由外信号控制,十位的脉冲由个位的192芯片同步借位输出端BO提供。
脉冲接在低位片的减计数端,当两块芯片显示为0时,通过与非门预置一个数来实现循环。
数字的显示是通过74LS47译码器和显示管来实现的。
74LS192的外部引脚图如下:
74LS192的功能表如下
图中:
LOAD'为置数端,UP为加计数端,DOWN为减计数端,CO'为非同步进位输出端,BO'为非同步借位输出端,A、B、C、D为计数器输入端,CLR为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
一个十进制计数器只能显示0~9十个数,为了扩大计数器范围,常用多个十进制计数器级连使用。
同步计数器往往设有进位(或借位)输出端,故可选用其进位(或借位)输出信号来驱动下一级计数器
下图是由74LS192利用进位输出控制高一位的加计数端构成的加数级连示意图
图2.1.124进制减法计数器
(2)12进制减法计数器
原理如24进制计数器,具体电路图如下所示。
此时74LS192芯片的置数输入端置入12,控制置数端使其每次从12开始倒计数。
高位片的ABCD置入1000,低位片的ABCD置入0100。
它们之间是通过BO端进行借位的,高位片的减计数端接低位片非同步借位输出端BO,从低位到高位一级一级的借位。
芯片的加计数端UP接高电平,清除端CLR接地。
数字的显示是通过74LS47译码器和显示管来实现的。
图2.12 12进制减法计数器
(3)36进制减法计数器
原理如24进制计数器,具体线路图如下所示此时74LS192芯片的置数输入端置入36,控制置数端使其每次从12开始倒计数。
高位片的ABCD置入1100,低位片的ABCD置入0110。
它们之间是通过BO端进行借位的,高位片的减计数端接低位片非同步借位输出端BO,从低位到高位一级一级的借位。
芯片的加计数端UP接高电平,清除端CLR接地。
数字的显示是通过74LS47译码器和显示管来实现的。
图2.13 36进制减法计数器
(4)箱计数器
图2.14 箱计数器
这个单元由一个十进制计数器74LS160和一个与门构成。
74LS160是TTL集成同步十进制计数器,如图所示,置数输入端都接低电平,置数端与清零都接高电平,ENP=ENT=1时CP端输入计数脉冲时,计数按照8421BCD码的规律进行十进制加法计数。
74160十进制计数器
(1)74160的引脚图
(2)74160的功能表
它的主要功能为:
异步清除:
当CLK=0时,无论有无CLK,计数器立即清零,QD-QA均为0,称为异步清除。
同步预置:
当LOAD=0时,在时钟脉冲上升沿的作用下,QD=D,QC=C,QB=B,QA=A。
当使能端ENP=ENT=1时,计数器计数。
锁存:
当使能端ENP=0或ENT=0时,计数器禁止计数,为锁存状态
三、总电路设计(总电路图)
如图总电路由六个74LS192芯片和一个74LS160芯片构成,有三个与非门来循环置数,还有一个与门置数。
两个单元之间通过借位来实现,数字的显示由7段共阴显示器显示,总共一起四个单元构成了一个药品包装控制器。
四、安装、调试步骤
安装前先检查导线,选用连接良好的导线用于接线时使用;然后再检查芯片引脚有无短路,芯片有无损坏,连接处有无接触不良等。
最后按照电路图进行连接。
电路由四个部分组成,分部来完成。
首先,先连接24片计数器部分,并使其与显示器相连,再接好电源。
把与非门连到“LOAD”端,反馈置数,并观察显示器,最后接上脉冲。
当显示器能够显示正确的数字并达到倒计数功能时,再继续下一步,如果不能正确显示,就要检查线路是否连正确,电路的引脚有无错接和漏接,互碰等情况。
其次,连接12瓶,36盒计数器,方法与24片计数器类似。
最后接1箱计数器,把与门连到芯片的“CLK”端。
当显示器能够显示正确的数字并达到倒计数功能时,再继续下一步如果不能正确显示,就要检查线路是否连正确。
紧接着,断开电源,连接数据选择器和逻辑电路图,全部连好后,再接通电源,观察显示器上的数字。
最后再把四个部分连接起来,按照这样的步骤,第一次接线时连接24片显示的时候没有出错,可是连接完发现有显示器显示的数字不完整还发生了错码,由于接线过于紧密,考虑到元件接线布局。
没办法只得拆线从头开始, 最后重复接了几次,终于调试成功。
五、故障分析与电路改进
故障产生的原因很多,情况也很复杂,本实验产生故障的原因主要有以下几种:
(1)芯片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。
常用的故障排除方法:
(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,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)短路法:
用万用表测量拐角对地无电压。
(4)断路法:
把稳定的电压接入一带故障的电路,使输出电流过大,我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。
(5)分部检测法:
电路分四个单元块,分别断开各个单元连接点,接入脉冲看是否有相应的显示结果。
六、总结与体会
经过两周的数字电子技术课程设计,加强了自己的理论水平提高了自己的动手能力。
在制作电路的过程中更是学到了许多实践经验如电路板的布线、元器件的识别和整机的调试等各方面的经验。
学到了许多课本上没有的知识得到了很大的锻炼。
本次实习主要是软件设计和调试,电路较为复杂,我们小组做的是药品包装控制器,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,还有没显示。
由于接线比较多难以查看,不得不拆了重新来,经,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,要按部就班一步一步来,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,这两周的收获很多,不仅学到了知识提高了动手能力还修炼了我的毅力。
认真正确对待每一件事,总会有很多的收获。
七、附录
1.元件清单
十进制同步计数器74S160一片
十进制可逆计数器74LS192 六片
四2输入正与门74LS08三片
四2输入正或门74LS00一片
八段共阴显示器七个
电路板一块
导线若干
八、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。
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(10%)
硬件设计或软件编程完成情况(10%)
硬件测试或软件调试结果*(10%)
设计说明书质量(10%)
设计图纸质量(10%)
答辩汇报的条理性和独特见解(10%)
答辩中对所提问题的回答情况(10%)
完成任务情况(10%)
独立工作能力(10%)
出勤情况(10%)
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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