水泵启动停止逻辑控制电路设计与实验.docx
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水泵启动停止逻辑控制电路设计与实验
专题设计实验报告
(
题目:
水泵启动、停止逻辑控制电路设计与实验
学生姓名:
刘婷201120204044
张庆喆201120204050
专业:
通信工程
班级:
11—1
指导教师:
房建东
二〇一三年六月
一、组合逻辑专题设计题目
水泵启动、停止逻辑控制电路设计与实验
二、设计目的
⑴掌握基本组合逻辑电路的分析和设计方法,培养学习专业知识能力。
⑵掌握基本逻辑故障识别与诊断基本方法,培养分析问题、解决问题能力。
⑶掌握学习总结报告和设计说明书的基本书写方法,培养技术交流能力。
三、设计内容和要求
1.设计内容
某工厂蓄水箱由大小两台水泵ML和MS供水,水箱中设置了高、中、低三个水位检测元件C、B、A。
水面低于检测元件时,检测元件给出高电平;水面高于检测元件时,检测元件给出低电平。
现要求:
水位超过C点时,两台水泵停止工作;水位低于C点而超过B点时,小泵MS单独工作;水位低于B点而超过A点时,大泵ML单独工作;水位低于A点时,两台水泵同时工作。
试设计一个能够控制水泵启动、停止的逻辑控制电路。
2.设计要求
(1)查找资料,比较实现逻辑功能的几种设计方法(要求2种以上,主要根据器件选型不同来进行对比分析),理解原理,比较它们的优缺点,完成框架设计。
从设计任务逻辑抽象、设计方案选择、选取器件材料、设计制作、测试分析等方面归纳阐述并总结成文,列出参考文献目录清单。
(2)确定电路设计方案,绘制原理框图或流程图,简述所选电路设计方案的工作原理;根据设计要求,进行逻辑抽象、变量赋值,列出真值表;写出逻辑表达式;化简求出最简与或表达式。
(3)选择小规模/中规模/可编程逻辑器件,绘制完整实验电路原理图或接线图,说明主要元件在电路中的作用。
(4)搭建Multisim或MAXPlusII仿真电路,完成所设计逻辑电路的仿真测试。
(5)安装、调试实测电路,完成电路性能指标测试,记录并分析实验测试结果。
(6)得出结论(是否针对设计任务完成电路设计,通过什么方式验证设计的正确性,设计电路的性能如何,还可以在哪些方面做进一步改进等)。
(7)写出设计说明和实验报告,分析说明实验过程中出现故障的原因及排除方法。
(8)创意设计或自主扩展设计。
想一想自己的设计作品具有哪些方面的市场竞争力,是否可以通过进一步拓展和深化,开展项目开发,参加创新性设计,怎样才能销售出去等。
四、学习用仪器设备、器材或软件环境
(1)仿真所用设备、器材、软件环境
1.学习用仪器设备:
计算机;
2.学习用器材:
Multisim软件;
3.学习用软件环境:
Windows7系统、MicrosoftOffice2007。
(2)实验室实测所用设备、器材
序号
器材名称
型号
数量
1
二输入端四“与非”门
74LS00
2片
2
3线—8线译码器
74HC138
1片
3
数字电子电路实验箱
TPE—D6
1台
三.仿真实验原理
(一)方案一:
在Multisim软件中,与非门有二输入端、三输入端、四输入端等。
此方案需用三个三输入端与非门,两个二输入端与非门以及两个一输入端非门。
1、与非门
(1)与非门如图1所示
(2)逻辑表达式Y=(AB)’。
2、非门图1
图2
(1)非门如图2所示
(2)逻辑表达式Y=A’
(二)方案二:
74HC138有三个地址输入端A2,A1,Ao。
输出端Y0=A2’A1’A0’Y1=A2’A1’A0
Y2=A2’A1A0’Y3=A2’A1A0Y4=A2A1’A0’Y5=A2A1’A0Y6=A2A1A0’Y7=A2A1A0
令A=A2B=A1C=A0,若要得到Ms=【(A’B’C)’(ABC)’】’与Ml=[(A’BC)’(ABC)’]’
需将Y1和Y7接到与非门的输入端,输出端为Ms,将Y3和Y7接到另一个与非门的输入端,输出端为Ml。
四、组合逻辑电路的设计方法:
1、进行逻辑抽象:
A,用一个逻辑函数来描述这一因果关系,分析事件的因果关系,确定输入变量和输出变量;定义逻辑状态的涵义。
输入变量为A,B,C.用高低电平“1”“0”来控制,“1”表示水位低于A或B或C,“0”表示水位高于A或B或C。
输出变量为Ms与Ml,结果“1”“0”分别表示“水泵工作”“水泵不工作”.
B,根据以上的因果关系列出逻辑真值表:
四个开关控制一个照明灯,其真值表为(1-开关作用,灯亮,0-开关不作用,灯不亮)
A
B
C
Ms
Ml
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
※
※
0
1
1
0
1
1
0
0
※
※
1
0
1
※
※
1
1
0
※
※
1
1
1
1
1
逻辑函数式:
Ms=[(A’B’C)’(ABC)’]’
Ml=[(A’BC)’(ABC)’]’
五、仿真内容
(一)方案一:
a,仿真图如下图所示:
MsMl
电路图
MsMl
逻辑图
b,测试分析:
仿真结果如图:
MsMl
其结果的真值表与实验要求的真值表结果一致
方案二:
a,仿真图如下图所示:
MsMl
电路图
MsMl
逻辑图
b,测试分析:
仿真结果如图:
MsMl
其结果的真值表与实验要求的真值表结果一致
六、实验室实测过程
(一)方案一:
因为Ml=[(A’BC)’(ABC)’]’=[(BC)']',所以只需要两个与非门即可测出Ml。
用两个二输入端与非门实现A和B的非,用五个二输入端与非门实现与非,测出Ms。
连接好电路图后通过调节高低电平输入端,如图所示,对应的实验电路依次为:
B'C' Ml=0
B'C Ml=0
BC' Ml=0
BC Ml=1
A'B'C' Ms=0
A'B'C Ms=1
A'BC' Ms=※
A'BC Ms=0
AB'C' Ms=※
AB'C Ms=※
ABC' Ms=※
ABC Ms=1
1,用一片74HC138接成的3线-8线译码器
所接电路图为:
A'B'C' Ms=0 Ml=0
A'B'C Ms=1 Ml=0
A'BC' Ms=※ Ml=※
A'BC Ms=0 Ml=1
AB'C' Ms=※ Ml=※
AB'C Ms=※ Ml=※
ABC' Ms=※ Ml=※
ABC Ms=1 Ml=1
七、学习体会及遇到的主要问题
本实验中有两个输出,而在仿真中不能把两个输出同时接起来,每个仿真电路只能接一个输出,否则将会导致结果错误。
而译码器的G1、G2A、G2B端不知道该接什么,在作出任务十六的方案一之后才正确做出了此任务的方案二。
输入端接到译码器的ABC端的顺序同样是相反的。
在更改仿真图的过程中总是会导致程序关闭,在将仿真图复制到另一个新打开的Multisim文件中才能更改仿真图。
八、主要参考文献
1.清华大学电子学教研组编,《模拟电子技术基础》(第四版),高等教育出版社,2006.6。
2.内蒙古工业大学电子技术教研组编。
《电子技术(黄皮书)》。
3.清华大学电子学教研组编,《模拟电子技术基础辅导书》(第四版),高等教育出版社。
备注:
方案一实验室实测由张庆喆完成;
方案二实验室实测由刘婷完成;
仿真由张庆喆和刘婷共同完成;
实验报告撰写有刘婷完成。
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- 关 键 词:
- 水泵 启动 停止 逻辑 控制电路 设计 实验