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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子課程設(shè)計 電動機(jī)的啟?？刂破?院系：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師： 2014年 12月專心-專注-專業(yè)目錄一 設(shè)計任務(wù)與要求- 1二 總體框圖- 11. 前期思路-12. 中期思路-23. 最終思路-2三 選擇器件- 31. 器件種類-32. 器件邏輯圖與功能說明-4四 功能模塊- 111. 前期設(shè)計電路各模塊功能-112. 中期設(shè)計電路各模塊功能-133. 最終設(shè)計電路各模塊功能-15五 總體設(shè)計電路- 171. 最終設(shè)計電路圖-172. Multisim仿真結(jié)果圖-183. 硬件實驗感想-19六 51單片機(jī)設(shè)計思路- 201. 程序編譯設(shè)計

2、-202. 硬件仿真照片-22七 課程設(shè)計總結(jié)- 24八參考文獻(xiàn)- 24一設(shè)計任務(wù)與要求課程設(shè)計題目13設(shè)計5臺電動機(jī)的啟?？刂破鳎嚎刂破餍盘枮椋阂粋€啟動按鈕k1，一個停止按鈕k2，一個緊急停止按鈕k3，5臺電動機(jī)控制信號M1M2.控制要求如下：（1）每按一次啟動按鈕k1，從第1臺電動機(jī)開始，増序啟動一臺電動機(jī)。按下5次后，5臺電動機(jī)全部啟動運(yùn)行。（2）每按一次停止按鈕k2，從第5臺電動機(jī)開始，逆序停止一臺電動機(jī)。按下5次后，5臺電動機(jī)全部停止運(yùn)行。（3）在正常情況下，若按動停止按鈕k2一次都對所有正在運(yùn)行電動機(jī)的編號選最大的先停止運(yùn)行，其他狀態(tài)不變，若按啟動按鈕k1一次都對所有沒有運(yùn)行的電動

3、機(jī)的編號選最小的先啟動。（4）急停按鈕k3按下時，所有電動機(jī)都停止運(yùn)行。二總體框圖1前期思路框圖初期見到課題時第一反應(yīng)就是用74LS192，74LS138與SR鎖存器實現(xiàn)課程設(shè)計要求。如圖2-1可以看出，經(jīng)過計數(shù)、譯碼、保持三個狀態(tài)后可以控制電動機(jī)的順序啟動。每按動按鈕k1或k2時在器件74LS192實現(xiàn)加減計數(shù)，并通過74LS138將輸出電平經(jīng)SR鎖存器送給電動機(jī)信號。此過程中SR鎖存器可以保持電動機(jī)的初狀態(tài)。經(jīng)過multisim仿真后發(fā)現(xiàn)，該思路可以很容易實現(xiàn)五臺電動機(jī)的依次啟動，但是若想實現(xiàn)電動機(jī)的逆序停止是非常難實現(xiàn)的。因為若相同的模塊級聯(lián)后會發(fā)生沖突，并且會對電動機(jī)產(chǎn)生影響。而且由于

4、電路中使用了SR鎖存器，鎖存器有保持初始狀態(tài)的功能，若要依次改變電動機(jī)狀態(tài)（開啟或停止），必須對SR鎖存器的S,R端口改變輸入狀態(tài)，這就增加了電路的按鈕個數(shù)，與設(shè)計要求發(fā)生沖突。時鐘脈沖保持狀態(tài)器譯碼控制器計數(shù)顯示器電動機(jī)圖2-1 前期思路框圖所以為了更高的滿足設(shè)計要求，應(yīng)該改進(jìn)思路與方法。2中期思路框圖 在第一個條件可以滿足的前提下，進(jìn)一步考慮如何才能實現(xiàn)逆序停止電動機(jī)。中期思路設(shè)計中我考慮到信號（高低電平信號）可以在五臺電動機(jī)中順序或逆序移動，所以我想到應(yīng)用移位寄存器具有移動高低信號的功能。如圖2-2中可以看出通過移位控制器來控制電動機(jī)的一次啟動，中期我使用了兩個74LS164移位寄存器與

5、異或門，k1按下時給第一個74LS164芯片觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)電動機(jī)的依次啟動，k2按下時給第二個74LS164芯片觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)電動機(jī)的逆序停止，而在清零端設(shè)置一個k3就可以完成緊急停止按鈕。這樣在四項要求中就完成了三項。但是第三個要求還沒有達(dá)到設(shè)計要求，所以此電路圖應(yīng)該進(jìn)一步完善。移位控制器（1） 電動機(jī)時鐘脈沖輸出端控制器 移位控制器（2）圖2-2 中期思路框圖3最終思路框圖設(shè)計思路框圖如圖2-3所示。移向控制器計數(shù)顯示器時鐘脈沖電動機(jī)移位控制器（1）移位控制器（2）移位控制器（3）圖 2-3 最終思路框圖 經(jīng)過前兩次的設(shè)計思路，我對中期的電路進(jìn)行較大改動。在圖2-3的設(shè)計框圖中，我使用了三

6、個74LS194雙向移位寄存器，SR鎖存器與非門組成了電動機(jī)啟停控制電路。74LS194寄存器具有雙向移位功能，正是利用這個功能可以滿足在任意時刻控制電動機(jī)的啟停。連接電路時我利用或非門組成了SR鎖存器，從而控制74LS194的S0與S1端的電平，這樣就可以控制電動機(jī)右移啟動左移停止功能。并在清零端添加開關(guān)k3，來滿足最后的設(shè)計要求。為了能更加清楚地顯示電動機(jī)的啟動個數(shù)，再設(shè)計的最后我加入了LED數(shù)碼管顯示功能。通過74LS148優(yōu)先編碼器對點(diǎn)電動啟動個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，并用LED進(jìn)行顯示啟動個數(shù)。這樣能更加明了的控制電動的啟停了。 三選擇器件1.器件種類 前期使用器件如表3-1中包括VCC，時鐘脈

7、沖，74LS192,74LS138，非門，或非門，開關(guān)與LED數(shù)碼管。表3-1 前期使用器件表器件參數(shù)個數(shù)VCC直流5V2個時鐘脈沖5V 1KHZ1個74LS192加減計數(shù)器1個LED數(shù)碼管7段共陰極數(shù)碼管1個74LS1383-8譯碼器1個74LS04非門5個74LS02或非門10個燈泡2.5V5個開關(guān)（A）單擲開關(guān)1個開關(guān)（E）單刀雙擲1個中期使用器件表3-2 中期使用器件表器件參數(shù)個數(shù)VCC5V1個時鐘脈沖5V 1KHZ1個74LS164串入并處移位寄存器2個74LS136異或門5個燈泡（代替電動機(jī)）5V5個開關(guān)（PB-NO）復(fù)位開關(guān)1個如表3-2中包括VCC，時鐘脈沖，74LS164，異

8、或門與開關(guān)。最終設(shè)計使用器件表3-3 最終使用器件表器件參數(shù)個數(shù)VCC5V5個時鐘脈沖5V 1KHZ1個74LS194雙向移位寄存器3個74LS04非門8個74LS148優(yōu)先編碼器1個LED數(shù)碼管7段共陰極數(shù)碼管1個74LS02或非門2個燈泡（代替電動機(jī)）5V5個PB-NC復(fù)位開關(guān)10個PB-NO復(fù)位開關(guān)3個如表3-3中包括VCC，時鐘脈沖，74LS194,74LS148，非門，開關(guān)與LED數(shù)碼管。2.器件邏輯圖與功能說明 .前期邏輯器件圖如圖3-4所示為VCC：為電路提供直流電源，并且產(chǎn)生高電位。如圖3-5所示為時鐘脈沖：脈沖信號是一個按一定電壓幅度，一定連續(xù)發(fā)出的脈沖信號。 圖3-4 VC

9、C 圖3-5 時鐘脈沖如圖3-6所示為74LS192邏輯圖，其前期設(shè)計電路中的功能為：在前期設(shè)計中74LS192起到了加法計數(shù)的功能，記下按鈕k1按下的次數(shù)，并將高低電平信號傳遞通過QA,QB,QC,QD傳遞給芯片74LS138。 圖3-6 74LS192邏輯圖表3-7 74LS192功能表 如表3-7所示為74LS192的功能表。如圖3-8所示為74LS138邏輯圖，在該電路的功能為：通過74LS192傳遞的電平信號，經(jīng)過74LS138的A,B,C的輸入端控制其輸出的高低電平變化。 圖3-8 74LS138邏輯圖如表3-9所示為74LS138功能表，其中G1與s1、G2A與s2、G3B與s3

10、、A0與A、A1與B、A3與C一一對應(yīng)。 表3-9 74LS138功能表如圖3-10與3-11所示分別為非門和或非門，其功能非門：輸入端信號取反。 或非門：在此電路中或非門起到了構(gòu)成SR鎖存器作用，將74LS138輸出端的信號保持，使電動機(jī)保持工作狀態(tài)。 圖3-10 非門 圖3-11 或非門中期器件邏輯框圖 如圖3-12所示為74LS164邏輯圖，其功能為：在每一個脈沖上升沿時刻都會在輸出端依次置入1或0.從而控制電動機(jī)的啟動與停止。 圖3-12 74LS164邏輯圖表3-13 74LS164功能表 如表3-13所示為74LS164的功能表。如圖3-14所示為異或門，其功能為：兩個輸入端信號相

11、同時輸出為0。若兩個輸入端信號不同時輸出端為1。 圖3-14 異或門 表3-15 異或門真值表如表3-15所示為異或門的真值表。最終設(shè)計器件框圖 如圖3-16所示為74LS194的器件圖，其功能為：可以通過控制S0、S1端口的輸入電平，控制74LS194的左移與右移功能，這樣就能控電動機(jī)順序啟動與逆序停止。圖3-16 74LS194邏輯圖 表3-17 74LS194功能表如表3-17所示為74LS194的功能表。如圖3-18所示為74LS148邏輯圖，在該電路中的功能為：將 8 條數(shù)據(jù)線（07）進(jìn)行 3 線(4-2-1)二進(jìn)制優(yōu)先編碼，即對最高位數(shù)據(jù)線進(jìn)行。通過優(yōu)先編碼來控制LED數(shù)碼管的顯示

12、。圖3-18 74LS148邏輯圖 表3-19 74LS148功能表 在表3-19中 I0I7與 D0D7依次對應(yīng)。 四功能模塊1.前期設(shè)計電路模塊圖4-1為前期設(shè)計的電路圖。該電路僅僅可以完成課程設(shè)計的第一個要求：沒按動開關(guān)k1（A）時電動機(jī)順序啟動。 圖4-1 前期電路圖各模塊功能說明：計數(shù)模塊計數(shù)模塊如圖4-2所示。圖4-2 計數(shù)模塊每按動開關(guān)k1（A）會在UP端產(chǎn)生脈沖，此時計數(shù)器會記下一個數(shù)，通過QA、QB、QC、QD輸出端輸出給下一個芯片，此時LED會顯示出相應(yīng)的數(shù)字。傳輸模塊傳輸模塊如圖4-3所示。圖4-3 傳輸模塊74LS192輸出端輸出的信號送入74LS138的輸入端，經(jīng)過3

13、8譯碼器的選擇編譯來控制輸出端的電平信號。鎖存模塊鎖存模塊如圖4-4所示。圖4-4 鎖存模塊利用SR鎖存器的保持功能實現(xiàn)電動機(jī)的持續(xù)啟動，這樣就可以實現(xiàn)電動機(jī)的順序啟動。通過前期的設(shè)計與思考中，我發(fā)現(xiàn)若要更好的實現(xiàn)電動機(jī)的啟?？刂茟?yīng)該在電路中加入移位寄存功能的芯片，所以我在中期時完善了前期的想法。2.中期電路設(shè)計模塊 圖4-5為中期設(shè)計電路圖。 圖4-5 中期電路圖經(jīng)過思路完善該電路可以實現(xiàn)5臺電動機(jī)的順序開啟與逆序停止，但滿足不了中間狀態(tài)的任意開啟與停止功能。各模塊功能說明移入模塊 圖4-6 移入模塊移入模塊如圖4-6所示，每按動啟動開關(guān)k1（A）與停止開關(guān)k2（B），74LS164依次移入

14、1，用來控制電動機(jī)的開斷?？刂戚敵瞿K圖4-7 控制輸出模塊 控制輸出模塊如圖4-7所示。經(jīng)過異或門對移入電平信號的處理，控制電動機(jī)的啟停，當(dāng)異或門的輸入端電平相同時，電動機(jī)停止。輸入端電平不同時，電動機(jī)啟動。經(jīng)過對前期電路的處理與完善電路可以完成設(shè)計要求的前兩項與最后一項，但對于中間時刻的啟停控制還需要進(jìn)一步的思考。在單向移入時可以滿足順序啟動與逆序停止。如果是使用可以實現(xiàn)左移右移的移位寄存器是否可以實現(xiàn)設(shè)計要求呢？所以在最終的設(shè)計中以滿足第三個要求為主。3.最終設(shè)計電路圖 圖示4-8為最終電路圖。 圖4-8 最終電路圖 前兩次的設(shè)計實踐后，在最后的設(shè)計電路中可以基本的滿足課程設(shè)計的四個要求

15、。為了能更人性的顯示出電動機(jī)的啟動個數(shù)，我還加入了LED顯示計數(shù)功能，這樣就可以清楚地顯示啟動了幾臺電動機(jī)，用來滿足自己的工作需要。各模塊功能說明：保持模塊圖4-9 保持模塊 使用或非門構(gòu)成SR鎖存器為74LS194的S0，S1端提供電平，用來控制芯片的左移與右移功能。保持模塊如圖4-9所示。雙向移位模塊圖4-10 雙向移位模塊通過控制S0，S1 端口的高低電平來控制74LS194的左移與右移功能，并且該三個芯片級聯(lián)構(gòu)成可以循環(huán)右移與循環(huán)左移的功能。這樣在開始工作時只要在置數(shù)端置入恰當(dāng)?shù)某跏紨?shù)值就可以滿足課設(shè)要求。沒按動啟動按鈕k1（A）就會順序啟動一臺電動機(jī)，每按動停止按鈕k2（B）就會逆序

16、停止一臺電動機(jī)，這樣就可以實現(xiàn)在任意時刻的啟?？刂乒δ堋ｋp向移位模塊如圖4-10所示。急停模塊（清零模塊） 圖4-11 急停模塊只要清零端有效就會清零，這樣所有運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)都會停止，即只要k3（C）閉合就會清零，所有電動機(jī)都會停止工作。急停模塊（清零模塊）如圖4-11所示圖4-12為計數(shù)顯示模塊圖4-12 計數(shù)顯示模塊 通過對電動機(jī)的啟動個數(shù)來加以計數(shù)，能更清楚的反應(yīng)電動機(jī)的工作狀態(tài)。五總體設(shè)計電路1.最終設(shè)計電路圖 如圖5-1為最終電路圖。 圖5-1 設(shè)計電路圖2.multisim仿真結(jié)果圖如圖5-2為開關(guān)K1按動一次或開關(guān)K1按動五次后又按動開關(guān)K2四次的仿真圖。圖5-2 仿真電路圖 如圖

17、5-3所示為開關(guān)K1按動兩次或開關(guān)K1按動五次后又按動K2三次的仿真結(jié)果。 圖5-3 仿真電路圖如圖5-4所示為開關(guān)K1按動5次的仿真結(jié)果。 圖5-4 仿真電路圖3.硬件實驗感想 通過硬件實驗，從軟件仿真到硬件的實現(xiàn)要比想象的難得多，在芯片的選擇和電路的連接時都需要耐心與細(xì)心，不可以有一點(diǎn)馬虎，只要有一接線與管腳端接錯就會影響到整個電路正常工作。 經(jīng)過硬件試驗后，會讓自己對自己設(shè)計的電路有一個更深的了解，不僅僅停留在multisim軟件的仿真層次，而是對整個電路的工作狀態(tài)與電路功能有更直接的認(rèn)識。所以硬件實驗對于設(shè)計到實現(xiàn)是十分重要的。六51單片機(jī)設(shè)計思路 由于用multisim最終仿真的電路

18、圖在硬件仿真時較為難實現(xiàn)，所以考慮到經(jīng)濟(jì)節(jié)約與簡單方便等方面，下面我應(yīng)用了51單片機(jī)進(jìn)行了該課題設(shè)計。1.程序編譯設(shè)計#include #include #define uchar unsigned charsbit K1 = P14;sbit K2 = P15;sbit K3 = P16;sbit P27=P27;uchar num;unsigned char code s56=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92; 、/定義數(shù)組用來顯示電動機(jī)的啟動個數(shù)/void delay(unsigned int n) /定義一個延時函數(shù)/ unsigned char i,j; w

19、hile(n-) for(i=0;i20;i+)for(j=0;j30;j+); void main(void)unsigned char i; /LED數(shù)碼管顯示程序/P27=0; P0=0xfe;while(1)if(!K1) delay(0x10); if(!K1) num=num+1; while(!K1); if(!K2)delay(0x10);if(!K2) num=num-1; while(!K2); if(!K3) delay(0x10); if(!K3) num=0; while(!K3); if(num5) num=5; P0=s5num; if(!K1) /K1 K2 K3 控制啟停程序/delay(0x10);if(!K1)P0 = _iror_(P0,1);if(P00x07)P0=0x07;while(!K1);if(!K2)delay(