游乐场“空中飞椅”控制电路.doc

电子课程设计
——游乐场“空中飞椅”控制电路
学院:电子信息工程学院
专业、班级:自动化121501班
姓名:
学号:
指导老师:任青莲
2014年12月
目录
一、设计任务与要求 3
二、总体框图 3
、模块说明 3
、设计思路 4
三、选择器件 4
、实验所需原件 4
、器件说明 5
四、功能模块 10
、脉冲模块 10
、计时模块 11
、水平位移模块 12
、竖直位移及最后10秒亮灯提示模块 12
五、总体设计电路图 13
、总体电路原理图 13
、Multism仿真结果 14
、硬件实验 17
六、课程设计心得体会 18
游乐场“空中飞椅”控制电路
一、设计任务与要求
本设计内容仅考虑如何实现对“空中飞椅”的控制,其电动装置不在设计之列。综合要求,设计任务如下:
控制飞椅在空中飞行时间仅为五分钟(即300秒);
0~100秒飞椅正方向旋转;100~200秒,飞椅反方向旋转;200~300秒飞椅再次正方向旋转;
在竖直方向上,实现有纵向位移,即:0~20秒,无纵向位移;20秒~40秒,有纵向位移;40秒~60秒,无纵向位移,60秒~80秒,有纵向位移,以此类推;
在五分钟里的最后10秒有灯光提示游客,游戏即将结束;
游戏结束,封锁电路,飞椅停止旋转。
二、总体框图

(1)脉冲模块:脉冲模块是由定时器555组成多谐振荡器而构成的,可以产生一定频率的脉冲。
(2)计时模块:计时模块是由三个74LS160芯片组合而成的三百进制计数器。
(3)正反方向旋转模块:此模块是进行水平位移的控制,其核心芯片是74LS138。
(4)纵向位移模块:主要是一个74LS160芯片组合。
(5)10秒倒计时模块:由4个74LS08芯片和2个74LS04芯片组成。

计时模块:首先需要设计一个三百进制的计时电路。该电路在计数300时进行封锁,使电路不再工作。而要使电路重新工作,必须设置清零端。时钟信号选择50赫兹,所以此计时电路具有异步清零功能。
正反方向旋转控制模块:该电路主要功能是进行选择,即选择正向旋转或是反向旋转。所以其核心器件应该是74LS138,即三线八线译码器。在选择时,正向旋转我们用X1表示,反向旋转用灯X2表示,当电路不再工作时,灯X1、X2均处于熄灭状态。
纵向位移控制模块:该部分电路应从计时部分电路考虑,即20秒就会出现一次变化,有纵向位移时,我们用灯X3来表示,每隔20秒,灯X3就会亮或灭一次,持续时间为20秒。
最后10倒计时控制模块:因为电路又与时间有关系,所以要看计时电路的选择。提示游客的灯用X4来表示。
脉冲模块:脉冲模块是由定时器555组成多谐振荡器而构成的,产生的频率由公式:f=1/(R1+2R2)C1计算而得。
三、选择器件

表1 实验所需元器件表
器件
型号
数量
十进制计数器
74LS160
3
三线八线译码器
74LS138
1
二输入与门
74LS08
4
非门
74LS04
6
与非门
74LS00
2
信号发生器
XFG1
1
单刀双掷开关
1

(1) 74LS160的逻辑符号

图1 74LS160的逻辑符号
表2 74LS160逻辑功能表
清零
预置
使能
时钟
预置数据输入
输出
工作
模式
CLR
LOAD
ENP ENT
CP
D3 D2 D1 D0
Q3 Q2 Q1 Q0
0
×
× ×
×
× × × ×
0 0 0 0
异步清零
1
0
× ×
↑
d3 d2 d1 d0
d3 d2 d1 d0
同步清零
1
1
0 ×
×
× × × ×
保持
数据保持
1
1
× 0
×
× × × ×
保持
数据保持
1
1
1 1
↑
× × × ×
保持
加法计数

图2 160是十进制计数器,内部原理
74LS160逻辑功能描述如下:
同步可预置数4位十进制加法计数器74LS160具有异步清零端,它具有数据输入端A、B、C和D,同步置数端,异步清除端和计数控制端ENT和ENP,为方便级联,设置了进位输出端RCO。当异步清零端=0时异步清零,当置数端=0,=1,CP脉冲上升沿时预置数。当==ENT=ENP=1时,电路工作在计数状态。当计数器计数值为9时,进位端RCO输出一个与端高电平部分相同宽度的高电平。详细功能如表2所示。
(2) 74LS138