数电课程设计

——基于数字芯片控制的直流电机测速控速平台。

学院：电气学院。

专业班级：电仪09—3班。

姓名：朱学政。

学号： 310908050329

目录。第一章课程设计要求、目的及意义3

1.1 设计内容3

1.2 设计要求3

1.3 设计目的及意义3

第二章系统总体方案设计4

2.1 工作原理4

2.2 功能模块设计4

第三章硬件设计6

3.1 硬件电路设计框图6

第四章软件设计与调试8

第五章总结10

参考文献11

第一章课程设计要求、目的及意义。

本课题以数字芯片（ne555，cd4511,74ls160,74ls00,74ls151,）为核心，利用3位八段数码管，设计的一个直流电机测速控速平台。要求有以下功能：

1.1.1可以对直流电机转的圈数进行计数，完成基本的计数功能；

1.1.2实现对直流电机转数的测量（每秒所转的圈数）；

1.1.2通过序列号发生电路产生pwm波进行直流电机转数的控制；

1.2.1确定系统设计方案；

1.2.2完成必要的参数计算与元器件选择；

1.2.3完成应用软件设计；

1.2.4进行系统的硬件设计；

1.2.5进行单元电路序的调试；

1.2.6写出使用说明书。

1.3.1 巩固，加深和扩大对数字电子应用的知识面，了解常用数字芯片的原理，从而学会其具体的使用，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；

1.3.2学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法；

1.3.3 通过直流电机测速控速平台的制作，学习掌握在制作中用到的中小规模集成电路的作用及使用方法。

培养针对课题需要，选择和查阅有关手册，图标及文献资料的自学能力，提高组成系统，调试的动手能力；

1.3.4掌握multisim 、proteus软件的使用方法及**电路的设计。

一个基本的直流电机测速控速平台主要由显示部分，直流电机驱动部分，测速装置部分，pwm波发生装置等。该平台主要由cd4511,74ls160，数码管等构成显示单元，显示电机所转的圈数以及电机的转速；pwm波发生部分主要由74ls161,74ls151,74ls00，ne555构成的序列号产生装置，通过拨码开关来控制序列号中10的个数，从而模拟出pwm波控制电机的转速。电机驱动动部分由h桥驱动，通过红外对管捕捉脉冲对电机转速测量。

2.4.1 显示功能：该显示模块主要功能分为计数显示和测速显示，通过跳线帽切换。

计数显示：该显示部分主要通过74ls160十进制计数器，cd4511七段译码器和数码管组成，通过对时钟脉冲的累加达到计数显示功能，同时附有复位按钮，对计数器进行复位，该计数显示主要捕捉电机模块输出的脉冲，单纯的对脉冲进行累加。

测速显示：该显示部分除了同计数显示部分有相同的计数与显示模块外，其不同的是对计数器增加了定时清零功能，利用ne555构成的多问题触发器产生500ms的定时脉冲对计数器进行清零，从而实现对电机进行每秒多少转的测量。在这其中存在着一个难题，就是定时清零时，我们会看到数码管显示的断断续续，即会不断出现清零现象，为了解决这一问题，就必须要对计数器清零的同时对cd4511进行上锁，使在计数器清零时数码管显示保持不变，在下一个500ms脉冲到来时打开cd4511，使数码管显示此时的计数值，然后再次锁定cd4511，同时延时短暂时间再次对计数器清零。

在此的清零锁定我使用的是74ls160，短暂延时通过增加与非门个数实现。

2.4.2 电机驱动计数模块：该模块主要用于对直流电机的驱动和将电机转的圈数转换成脉冲数，提供给计数器。

驱动模块：该驱动模块使用的是h桥驱动，电路如图所示：

pwm1口控制电机的转速，输入pwm波，而pwm2口控制电机的正反转。

红外对管：该模块主要功能是将电机所转的圈数转换成脉冲数，提供给计数器计数。

2.4.3 电机控速模块：

该模块主要由74ls151,74ls161,74ls00，ne555组成，该模块主要负责产生序列号模拟pwm波，输入给pwm1口，控制电机的转速，可通过拨码开关来控制输出序列的01个数，从而改变pwm波的占空比。

根据项目要求，确定该系统的设计方案。硬件电路由3部分组成，即计数器显示部分，直流电机驱动部分，圈数转换成脉冲部分，pwm波发生部分。其电路设计框图如图所示。

直流电机测速控速平台。

计数显示模块。

模拟pwm发生模块。

电机驱动模块及转换模块。

在硬件准备完毕的基础上，需要进一步完善程序，也就是进入软件调试阶段。软件调试的主要部分是对硬件设计可行性的调试，在proteus上绘制设计图，同时在proteus上**运行等。

硬件设计可行性的调试应一个模块一个模块地进行，首先单独调试各功能子模块，检验各模块是否能够实现预期的功能，接口电路的控制是否正常等；最后逐步将各子模块连接起来总调。最后设计的电路为：

计数器显示模块。

模拟pwm波发生模块。

这次设计**我们用到了**软件proteus和multisim，从软件的安装到使用以及网上查阅资料等，我学到了很多课堂之外的专业知识。这次的设计最主要是数字芯片的应用，从控制到接口。技术是一个多学科的综合，要做到灵活应用需要自我学习各种辅助技术的应用。

能够将所学的知识应用到实践中去真是一件多么令人兴奋的事啊。

此次课程设计，我学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题的能力，出现差错的随机应变，和如何查阅相关资料，这些都让我受益非浅，我想在今后的课程设计包括毕业设计中，我更加有信心去很好的完成了。

这次另外的感受就是自己知识的匮乏，思考问题的不全面等，这激励了我要学好基础知识的同时要拓展知识面，增强自己的综合应用能力，这就是我要努力的方向。

张庆双编。电子技术基础技能线路实例。科学出版社。2024年。

华中工学院电子学教研室编。康华光主编。电子技术基础数字部分。第五版。北京。高等教育出版社。2024年。

华中工学院电子学教研室编。康华光主编。电子技术基础模拟部分。第五版。北京。高等教育出版社。2024年。

艾永乐，付子义主编。数字电子技术基础。第一版。中国电力出版社。2024年。

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