【正文】 在電路設(shè)計(jì)方面，也查閱了資料文獻(xiàn)。把以前學(xué)到的很多知識(shí)都重新溫習(xí)了一遍。一種是基于 IC74163 的進(jìn)給控制系統(tǒng)，還一種是基于 IC74191 的進(jìn)給控制系統(tǒng)。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。圖 4D 觸發(fā)器 741755 的邏輯符號(hào) 圖 4D 觸發(fā)器 74175 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3631 4D 觸發(fā)器 74175 功能表 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 [14]對(duì)圖 所示的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊虛擬邏輯分析儀圖標(biāo)，打開 Clock setup 對(duì)話框，調(diào)節(jié)內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置，使 Internal clock rate =2Hz；通過編程開關(guān)設(shè)定進(jìn)給量，接通電源后，按轉(zhuǎn)換開關(guān)[X]鍵，發(fā)出位置檢測負(fù)脈沖信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開始工作，虛擬數(shù)字邏輯分析儀得到的各點(diǎn)波形。圖 是 74175 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖 IC74191 邏輯符號(hào)表 3621 是 IC74191 功能表。無清零端，異步可置數(shù)。同時(shí)定時(shí)開關(guān) S2 將進(jìn)給脈沖分配器置成 QUQVQW=110，當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，位置檢測電路便會(huì)發(fā)出進(jìn)給啟動(dòng)負(fù)脈沖信號(hào) Ust 該信號(hào)通過 7410 構(gòu)成的 RS 觸發(fā)器在 7410 的 8 腳輸出高電平 Uo，將控制門 G 打開，使時(shí)鐘脈沖經(jīng)過進(jìn)給脈沖分配器、功率放大電路，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給執(zhí)行元件步進(jìn)電機(jī)；當(dāng)?shù)毒哌_(dá)到預(yù)置進(jìn)給位置時(shí)，利用 74163 的 LOAD’端出現(xiàn)的下跳信號(hào) Ustop，作用在 RS 觸發(fā)器上，并在 7410 的引腳 8 輸出低電平，關(guān)閉控制門 G，時(shí)鐘脈沖被禁止，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)自動(dòng)進(jìn)給工作周期 [11]。進(jìn)給脈沖 CLK 到來之前，進(jìn)給脈沖分配器先修復(fù)，再通過定時(shí)開關(guān) S2 將其置成 QUQVQW=100，即 Du=1 Dv=1 Dw=0，第一個(gè) CLK 脈沖過后，環(huán)形分配器輸出 QUQVQW=110，由此可列出進(jìn)給脈沖分配器各輸出端和驅(qū)動(dòng)端狀態(tài)如表 3612 所示，各觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)裝端的驅(qū)動(dòng)方式分別為[10]DU=D’V、DV=D’W 、DW=D’U表 3612 環(huán)形分配器各個(gè)輸出端和驅(qū)動(dòng)端狀態(tài)輸出端狀態(tài) 驅(qū)動(dòng)端狀態(tài)CLK序號(hào)導(dǎo)電繞組QU QV QW DU DV DW0 U 1 0 0 1 1 01 UV 1 1 0 0 1 02 V 0 1 0 0 1 13 VW 0 1 1 0 0 14 W 0 0 1 1 0 15 WU 1 0 1 1 0 06 U 1 0 0 1 1 0圖 是進(jìn)給當(dāng)量 CLK=5 時(shí)的工作時(shí)序圖。圖 中的 4D 觸發(fā)器 74175 中的 3D 觸發(fā)器構(gòu)成進(jìn)給脈沖分配器，即環(huán)形分配器，進(jìn)給脈沖分配器是將進(jìn)給脈沖按照一定的順序輪流分配給步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電路，其電路的形式和步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、型號(hào)及控制方式有關(guān)。S1 、S2 為常開延時(shí)打開定時(shí)開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)[X]代替位置檢測裝置，發(fā)出位置檢測負(fù)脈沖信號(hào)。 表 3611 計(jì)數(shù)器編程狀態(tài)表編程開關(guān) 74191 最大值狀態(tài) 循環(huán)模數(shù)[D] [C] [B] [A] QD QC QB QA M0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 1 0 0 0 1 20 0 1 0 0 0 1 0 30 0 1 1 0 0 1 1 40 1 0 0 0 1 0 0 50 1 0 1 0 1 0 1 60 1 1 0 0 1 1 0 70 1 1 1 0 1 1 1 81 0 0 0 1 0 0 0 91 0 0 1 1 0 0 1 101 0 1 0 1 0 1 0 11當(dāng)?shù)毒叩倪M(jìn)給量設(shè)計(jì)為 5 個(gè) CLK 脈沖時(shí)，如圖 所示，編程開關(guān)取值[D][C][B][A]=0101，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)依次為 0000、0000010100、0101，譯碼顯示器顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為 0、5，然后停止工作，等待下次進(jìn)給啟動(dòng)信號(hào)的到來。圖 狀態(tài)譯碼置零可編程計(jì)數(shù)器狀態(tài)譯碼置零可編程計(jì)數(shù)器要求 74191 的預(yù)置數(shù)端 D,C,B,A 置零，即DCBA= 的輸出端 QD,QC,QB,QA 接 74159 的數(shù)碼輸入端，并在輸出端翻譯出相應(yīng)的 16 個(gè)狀態(tài)（數(shù)字） ，再由 74150 通過編程開關(guān)[D][C][B][A]選中其中的一個(gè)數(shù)字，在 741550 的 W 端輸出，經(jīng)過一個(gè)非門電路送至 74191 成為編程可變進(jìn)制計(jì)數(shù)器。表 35102 D 鎖存器的特性表CLK D Q Q*0 0 00 1 11 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 1 基于IC74191的自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于IC74191自動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)介紹基于 IC74191 的自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)，與基于 IC74163 的自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)基本一致，只是使用的核心元件不同。因?yàn)樗匀还ぷ髟陔娖接|發(fā)方式下，所以同樣具有電平觸發(fā)的動(dòng)作特點(diǎn) [8]。為了能適應(yīng)單端輸入信號(hào)的需要，在一些集成電路產(chǎn)品中把圖 所示的電路改接成圖 的形式，得到電平觸發(fā)的 D 觸發(fā)器圖 電平 D 觸發(fā)器（D 鎖存器）由圖可見若 D=1，則 CLK 變?yōu)楦唠娖揭院笥|發(fā)器被置成 Q=1，CLK 回到低電平以后觸發(fā)器保持 1 狀態(tài)不變。在 CLK回到 0 以后，觸發(fā)器保存的是 CLK 回到 0 以前瞬間狀態(tài)。[7]電平觸發(fā)方式的動(dòng)作特點(diǎn)有兩點(diǎn)：（1）只有當(dāng) CLK 變?yōu)橛行щ娖降臅r(shí)候，觸發(fā)器才能夠接受輸入信號(hào)，并按照輸入信號(hào)將觸發(fā)器的輸出置成相應(yīng)的狀態(tài)。D 或 R39。D 或 R39。D 處于高電平。觸發(fā)器在時(shí)鐘信號(hào)控制下正常工作時(shí)應(yīng)使 S39。D 稱為異步置位（置 1）端，將 R39。D 加入低電平，既可立即將觸發(fā)器置 1 或置 0，而不受輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的控制。D 如圖 所示圖 帶異步置位、復(fù)位端的電平觸發(fā) SR 觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)只要在 S39。表 3591 電平觸發(fā) SR 觸發(fā)器的特性表CLK S R Q Q*0 0 00 1 11 0 0 0 01 0 0 1 11 1 0 0 11 1 0 1 11 0 1 0 01 0 1 1 01 1 1 0 11 1 1 1 1在某些場合，有事需要在 CLK 的有效電平到達(dá)之前預(yù)先將觸發(fā)器置成指定狀態(tài)，為此，在實(shí)用的電路上往往還設(shè)置有異步置 1 輸入端 S39。同時(shí)，電平觸發(fā) SR 觸發(fā)器的輸入信號(hào)同樣應(yīng)當(dāng)遵守 SR=0 的約束條件。 （如果在 CLK 輸入端畫有小圓圈則表示 CLK 是以低電平為有效信號(hào)。1S 和 1R 表示 C1 控制的兩個(gè)輸入信號(hào)，只有在 C1 為有效電平（C1=1） ，1S 和 1R 信號(hào)才能起作用。因此將 CLK 這種控制方式稱為電平觸發(fā)方式。由圖可知當(dāng) CLK=0 時(shí)，門 GG4 的輸出始終停留在 1 狀態(tài)，S 、R 端信號(hào)無法通過 GG4 而影響輸出狀態(tài)，故輸出保持原來的狀態(tài)不變。習(xí)慣上也將這個(gè)電路稱為同步 SR 觸發(fā)器。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)觸發(fā)器需要同時(shí)動(dòng)作時(shí)，就可以用一個(gè) CLK 作為同步控制信號(hào)。在電平觸發(fā)的觸發(fā)器電路中，除了置 1 置 0 輸入端以外，又增加了一個(gè)觸發(fā)信號(hào)輸入端，只有觸發(fā)信號(hào)變?yōu)橛行щ娖胶?，觸發(fā)器才能按照輸入的的置 1 置 0 信號(hào)置成相應(yīng)的狀態(tài)。 圖 數(shù)據(jù)選擇器 74150 結(jié)構(gòu)框圖表 3591 是數(shù)據(jù)選擇器 74150 功能表：表 3591 數(shù)據(jù)選擇器 74150 功能表輸 入D C B AG輸出端W 1 10 0 0 0 0 E00 0 0 1 0 E10 0 1 0 0 E20 0 1 1 0 E30 1 0 0 0 E40 1 0 1 0 E50 1 1 0 0 E60 1 1 1 0 E71 0 0 0 0 E81 0 0 1 0 E91 0 1 0 0 E101 0 1 1 0 E111 1 0 0 0 E121 1 0 1 0 E131 1 1 0 0 E141 1 1 1 0 E15 電平觸發(fā)的RS觸發(fā)器的介紹 [6]RS 鎖存器是各種觸發(fā)電路的基本構(gòu)成部分。為低電平時(shí)執(zhí)行選擇功能。圖 是 74159 的結(jié)構(gòu)框圖，表 3581 是 74159 的真值表：圖 74159 的結(jié)構(gòu)框圖表 3581 74159 的真值表輸 入 輸 出 G1 G2 D C B A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 10 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 10 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 10 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 10 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 10 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 10 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 10 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16選1數(shù)據(jù)選擇器74150介紹 [5]當(dāng)使能端 G39。圖 狀態(tài)譯碼置零可編程計(jì)數(shù)器圖 自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)圖 是置數(shù)開關(guān)[D][C][B][A]=0110 時(shí)，即當(dāng)進(jìn)給量 CKL=6 時(shí)的工作時(shí)序圖。 自動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的改進(jìn)將集成計(jì)數(shù)器 74163,416 線譯碼器 74159,16 選 1 數(shù)據(jù)選擇器 74150，編程開關(guān)[D][C][B][A],譯碼顯示器組成狀態(tài)譯碼置零可編程計(jì)數(shù)器，如圖 所示。為了得到等于 50%的占空比，采用了如圖 所示的電路，由于接入了二極管 D1 和 D2,電容的充電電流和放電電流流經(jīng)不同的路徑，充電電流只流經(jīng) R1，放電電流只流經(jīng) R2,因此電容C 的充電時(shí)間為 =R Cln2 ()1T放電時(shí)間為 =R Cln2 ()2故輸出脈沖的占空比為 ()21q?? 若取R =R ，則q=50%。 ET EP 功能φ 0 φ φ φ 異步清零↑ 1 0 φ φ 同步置數(shù)φ 1 1 0 1 保持φ 1 1 1 0 保持，ROC=0↑ 1 1 1 1 模 16 加法計(jì)數(shù)續(xù)表 35311 1 1 1 1 1 1 1 1X X X X X X X X 0X X X X X X X 0 1X X X X X X 0 1 1X X X X X 0 1 1 1X X X X 0 1 1 1 1X X X 0 1 1 1 1 1X X 0 1 1 1 1 1 1X 0 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 0 6反相器7404介紹6 反相器是一種包含 6 個(gè)反相器的集成電路。104 線編碼器 （a ）邏輯圖； （b）方框圖 圖 104 線編碼器（a）邏輯圖 （b）方框圖編碼器 74147 真值表如表 3531表 3531 編碼器 74147 真值表輸 入 輸 出I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 D C B ACLK CLR39。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。