1、项目八 药片自动装瓶控制系统的实现项目八 药片自动装瓶控制系统的实现项目描述项目描述 项目分析项目分析 项目八 药片自动装瓶控制系统的实现项目描项目描述述用所学数字电子技术知识设计一个药片自动装瓶控制系统。该系统所具备的功能为:对药瓶所装药片容量能通过十进制键盘进行预置,药瓶容量最大不超过 100,且能对预置的药片容量进行十进制显示;对药瓶所装药片数量进行自动计数,当所计药片数与预置数相等时关闭进药阀门,向传送带发出前进信号,下一个空药瓶移动到药片漏斗下方,当传送带控制单元发出下一次的装药启动信号后,进入下一次的装药计数过程,且能对所装药片总数进行累计和显示;为了对所装药片数量进行远端监视,能
2、对所产生数据进行变换与调制,通过线路送给远端监视器。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现项目分项目分析析绪论中的图 04 所示为一个典型的药片计数与装瓶控制系统,下面具体介绍这个系统的工作原理。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现1.预置与显示电路预置与显示电路该部分电路由键盘、编码器、寄存器 A、译码器、译码器 A 和显示器等电路构成。键盘共有 12 个按键,数字键为 09,编码器只为数字键的电平(或脉冲)进行编码,当有一位键按下时,编码器输出 4 位二进制 BCD 码。根据任务要求,编码器的最终输出应为能表示两位十进制数的 8 位二进制 BCD 码,要做到这一点,必须有一个控制信号来识别按下的
3、是个位还是十位数字键。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现预置的药片数量编码由寄存器 A 暂存,寄存器 A 的输出一路送译码(译码器 A)显示电路,完成预置数字的十进制显示;另一路送译码器,完成 8 位二进制 BCD(0099)码到7 位二进制码的转换,设译码器输出的数据为 D 0 D 6,送比较器的 A 输入端,则该数据作为药片计数电路产生控制信号的依据。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现2.药片计数与控制电路药片计数与控制电路该部分电路由光电感应器、二进制计数器和比较器构成。位于漏斗底部的光电感应器在每粒药片经过时产生一个电脉冲,作为计数器的计数脉冲,由图可知计数器为七位二进制计数器;在装一
4、瓶药的整个过程中,计数器的输出为瓶中药片的数目,可用 B0 B 6 表示;计数器输出的七位二进制数 B 0 B 6 送比较器的 B 输入端,预置的装药数 D0 D 6 送比较器的 A 输入端,比较数据(A=B)相等时,比较器输出高电平,该信号使漏斗颈的阀门关闭,药粒停止往下流动。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现同时,该高电平使传送带向前步进,将下一个药瓶移到漏斗下面,传送带控制电路产生一个脉冲信号,将计数器清零,由于 AB,比较器输出低电平,重新打开漏斗阀门,重复上一个装药与计数过程。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现3.药片累加与显示电路药片累加与显示电路该部分电路由累加器、寄存器 B 和
5、译码显示电路构成。累加器完成对所装药片的累加,也即累加器的输出为当前所装药片数量的总和,累加器输入端 A 的数据为当前药瓶中所装药片的数量,累加器输入端 B 的数据为已装药瓶中药片数,两者相加即总装药片数。寄存器 B 中数据的更新受比较器输出的控制,比较数据相等,比较器输出高电平,寄存器 B 中数据更新,因而其所暂存的数据为已装药瓶(整瓶)中的药片数,而不是总装药片数,这一点读者应该加以注意。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现4.数据格式转换与调制电路数据格式转换与调制电路该部分电路由数据选择器与调制器构成。寄存器 B 所输出的各位数据位同时有效,这种数据格式称为并行数据,在传输时各位数据同时
6、传送,其优点是数据传输速率较高,缺点是有多少位数据就需要有多少根传输线。在系统内部,由于数据传输距离短,各部件间的数据传送一般采用并行数据传输方式,如累加器 A 的数据传送到寄存器 B,寄存器 B 的数据传送到译码器和数据选择器,采用的都是并行数据传输方式。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现数据格式转换由数据选择器完成,数据选择器在时钟的作用下,依次、逐位选择并行数据中的一位进行输出,这样就把并行数据转换成了串行数据。这种原始的数据一般是不能直接在传输线进行传输的,还必须再进行一次变换(如RS232 数据电平格式,RS485 数据电平格式),这就是调制。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现5.远
7、端监视系统远端监视系统在远端,解调器把接收到的信号进行反调制,恢复到调制前的串行二进制数据,经过数据分配器,把串行数据变成并行数据送给寄存器 C,再通过译码和显示器,把药片总数量显示在远端的监视器上。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现为了实现这个数字系统,需要用到很多数字集成电路逻辑功能部件,这些逻辑功能部件的原理和使用方法,在本书的前面几个项目的任务中已经进行了较为详细的分析。在下面的内容中,我们仅对这些逻辑功能部件进行总结。(1)编码器:编码就是将某些特定的数或字符编成二进制代码。(2)译码器:译码就是将输入的具有一定含义的二进制代码“翻译”成相应的输出信号。(3)显示器:发光二极管 LE
8、D 也是显示器的一种,通常用于对一位数据进行指示,也可用多个 LED 构成 LED 阵列,完成对复杂图形的显示。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现(4)加法器:是一种能完成二进制数加法运算的逻辑器件。(5)数字比较器:是对两个位数相同的二进制数进行数值比较并判定其大小关系的逻辑电路,如 74LS85 比较器。(6)数据选择器:其功能是从多路输入数据中选择一路数据输出。(7)数据分配器:对单路串行输入数据按不同地址选择相应的位作为输出。(8)寄存器:存储系统的二进制数据信息,如 8D 数据锁存器。(9)计数器:累计脉冲信号的脉冲个数,脉冲个数与其输出状态具有一一对应的关系。项目八 药片自动装瓶控制系统的实现本系统如全部用硬件电路完成,则电路规模过于庞大,备齐全部器件所需花费较大,因此建议在教师的引导下,以学习小组为单位,按上述功能划分相互协作,用仿真软件分步加以实施,最后进行整合。也可根据教学需要,选取部分功能进行实验,或用仿真软件加以实现,以作为对教学内容的一个补充。
