Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Свердловской области

«Екатеринбургский экономико-технологический коллеж.»

Проектирование автоматизированной системы управления (АСУ)

исполнительным механизмом робота при срабатывании сенсоров.

Автор: Токмаков Дмитрий Михайлович,преподаватель

Екатеринбург 2024

1

СОДЕРЖАНИЕ

1.

Цель работы

2.

Проектирование блок схемы

3.

Составление задание на проектирование и проектирование

блок схемы АСУ

4.

Разработка логической функции

5.

Создание логической семы

6.

Анализ спроектированной семы

7.

Разработка логической семы с использованием стандартных

логических элементов

8.

Проектирование схемы на стандартных микросхемах.

2

Сенсор А

Сенсор В

Сенсор С

Электронная

система

управления на

логических

элементах

Реле

Блок

усиления

М

Цель работы

Получить практические навыки проектирования автоматических систем

управления любыми исполнительными механизмами при срабатывании сенсоров

различны систем.

1.

Задание на проектирования АСУ.

1.1.

Двигатель должен сработать при включении сенсоров А, В и С

1.2.

Двигатель должен сработать при включении сенсора С и выключенных, В и А

1.3.

Двигатель должен сработать при включении сенсора В и выключенных, С и А

1.4.

Двигатель должен сработать при включении сенсора А, С и выключенных В

Задание может быть любое, количество сенсоров и исполнительных механизмов

неограниченно.

2.

Формирование блок семы АСУ

Рисунок 1. Функциональная блок сема АСУ

При срабатывании сенсоров в определённой последовательности срабатывает

электронная схема и подаёт сигнал блоку усиления, который включает двигатель

М.Количество сенсоров и исполнительных механизмов может быть неограниченно.

3.

Составляем таблицу срабатывания (истинности), в зависимости от

задания.

3.1.

Включение сенсора (1), выключение (0)

3.2.

Включение двигателя (1), выключение (0)

Таблица 1

3

№ п/

п

Сенсор А

Сенсор В

Сенсор С

Двигатель М

1

0

0

1

1

2

0

1

0

1

3

1

0

1

1

4

1

1

1

1

(1)Прямое состояние (0) инверсное.

4.

Составляем логическую функцию

М = А’*В’*C + А’*В*C’ + А*В’*C+ А*В*C 1.1

5.

Составляем принципиальную схему, используя программу MultiSim

11.0

Рисунок 2. Принципиальная схема спроектированного устройства.

4

6.

К принципиальной схеме, используя, программу MultiSim 11.0

подключаем Logic Converter

Рисунок 3. Принципиальная схема спроектированного устройства с

подключённым логическим преобразователем .

Ключи сенсоров А, В, С должны быть разомкнуты.

7.

Подключаем панель логического конвертера.

Рисунок 4. Включённый Logic Converter с таблицей истинности и логической

функцией

5

8.

Логический конвертер

Для использования этого инструмента щелкните кнопку Logic Converter на

панели Instruments и щелкните в месте, где следует расположить иконку в рабочей

области. Иконка используется для подключения прибора к схеме. Двойной щелчок

по иконке открывает панель инструмента, которая используется для настройки и

просмотра результатов измерений.

Логический

конвертер

способен

выполнить

отдельные

преобразования

представления схемы или цифровых сигналов. Это полезный инструмент при

анализе цифровых схем, но он не имеет реального двойника. Прибор может

подключаться к схеме для получения таблиц истинности или Булевых выражений

реализации схемы, или при построении схемы из таблиц истинности или Булевых

выражений.

Щелкните по кружочкам или надписям под ними для отображения входа на этом

выводе.

Примечание: Если вы не знакомы с подключением и настройкой приборов, см.

«Добавление инструментов к схеме» и «Использование инструментов» перед

использованием инструментов.

Установки логического конвертера

Получение таблицы истинности из схемы

►Для получения таблицы истинности из схемы:

6

1.Подключите входные выводы логического конвертера к узлам (до восьми)

схемы.

2.Соедините

единственный

выход

схемы

с

выходным

выводом

иконки

логического конвертера.

3. Щелкнитепокнопке Circuit to Truth Table. Появится таблица истинности для

схемы на дисплее логического конвертера.

Ввод и преобразование таблицы истинности

►Для построения таблицы истинности:

1.Щелкните по входным каналам, которые нужны от A до H, в верхней части прибора.

Область дисплея ниже заполнится необходимыми комбинациями единиц и нулей

выполняя входные условия. Значения в колонке выхода на правой стороне

первоначально установлены в «?».

2.Отредактируйте выходную колонку для задания нужного выхода для каждого

входного условия. Для изменения выходного значения щелкните по нему,

переключаясь между тремя возможными установками: «0», «1» и «X» («X»

показывает, что возможно как 1, так и 0).

► Для преобразования таблицы истинности в Булево выражение щелкните

кнопке TruthTabletoBooleanExpression. Булево выражение отобразится в нижней

части логического конвертера.

► Для преобразования таблицы истинности в упрощенное Булево выражение, или

для упрощения существующего Булева выражения щелкните кнопку

Simplify.

Упрощение построено на методе Quine-McCluskey, хотя больше знакома техника

Karnaughmapping (карты Карно). Karnaughmapping работает только с небольшим

числом переменных и требует вмешательства человека, тогда как метод Quine-

McCluskey поддерживает работу с любым количеством переменных, но очень

громоздкий при ручном вычислении.

Примечание: Упрощение Булевых выражений требует много памяти. Если

памяти не хватает, Multisim может оказаться не способен завершить эту

операцию.

Ввод и преобразование Булева выражения

7

Булево выражение может быть введено в область в нижней части логического

конвертера с использованием sum-of-products (сумма произведений) или product-of-

sums (произведение сумм) нотации.

► Для преобразования Булева выражения в таблицу истинности щелкните по

кнопке BooleanExpressiontoTruthTable.

Логические вентили, которые реализуют Булево выражение, появятся в окне

схемы.

► Чтобы увидеть схему, соответствующую условиям Булева выражения,

используя только вентили И-НЕ, щелкните по кнопке BooleanExpressionto NAND.

Используя кнопки на панели Logic Converter, можно вывести таблицу

истинности, логическую функцию, сократить функцию, вывести схему с

логическими элементами «ИЛИ», «И-НЕ», «НЕ»

1 открытие таблице истинности

2 открытие логической функции

3 упрощение логической функции

4 упрощение логической функции

5 преобразование с элементами «ИЛИ», «НЕ», «И»

6 преобразование только с элементами «И-НЕ»

8

9.

Составляем принципиальную схему, используя программу MultiSim

11.0 на элементах «И-НЕ»

A

B

C

48

47

38

36

46

45

43

44

37

42

39

41

40

1.1

1.2

1.3

1.4

2.1

2.2

2.3

2.4

3.1

3.2

3.3

Рисунок 5. Принципиальная сема на логических элемента «И-НЕ»

10. Выбираем микросхему содержащую элементы «И-НЕ»

К155ЛА3, КМ155ЛА3 (7400)

Микросхемы К155ЛА3, КМ155ЛА3 (7400) представляют собой четыре логических

элемента 2И-НЕ. Корпус К155ЛА3 типа 201.14-1, масса около 1 грамма и у

КМ155ЛА3 (7400) типа 201.14-8, масса около 2,2 грамма.

Зарубежным аналогом микросхемы К155ЛА3 КМ155ЛА3 является

микросхема 74LS00.

Параметры логических

Состояние микросхемы

9

элементов К155ЛА3, КМ155ЛА3

(7400)

1

Номинальное

напряжение питания

5В + 5%

2

Выходное напряжение

низкое

≤ 0,4 В

3

Выходное напряжение

высокое

≥ 2,4 В

4

Напряжение на анти

звонном диоде

≥ -1,5 В

5

Входной ток низкого

уровня

≤ -1,6

мА

6

Входной ток высокого

уровня

≤ 0,04

мА

7

Входной пробивной ток

≤ 1 мА

8

Ток короткого замыкания

-18...-55

мА

9

Ток потребления при

низком уровне

выходного напряжения

≤ 22 мА

10

Ток потребления при

высоком уровне

выходного напряжения

≤ 8 мА

11

Потребляемая

статическая мощность на

один логический элемент

≤ 19,7

мВт

12

Выходной ток низкого

уровня

≤ 16 мА

13

Время задержки

≤ 15 нс

14

Время задержки

распространения при

выключении

≤ 22 нс

К155ЛА3, КМ155ЛА3 (7400)

Вход

Выход

A1

(A2)

(A3)

(A4)

B1

(B2)

(B3)

(B4)

A1B1 (A2B2) (A3B3) (A4B4)

В

В

Н

Н

х

В

х

Н

В

11. Проектируем схему на микросхемах К155ЛА3

(74LS00D зарубежный аналог)

10

U9

74LS00D

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

11

13

12

14

U10

74LS00D

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

11

13

12

14

U11

74LS00D

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

11

13

12

14

J4A

Key = A

J5B

Key = B

J6B

Key = C

GND

VCC

5V

GND

VCC

X2

2.5 V

12

Рисунок 6. Принципиальная сема на микросхемах 74LS00

.

11