电梯控制电路电子技术课程设计.docx
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电梯控制电路电子技术课程设计
电子技术
课程设计
成绩评定表
设计课题：
电梯控制电路设计
学院名称：
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计地点：
31-220
设计时间：
指导教师意见：
成绩:
签名：
年月日
电子技术
课程设计
课程设计名称：
电梯控制电路设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计地点：
31-220
课程设计时间：
2017-6-26～2017-7-2
电子技术课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
电梯控制电路设计
课题性质
工程设计
课题来源
自拟
指导教师
主要内容
（参数）
设计一个简易4层电梯控制电路，具体指标如下：
（1）观察电梯的工作过程，描述出所设计电梯控制电路的逻辑功能。
（2）电梯升降一层所需时间可自行设计。
（3）能记忆电梯内、外的所有请求信号，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个信号保留至执行后消失。
任务要求
（进度）
第1-2天：
熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。
第3-4天：
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天：
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。
主要参考
资料
[1]康华光．电子技术基础（模拟部分）（第5版）[M]．北京：
高等教育出版社，2004
[2]阎石．数字电子技术基础（第5版）[M]．北京：
高等教育出版社，2006
[3]陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M]．北京航空航天出版社.2007
审查意见
系（教研室）主任签字：
年月日
一、课程设计目的：
通过本课程设计，使学生加强对电子技术课程内容的理解和掌握，学会使用半导体元件和集成电路，掌握电子电路的基本分析方法和设计方法，进一步提高分析解决实际问题的综合能力。
二、课程设计的内容及要求
2.1课程设计内容：
设计一个简易电梯控制电路，具体指标如下：
（1）观察电梯的工作过程，描述出所设计电梯控制电路的逻辑功能。
（2）电梯升降一层所需时间可自行设计。
（3）能记忆电梯内、外的所有请求信号，并按照电梯运行规则按顺序响
应，每个信号保留至执行后消失。
（4）设计集中控制电梯的控制、信号显示电路。
2.2课程设计要求：
（1）设计模拟位移传感器信号的脉冲发生器,脉冲周期为6秒;
（2）设计由模拟位移传感器信号的脉冲发生器驱动的楼层号数码管显示
电路,设置楼层号0~7号（0号为地下室）;
（3）设计LED滚动箭头方向显示电路;
（4）设计电梯集中控制电路,要求具有以下功能：
①采用起动键和楼层号键实现起动控制（两种键均按下时电梯起动）；
②电梯起动后LED滚动箭头方向显示电路开始按图5（A）或图5（B）
从起始状态工作，循环周期为1.6秒（每个图案显示0.2秒）。
当电梯
停止时，要求复位起始状态；
③电梯运行时，楼层号数码管显示电路在电梯到达某层时（对应模拟位
移传感器信号的脉冲发生器输出的下降沿）显示该层楼号；④电梯运行
至目标层时，电梯自动停止；
图5（A）上行方向循环显示
图5（B）下行方向循环显示
三、正文部分
3.1按键控制模块
3.1.1目标楼层号按钮编码电路
器件组成：
74LS148（8—3编码器），八个限流电阻，八个开关。
74LS148是一个八线-三线优先级编码器。
如图所示的是八线-三线编码器74LS148的惯用符号及管脚图引脚图。
74LS148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC（16）和GND（8）外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。
其中I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。
由74148真值表可列输出逻辑方程为
A2 = （I4+I5+I6+I7）IE
A1 = （I2I4I5+I3I4I5+I6+7）·IE
A0 = （I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7）·IE
使能输出端OE的逻辑方程为：
OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE
3.1.2比较制动电路
器件组成:
CD4585
功能说明：
CD4585为四位数值比较器，输入端十号接A0，七号接A1，二号接A2，十五号接A3。
A0、A1、A2、A3分别接八进制可逆计数器的输出端。
输入端十一号接B0，九号接B1，一号接B2，十四号接B3。
B0、B1、B2分别接编码器的输出端，B3接地。
A与B进行比较，输出端F（A>B）作为与三位二进制可逆计数器中的异或门控制输入端，F（A=B）通过与非门与上述起动控制中的与门相连作为制动信号。
当A=B时使八进制可逆计数器停止计数并保持。
脉冲发生器的清零端有效，停止产生脉冲并保持。
三位可逆计数器复位。
输出端（A>B）（A为了输出F（A=B）的输出控制信号，应使输入端的AB，A=B接高电平。
电路图如下：
3.1.3与逻辑起动控制
器件组成：
CD4073（三3与门）、CD4069（六反相器）、开关、限流电阻。
功能说明：
按钮起动控制、编码电路输出标示GS有效与比较制动电路A=B不成立，三者均满足时，与逻辑起动控制输出为高电平，控制D触发器构成的三位二进制可逆计数器的清零端，和555定时器组成的0.2S和6S周期脉冲发生器的清零端。
当此与逻辑起动控制的输出为高电平时，脉冲发生器产生正常脉冲，三位二进制可逆计数器正常计数。
当此与逻辑起动控制的输出为高电平时，脉冲发生器产生正常脉冲，三位二进制可逆计数器正常计数。
当此与逻辑起动控制的输出为低电平时，脉冲发生器停止产生脉冲，并保持，三位二进制可逆计数器停止计数，并保持。
开关闭合为高电平有效。
电路图如下：
图3.1.3与逻辑起动控制电路
3.2数码管显示模块
3.2.1显示译码器组成电路如下：
组成器件：
CD4511显示译码器、 LED（数码管）显示器
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码——七段码译码器，特点是：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
CD4511芯片图及引脚如下：
图3-2CD4511的引脚图
CD4511引脚功能：
BI：
4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。
LE：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
LT：
3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。
它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的里面有上拉电阻，可直接或者接一个电阻与七段数码管接口。
CD4511的工作原理：
1.CD4511的真值表如下表所示
2.译码器:
CD4511译码器用两级或非门担任，为了简化电路先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出00、01、10、11（用二进制对B、C编码）四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。
3.锁存功能:
译码器的锁存电路由传输门和反向器组成，传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
当LE为低电平导通时，TG2截止；当LE为高电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。
4.消隐:
BI为消隐功能端，该端施加低电平后，迫使七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字，即字形消隐。
消隐输出J=（B+C）D+BI。
如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D。
根据上式，当输入BCD代码从1010——1111时，J端都为高电平，从而使显示器中的字形消隐。
3.2.2 CD4510（可逆计数器）组成电路
器件组成：
CD4510（可逆计数器）
功能说明：
CD4510器件的1号接地，15号接CP端，9号接地。
10号UP/DOWN接F（A5号CARRYIN接F（A=B）为低电平时，UP/DOWN为高，进行加计数，UP/DOWN为低，进行减计数。
2号DOUT，14号COUT，11号BOUT，6号AOUT，分别接CD4510的D，C，B，A作为地址端以驱动显示译码器。
在使用时先将9号接高电平，使CD4510复位，然后再使9号接地。
CD4510为可预置BCD可逆计数器，该器件主要尤四位具有同步时钟的D型触发器（具有选通结构，提供T型触发器功能）构成。
具有可预置数、加减计数器和多片级联使用等功能。
CD4510具有复位CR，置数控制LD、并行数据D0—D3、加减控制U/D、时钟CP和进位CI等输入。
CR为高电平时，计数器清零。
当LD为高电平时，D0—D3上的数据置入计数器中，CI控制计数器的计数操作，CI＝0时，允许计数。
此时，若U/D为高电平，在CP时钟上升沿计数器加1计数；反之，在CP时钟上升沿减1计数。
除了四个Q输出外，还有一个进位/错位输出CO/BO。
电路图如下：
3.3脉冲发生器模块
3.3.1、0.2S脉冲发生器
器件组成：
NE555定时器，电阻，电容。
功能说明：
根据NE555定时器构成多谐振荡器，使其周期为0.2S，周期公式为：
T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=10K，R2=10K，C=10UF。
１与５之间的0.015UF电容为抗干扰电容。
清零端和与逻辑起动控制输出端即CD4073的输出相连，可实现清零。
只有当按钮起动控制、编码电路输出标识GS有效与比较控制电路A=B不成立三者均满足时，与逻辑起动控制的输出为高电平，清零端无效，脉冲发生器产生正常脉冲；
当上述三者只要有一个不成立时，与逻辑起动控制的输出为低电平，清零端有效，脉冲发生器停止产生脉冲，并保持。
电路如图3.3.1所示：
图3.3.10.2s脉冲发生器
3.3.2、6S脉冲发生器
器件组成：
NE555定时器，电阻电容。
功能说明：
根据NE555定时器构成多谐振荡器，使其周期为6S，周期公式为：
T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=82K，R2=390K，C=10UF。
１与５之间的0.015UF电容为抗干扰电容。
清零端和与逻辑起动控制输出端即CD4073的输出相连，可实现清零。
只有当按钮起动控制、编码电路输出标识GS有效与比较控制电路A=B不成立三者均满足时，与逻辑起动控制的输出为高电平，脉冲发生器产生正常脉冲；当上述三者只要有一个不成立时，与逻辑起动控制的输出为低电平，清零端有效，脉冲发生器停止产生脉冲，并保持。
电路如图3.3.2所示。
图3.3.26s脉冲发生器
3.4、LED滚动显示模块
3.4.1、LED显示电路译码器
LED显示电路译码器功能概述：
根据真值表化简得如上逻辑表达式，通过门电路实现此译码器的功能。
此译码器由五个两输入与门（4081），一个三输入与门，三个三输入或门组成。
地址端为三位二进制可逆计数器的输出，通过此门电路组成的译码器驱动LED显示器，通过可逆计数实现上行方向和下行方向的循环显示。
电路图3.4.1所示：
图3.4.1门电路组成的LED显示电路译码器
3.4.2三位二进制可逆计数器
器件组成：
CD4013（双D触发器），CD4070（四2与或门）
功能说明：
此D触发器为上升沿触发器，通过脉冲发生器产生0.2S脉冲作为CP端输入。
将每个D触发器的D端与Q’端相连构成T’触发器。
将三个T’触发器的清零端相连可实现复位，接控制电路三与门的输出。
三个S端连在一起接地。
Q2，Q1，Q0作为输出驱动显示译码器的地址端。
将Q与EI通过异或门实现加计数和减计数：
EI=0时减计数，下行；EI=1时加计数，上行。
EI与CD4585的F（A>B）=0端即与13号相连，因为B>A时，即编码器的输入比此时电梯显示的楼层号大，应该上行，而此时F（A当B=A计数器被锁定，故保持不变；B
下面对此构成可逆计数器的器件进行介绍：
CD4013是有两个具有置位和复位功能的触发器构成的。
它以时钟的低电平读入，以高电平输出。
电路如图3.4.2所示：
图3.4.2三位二进制可逆计数器
3.4.3、LED显示器
器件组成：
四个发光二极管，四个限流电阻。
功能说明：
发光二极管（LED）是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。
其发光原理是当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子——空穴对）在扩散过程中复合发光。
译码器输出为高电平，所以LED显示器为共阴输出，通过他的亮与不亮，可以显示上行和下行信号。
电阻为限流作用，根据LED的额定电流确定电阻大小。
电路如图3.4.3所示：
图3.4.3LED显示器
四、设计总结
通过本次电子课程设计让我学会了很多关于电子设计方面的知识，巩固了我的数字电路知识，增强了我在电子设计方面的能力。
在此次课程设计中，我选的课程设计题目是电梯控制电路设计，刚开始接手这个题目的时候，脑子就一团乱，不知道该如何下手，这让我深刻体会到了书面学习和实践学习的差别，实际的设计并没有曾经想象中的那么简单。
但是后来在老师的细心指导下，渐渐有了眉目，从最初单元电路的分析和设计，到最终整机电路的测试，在时间和精力的支支配下，终于完成了这次设计。
从这次电子设计的课程中，学到了很多书本上没有的知识，比如如何用AltiumDesigner绘制原理图，如何用Proteus做电路仿真等等，这对我来说不仅仅是一次知识盛宴，更是人生之中一次难得的经历，我相信这对我以后的人生会有很大的帮助。
在这个课程设计的过程中遇到了各种各样的问题，虽然问题的出现让我有些灰心，但是我并没有放弃，通过对指导老师的请教和自己的不断摸索，最终都完美的解决了。
世上无难事，只要肯攀登，虽然这次课程设计的难度不大，但是对于我来说，难度并不小，对一些芯片的不断摸索，对电路参数的不断调整和计算，仅仅用课本上学到的知识是远远不够的，这其中需要长时间积累的经验作为指导，没有深厚的经验，而仅靠自我感觉良好的知识是无法完成一个设计任务的。
这次课程设计让我感触最深的就是自身实践能力的严重缺乏，一定要注重实践，不要做一个只会纸上谈兵的人。
电梯控制整机电路
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