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电梯楼层显示电路

《数字电子技术》课程设计报告

班级电气3072学号3072110237学生姓名虞光远

专业电气工程及其自动化系别电子与电气学院指导教师电子技术课程设计指导小组

淮阴工学院

电子信息工程系

2009年12月

班级:

电气3072姓名:

虞光远学号:

37课题:

电梯楼层显示电路

电梯楼层显示电路

1设计目的

电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计,是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。

其目的是:

1、培养理论联系实际的正确设计思想,训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。

2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法,了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力,由学生自行设计、自行制作和自行调试。

3、进行基本技术技能训练,如基本仪器仪表的使用,常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力,掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。

4、培养学生的创新能力。

2技术指标与设计要求

利用可逆计数器,译码器,数码管等器件,模拟电梯楼层显示

1、技术指标

(1)实现十层电梯楼层显示电路

(2)电梯每经过一层,“楼层信号”输入一个脉冲。

电梯上升时“上升”为高电平,“下降”为低电平,下降时相反。

2、设计要求

(1)按照任务书要求,进行电路设计,给出原理框图;

(2)根据原理框图,进行整体电路设计;

(3)选择主要单元器件、单元电路,给出选择方法与选择理由;

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电梯楼层显示电路

(4)安装、设计电路,实现预期功能;

(5)提交格式符合要求、内容完整的设计报告。

3总体设计

1.设计构想

利用555构成的多谐振荡电路,震荡周期约为

即表示电梯到达上一层或下一层;

所在层数,即当一个上升沿来临时,

层;74HC4511为译码器,其输入端与

码管相连,计数器输出值经译码后,由数码管显示当时所在的楼层数。

2.设计所需器件:

电阻:

100KΩ×

电容:

10μF×

集成块:

555

74HC4511×174LS74

其他:

数码管×

图1:

总体框图1秒,当脉冲上升沿来临时,74LS192为十进制可逆计数器,用来计算电梯计数器加或减一,表示电梯上升或下降了一74LS192输出端相连,输出端与7段式数KΩ×1470Ω×9200Ω×1560Ω×1×210nF×1(104)×174LS32×1×174LS00×23120110pF×174LS1921

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3.总电路装置接线图

图2,图3,图4分别为模拟电梯运行电路,可以计数电路以及数码显示电路。

图2模拟电梯运行电路图3可逆计数电路

图4数码显示电路

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电梯楼层显示电路

4单元电路设计

4.1模拟电梯运行单元电路设计

4.1.1电路图如上模拟电梯运行电路

4.1.2主要元器件功能介绍

555定时器

555定时器是一种模拟-数字混合式集成定时器,用它可以很方便的组成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲电路,

很广泛的应用。

它的基本工作原理如下:

555定时器的组成与功能

图5555定时器

(a)电路结构;(b)引脚图

在工业控制等诸多方面有

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555定时器的组成如图5(a)所示,(b)为引脚图。

其工作原理如下:

比较器C1的反向输入端U6(接引脚6)称为阈值输入端,用TH来表示,比较器C2的同向输入端U2(接引脚2)称触发输入端,用TR标注。

C1和C2的参考电压(电压比较的基准)UR1和UR2由电源UCC经三个5kΩ的电阻分压给出。

当控制电压输入端UCO

UR1=

21

CCUR2=UCC33,;若UCO外接固定电压,则1

UCO2。

悬空时,

UR1=UCO,UR2=

RD为异步置0端(对应管脚4),只要在RDU6、U2的输入电平如何,基本RS触发器就置0,电路输出UO为零。

平时RD处于高电平;管

2

Ucc3脚6称为高触发端,该引脚的电平与作比较;管脚2称为低触发端,该引1

Ucc3脚与作比较,所以在RD=1时,U6和U2有三种状态组合。

使555定时器电路

的输出UO有低电平0、保持和高电平1三种状态。

定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管V1状态的控制。

555定时器功能表如表2-1所示。

U6>

21

UCC、U2>UCC33时,比较器C1输出为0,C2输出为1,基本RS

触发器被置0,V1导通,UO输出为低电平。

U6<

21UCC、U2

器被置1,V1截止,UO输出高电平。

U6<

21UCC、U2>UCC33时,C1和C2输出均为1,则基本RS触发器的状

态保持不变,因而V1和UO输出状态也维持不变,定时器输出处于高阻状态。

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为2输入4与非门电路,即在一块集成块内含有2个输入端。

其符号及引脚排列如图

(a)(b)当输入端中有一个或一个以上是低电平时,

0”。

为2输入4或门电路,即在一块集成块内含有(c)(c)(即有“Y=A+B+„

4个互相独立的与非门,(a)、(b)所示。

输出端为

0”得“1”,4个互相独立的或门,每个或门、(d)所示。

(d)

1”得“1”,全“0”得“0”。

)其逻辑表7

74LS00,74LS32

74LS00每个与非门有

与非门的逻辑功能是:

高电平;只有当输入端全部为高电平时,输出端才是低电平(即有“

全“1”得“其逻辑表达式为74LS32有2个输入端。

其符号及引脚排列如图

或门的逻辑功能是:

输入变量只要有一个为高电平时,输出就为高电平;只有输入全为低电平时,输出才为低电平达式描述为:

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4.1.3注意事项

发射电路主要是有555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲波来工作的,其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1.43/[(RI+2R2)C],

4.2可逆计数单元电路设计

4.2.1电路图如上可逆计数电路图

4.2.2主要元器件介绍

74LS192

74LS192是同步十进制可逆计数器,具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,其引脚排列及逻辑符号如图6-1所示。

图6-1CC40192引脚排列及逻辑符号

图中LD—置数端CPU—加计数端CPD—减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端

D0、D1、D2、D3—计数器输入端

Q0、Q1、Q2、Q3—数据输出端CR—清除端

CC40192(同74LS192,二者可互换使用)的功能如表6-2,说明如下:

表6-2

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当清除端CR为高电平“1”时,计数器直接清零;CR置低电平则执行其它功能。

当CR为低电平,置数端LD

也为低电平时,数据直接从置数端入计数器。

当CR为低电平,LD为高电平时,执行计数功能。

执行加计数时,减计数端CPD接高电平,计数脉冲由CPU输入;在计数脉冲上升沿进行法计数。

执行减计数时,加计数端CPU接高电平,74LS74

在输入信号为单端的情况下,D触发器用起来最为方便,其状态方程为=Dn

,其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿,故又称为上升沿触发的边沿触发器,触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态,可用作数字信号的寄存,移位寄存,分频和波形发生等。

用途的需要而选用。

如双D74LS74、四D74LS175双D74LS74的引脚排列及逻辑符号。

功能如表6

图6-374LS74引脚排列及逻辑符号9

D0、D1、D2、D3置8421码十进制加CPD输入。

Q

n+1

D触发器的应用很广,有很多种型号可供各种D74LS174等。

图6-3为4。

计数脉冲由减计数端、六-

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表6-4

4.3数码显示单元电路

4.3.1电路图如数码显示电路图4.3.2主要元器件介绍74HC4511

74HC4511为BCD码锁存/七段译码/驱动器。

驱动共阴极LED数码管。

图7-1为CC4511引脚排列

其中A、B、C、D—BCD码输入端

a、b、c、d、e、f、g—译码输出端,输出“1”有效,用来驱动共阴极LED数码管。

LT—测试输入端,LT=“0”时,

译码输出全为“1”图7-1CC4511引脚排列

BI—消隐输入端,BI=“0”时,译码输出全为“0”

LE—锁定端,LE=“1”时译码器处于锁定(保持)状态,译码输出保持在LE=0时的数值,LE=0为正常译码。

表7-2为74HC511功能表。

74HC4511内接有上拉电阻,故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。

译码器还有拒伪码功能,当输入码超过1001时,输出全为“0”,数码管熄灭。

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接线时,将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示0~9的数字。

四位数码管可接受四组BCD码输入。

74HC4511与LED数码管的连接如

图7-3所示。

图3-7CC4511驱动一位LED数码管

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电梯楼层显示电路七段发光二极管(LED)数码管

LED数码管是目前最常用的数字显示器,图7-6(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路,(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。

一个LED数码管可用来显示一位0~9十进制数和一个小数点。

小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红、绿、黄、橙色)的颜色不同略有差别,通常约为2~2.5V,每个发光二极管的点亮电流在5~10mA。

LED数码管要显示BCD

的译码器,该译码器不但要完成译码功能,还要有相当的驱动能力。

(a)共阴连接(“1”电平驱动)(b)

(c)符号及引脚功能

图7-4LED

5调试

5.1总体调试

先将模拟电梯运行电路,可逆计数电路以及数码管显示电路的电源接通,

共阳连接(“0”电平驱动)数码管按码所表示的十进制数字就需要有一个专门12

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电梯楼层显示电路下上升,下降按钮,观查数码管数字是否按要求变化,然后再进行分单元调试。

5.2单元电路调试

5.2.1电梯模拟运行电路

首先将Vcc接+5V直流电,接地端接地;然后双踪示波器的输入端接在74LS32的3脚和6脚上。

当按下上升按钮时,3脚输出周期约为1HZ的方波,6脚输出高电平;当按下下降按钮式,6脚输出周期约为1HZ的方波,3脚输出高电平。

将74LS00的6脚与发光二级管相连,若二极管发光,则表示电路正常。

5.2.2可逆计数电路调试

将74LS192的3,2,6,7脚与发光二极管相连,接通电源后,与3脚所连二极管发光,在按下“上升”或“下降”按钮后,计数器分别执行加/减计数,二极管分别显示二进制的“0”~“9”。

并且在显示“0001”时,按“下降”按钮无效,在显示“0000“时,按下”上升“按钮无效。

5.2.3数码显示电路调试

将74HC4511输入端(7,1,2,6脚)接高低电平输入信号,将信号非标从“0000”变化到“1001”看,数码管是否显示“0”~“9”。

若显示不正确,检查译码器输出端与数码管链接情况。

6电路测试及测试结果

首先将Vcc接+5V直流电,接地端接地,在按下“上升”或“下降”按钮后,数码管数字按要求变化,并在显示“1”时,“下降”按钮无线,显示“0”时,“上升”按钮无效。

7设计总结

以前只是学些理论,现在要真正的实践了才发现一切并没有想象的那么简单那么顺利,遇到了很多困难,同时也学到了不少东西。

譬如在设计过程中如何用最少的元器件,实现要求的功能,如何处理一些细节问题;在焊接电路的过程中,

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电梯楼层显示电路要注意各个芯片的布局和接线的顺序,注意焊接时不要将芯片及其他原器件烧坏,避免虚焊,漏接,错焊,调试时,查找问题的时候要仔细。

通过这次课程设计,增加了我们将理论运用于实践的能力,学会了用已有的知识来解决实际问题的方法,培养自身的动手能力和操作能力,对仪器仪表的认识和使用有了更深刻的了解,对所学专业有了更进一步的认识,为以后的学习打下了坚实的基础。

8参考文献

1康华光主编.电子技术基础(模拟部分).第5版.北京:

高等教育出版社,20062康华光主编.电子技术基础(数字部分).第5版.北京:

高等教育出版社,20063陈帅主编,数字电子技术实验指导书.第2板.淮安:

淮阴工学院出版社,2009

 

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