電梯控制電路-數電課程設計

1、<p><b>　　電 子 技 術</b></p><p>　　課 程 設 計</p><p><b>　　成績評定表</b></p><p>　　設計課題 ： 電梯控制電路設計 </p><p>　　學院名稱 ：

2、 </p><p>　　專業(yè)班級 ： </p><p>　　學生姓名 ： </p><p>　　學 號 ： </p><p>　　指導教師 ： <

3、/p><p>　　設計地點 ： </p><p>　　設計時間 ： 2014-7-7～2014-7-14 </p><p>　　電子技術 課程設計任務書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

4、t;　　一．課程設計目的5</p><p>　　二.課程設計的內容及要求5</p><p>　　2.1課程設計內容5</p><p>　　2.2課程設計要求5</p><p><b>　　三.正文部分7</b></p><p>　　3.1按鍵控制模塊...................

5、...............................................................................................7 </p><p>　　3.1.1目標樓層號按鈕編碼電路......7</p><p>　　3.1.2比較制動電路.........................................

6、.........................................................10</p><p>　　3.1.3與邏輯起動控制............................................................................................. .11</p><p>　　3.2數碼管

7、顯示模塊12</p><p>　　3.2.1顯示譯碼器組成電路如下12</p><p>　　3.2.2 CD4510（可逆計數器）組成電路16</p><p>　　3.3脈沖發(fā)生器模塊17</p><p>　　3.3.1、0.2S脈沖發(fā)生器17</p><p>　　3.3.2、6S脈沖發(fā)生器18&

8、lt;/p><p>　　3.4、LED滾動顯示模塊19</p><p>　　3.4.1、LED顯示電路譯碼器19</p><p>　　3.4.2三位二進制可逆計數器20</p><p>　　3.4.3、LED顯示器22</p><p><b>　　3.5原理圖23</b></p>

9、<p><b>　　四.設計總結23</b></p><p>　　附錄1.整體電路圖24</p><p><b>　　電梯控制電路設計</b></p><p><b>　　一、課程設計目的：</b></p><p>　　通過本課程設計，使學生加強對電子技術課程

10、內容的理解和掌握，學會使用半導體元件和集成電路，掌握電子電路的基本分析方法和設計方法，進一步提高分析解決實際問題的綜合能力。</p><p>　　二、課程設計的內容及要求：</p><p>　　2.1課程設計內容：</p><p>　　設計集中控制電梯的控制、信號顯示電路</p><p>　　2.2課程設計要求：</p><

11、;p><b>　　基本技術要求:</b></p><p>　　(1)設計模擬位移傳感器信號的脈沖發(fā)生器,脈沖周期為6秒; </p><p>　　(2)設計由模擬位移傳感器信號的脈沖發(fā)生器驅動的樓層號數碼管顯示電路,設置樓層號0~7號(0號為地下室); </p><p>　　(3)設計LED滾動箭頭方向顯示電路;

12、0;</p><p>　　(4)設計電梯集中控制電路,要求具有以下功能： </p><p>　　①采用起動鍵和樓層號鍵實現起動控制（兩種鍵均按下時電梯起動）； </p><p>　?、陔娞萜饎雍驦ED滾動箭頭方向顯示電路開始按圖5（A）或圖5（B）從起始狀態(tài)工作，循環(huán)周期為1.6秒（每個圖案顯示0.2秒）。當電梯停止時，要求復位起始狀態(tài)；

13、0;</p><p>　?、垭娞葸\行時，樓層號數碼管顯示電路在電梯到達某層時（對應模擬位移傳感器信號的脈沖發(fā)生器輸出的下降沿）顯示該層樓號； ④電梯運行至目標樓層時，電梯自動停止；</p><p>　　圖5（A）上行方向循環(huán)顯示</p><p>　　圖5（B）下行方向循環(huán)顯示</p><p>　　圖6 參考電路原理框圖&#

14、160;</p><p><b>　　三、正文部分</b></p><p><b>　　3.1按鍵控制模塊</b></p><p>　　3.1.1目標樓層號按鈕編碼電路</p><p>　　器件組成：74148（8—3編碼器），八個限流電阻，八個開關。 </p><p&

15、gt;　　74148是一個八線-三線優(yōu)先級編碼器。 </p><p>　　如圖所示的是八線-三線編碼器74148的慣用符號及管腳圖引腳圖。</p><p>　　74148優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳VCC(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號如圖中所標。其中I0—I7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進制編碼輸出信號，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端

16、，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。  </p><p>　　由74148真值表可列輸出邏輯方程為</p><p>　　A2 = (I4+I5+I6+I7)IE  </p><p>　　A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)·IE  </p>

17、<p>　　A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE  </p><p>　　使能輸出端OE的邏輯方程為：  </p><p>　　OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE 

18、60;</p><p>　　當使能輸入IE=1時，禁止編碼、輸出(反碼)： A2,A1,A0為全1(如表第一行所示)。  </p><p>　　當使能輸入IE=0時，允許編碼，在I0～I7輸入中，輸入I7優(yōu)先級最高，其余依次為：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等級排列。  </p><p>　　OE為使能輸出

19、端，它只在允許編碼(IE=0)， 而本片又沒有編碼輸入時為0（如表中第二行所示)。</p><p>　　擴展片優(yōu)先編碼輸出端GS的邏輯方程為：  </p><p>　　GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)·IE  </p><p>　　GS為片優(yōu)先編碼輸出端，作為

20、與邏輯起動控制的一個輸入控制信號，它在允許編碼(IE=0)，且有編碼輸入信號時為0(如表中第三至第十行)；若允許編碼而無編碼輸入信號時為1(如表第二行)；在不允許編碼(IE=1)時，它也為1(如表第一行)。  </p><p>　　GS = 0表示“電路工作，而且有編碼輸入”  </p><p>　　功能表如下（74148優(yōu)先編碼

21、器真值表）:</p><p>　　3.1.2比較制動電路  </p><p>　　器件組成:CD4585</p><p>　　功能說明：CD4585為四位數值比較器，輸入端十號接A0，七號接A1，二號接A2，十五號接A3。A0、A1、A2、A3分別接八進制可逆計數器的輸出端。輸入端十一號接B0，九號接B1，一號接B2，十四號接B3。B0、B1、B

22、2分別接編碼器的輸出端，B3接地。A與B進行比較，輸出端F（A>B）作為與三位二進制可逆計數器中的異或門控制輸入端，F（A=B）通過與非門與上述起動控制中的與門相連作為制動信號。當A=B時使八進制可逆計數器停止計數并保持。脈沖發(fā)生器的清零端有效，停止產生脈沖并保持。三位可逆計數器復位。輸出端（A>B）（A<B）作為方向信號控制八進制可逆計數器、三位二進制可逆計數器，使其實現加計數和減計數。為了輸出F（A=B）的輸出控制

23、信號，應使輸入端的A<B接地，A>B，A=B接高電平。 </p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　補充說明：CD4585是四位數字比較器，可比較他的兩個輸入，比較后在A>B，A=B，A<B這三個輸出端輸出，輸入形式可以是二進制，也可以是BCD碼。</p><p>　　3.1.3與邏

24、輯起動控制 </p><p>　　器件組成：CD4073（三3與門）、CD4069（六反相器）、開關、限流電阻。 </p><p>　　功能說明：按鈕起動控制、編碼電路輸出標示GS有效與比較制動電路A=B不成立，三者均滿足時，與邏輯起動控制輸出為高電平，控制D觸發(fā)器構成的三位二進制可逆計數器的清零端，和555定時器組成的0.2S和6S周期脈沖發(fā)生器的清零端。 

25、</p><p>　　當此與邏輯起動控制的輸出為高電平時，脈沖發(fā)生器產生正常脈沖，三位二進制可逆計數器正常計數。 </p><p>　　當此與邏輯起動控制的輸出為高電平時，脈沖發(fā)生器產生正常脈沖，三位二進制可逆計數器正常計數。 </p><p>　　當此與邏輯起動控制的輸出為低電平時，脈沖發(fā)生器停止產生脈沖，并保持，三位二進制可逆計數器停止計數，

26、并保持。 </p><p>　　開關閉合為高電平有效。  </p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　3.2數碼管顯示模塊 </p><p>　　3.2.1顯示譯碼器組成電路如下： </p><p>　　組成器件：CD4

27、511顯示譯碼器、 LED（數碼管）顯示器</p><p>　　CD4511是一個用于驅動共陰極LED（數碼管）顯示器的BCD碼——七段碼譯碼器，特點是：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域寗覮ED顯示器。</p><p>　　CD4511芯片圖及引腳如下：</p><p>　　圖3-2CD4511的

28、引腳圖</p><p>　　CD4511引腳功能： </p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數碼管都會處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 </p><p>　　LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數值

29、。 </p><p>　　LT：3腳是測試信號的輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測數7段碼管是否有物理損壞。 </p><p>　　A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 </p><p>　　b、c、d、e、f、g

30、：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數碼管接口。</p><p>　　CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反向器作輸出級，通常用以驅動LED。 </p><p>　　其引腳圖如上圖所示。 </p><p>　　各引腳名稱：其中7、1、2、6分別表示A、B、C、D。5、4、3分別表示L

31、E、BI、LT。</p><p>　　13、12、11、10、9、15、14分別表示a、b、c、d、e、f、g。左邊引腳表示輸入，右邊引腳表示輸出，還有兩個引腳8、16分別表示的是接地和VDD. </p><p>　　CD4511的工作原理 </p><p>　　1.CD4511的真值表如下表所示 </p><p&g

32、t;　　2. 譯碼器:CD4511譯碼器用兩級或非門擔任，為了簡化電路先用二輸入端與非門對輸入數據B、C進行組合，得出00、01、10、11（用二進制對B、C編碼）四項，然后將輸入的數據A、D一起用或非門譯碼。 </p><p>　　3.鎖存功能:譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反向器組成，傳輸門的導通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。 </p><p>　　當LE為低電平導通時

33、，TG2截止；當LE為高電平時，TG1截止，TG2導通，此時有鎖存作用。 </p><p>　　4.消隱:BI為消隱功能端，該端施加低電平后，迫使七段數碼管均處于熄滅狀態(tài)，不顯示數字，即字形消隱。 </p><p>　　消隱輸出J=(B+C)D+BI。如不考慮消隱BI項，便得J=(B+C)D。根據上式，當輸入BCD代碼從1010——1111時，J端都為高電平，從而使顯示

34、器中的字形消隱。   </p><p>　　CD4511的真值表</p><p>　　3.2.2 CD4510（可逆計數器）組成電路 </p><p>　　器件組成：CD4510（可逆計數器） </p><p>　　功能說明：CD4510器件的1號接地，15號接CP端，9號接地。10

35、號UP/DOWN接F(A<B)，以控制加減計數。5號CARRYIN接F(A=B)為低電平時，UP/DOWN為高，進行加計數，UP/DOWN為低，進行減計數。2號DOUT，14號COUT，11號BOUT，6號AOUT，分別接CD4510的D，C，B，A作為地址端以驅動顯示譯碼器。在使用時先將9號接高電平，使CD4510復位，然后再使9號接地。 </p><p>　　CD4510為可預置BCD可逆計數

36、器，該器件主要尤四位具有同步時鐘的D型觸發(fā)器（具有選通結構，提供T型觸發(fā)器功能）構成。具有可預置數、加減計數器和多片級聯使用等功能。CD4510具有復位CR，置數控制LD、并行數據D0—D3、加減控制U/D、時鐘CP和進位CI等輸入。CR為高電平時，計數器清零。當LD為高電平時，D0—D3上的數據置入計數器中，CI控制計數器的計數操作，CI＝0時，允許計數。此時，若U/D為高電平，在CP時鐘上升沿計數器加1計數；反之，在CP時鐘上升沿減

37、1計數。除了四個Q輸出外，還有一個進位/錯位輸出CO/BO。 </p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　功能表如下：</b></p><p>　　3.3脈沖發(fā)生器模塊 </p><p>　　3.3.1、0.2S脈沖發(fā)生器 </

38、p><p>　　器件組成：NE555定時器，電阻，電容。 </p><p>　　功能說明：根據NE555定時器構成多諧振蕩器，使其周期為0.2S，周期公式為：T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=10K，R2=10K，C=10UF。 </p><p>　?。迸c５之間的0.015UF電容為抗干擾電容。清零端和與邏輯起動控制輸出端即CD4073的輸出

39、相連，可實現清零。只有當按鈕起動控制、編碼電路輸出標識GS有效與比較控制電路A=B不成立三者均滿足時，與邏輯起動控制的輸出為高電平，清零端無效，脈沖發(fā)生器產生正常脈沖； </p><p>　　當上述三者只要有一個不成立時，與邏輯起動控制的輸出為低電平，清零端有效，脈沖發(fā)生器停止產生脈沖，并保持。 </p><p><b>　　電路圖如下： </

40、b></p><p><b>　　0.2s脈沖發(fā)生器</b></p><p>　　555定時器功能表：</p><p>　　3.3.2、6S脈沖發(fā)生器 </p><p>　　器件組成：NE555定時器，電阻電容。 </p><p>　　功能說明：根據NE555定時器構成多

41、諧振蕩器，使其周期為6S，周期公式為：T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=82K，R2=390K，C=10UF。１與５之間的0.015UF電容為抗干擾電容。清零端和與邏輯起動控制輸出端即CD4073的輸出相連，可實現清零。只有當按鈕起動控制、編碼電路輸出標識GS有效與比較控制電路A=B不成立三者均滿足時，與邏輯起動控制的輸出為高電平，脈沖發(fā)生器產生正常脈沖；當上述三者只要有一個不成立時，與邏輯起動控制的輸出為低電平，清零端有效，脈

42、沖發(fā)生器停止產生脈沖，并保持。 </p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　3.4、LED滾動顯示模塊 </p><p>　　3.4.1、LED顯示電路譯碼器 </p><p>　　LED顯示電路譯碼器功能概述： </p><p>

43、;　　根據真值表化簡得如上邏輯表達式，通過門電路實現此譯碼器的功能。 </p><p>　　此譯碼器由五個兩輸入與門（4081），一個三輸入與門，三個三輸入或門組成。地址端為三位二進制可逆計數器的輸出，通過此門電路組成的譯碼器驅動LED顯示器，通過可逆計數實現上行方向和下行方向的循環(huán)顯示。 </p><p><b>　　其真值表為：</b><

44、/p><p><b>　　電路圖如下所示： </b></p><p>　　門電路組成的LED顯示電路譯碼器</p><p>　　3.4.2三位二進制可逆計數器 </p><p>　　器件組成：CD4013（雙D觸發(fā)器），CD4070（四2與或門） </p><p>　　功

45、能說明：此D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)器，通過脈沖發(fā)生器產生0.2S脈沖作為CP端輸入。將每個D觸發(fā)器的D端與Q’端相連構成T’觸發(fā)器。 </p><p>　　將三個T’觸發(fā)器的清零端相連可實現復位，接控制電路三與門的輸出。三個S端連在一起接地。Q2，Q1，Q0作為輸出驅動顯示譯碼器的地址端。 </p><p>　　將Q與EI通過異或門實現加計數和減計數：EI=0時減計數，下行

46、；EI=1時加計數，上行。 </p><p>　　EI與CD4585的F（A>B）=0端即與13號相連，因為B>A時，即編碼器的輸入比此時電梯顯示的樓層號大，應該上行，而此時F（A<B）=1即EI=1加計數恰好可實現上行； </p><p>　　當B=A計數器被鎖定，故保持不變；B<A時F（A<B）=0即EI=0減計數，恰好可以實現下行。&

47、#160;</p><p>　　下面對此構成可逆計數器的器件進行介紹： </p><p>　　CD4013是有兩個具有置位和復位功能的觸發(fā)器構成的。它以時鐘的低電平讀入，以高電平輸出。 </p><p><b>　　功能表如下： </b></p><p><b>　　電路圖如下所示

48、：</b></p><p>　　三位二進制可逆計數器</p><p>　　3.4.3、LED顯示器 </p><p>　　器件組成：四個發(fā)光二極管，四個限流電阻。 </p><p>　　功能說明：發(fā)光二極管（LED）是用半導體材料制作的正向偏置的PN結二極管。其發(fā)光原理是當在PN結兩端注入正向電流時，注入的非平

49、衡載流子（電子——空穴對）在擴散過程中復合發(fā)光。譯碼器輸出為高電平，所以LED顯示器為共陰輸出，通過他的亮與不亮，可以顯示上行和下行信號。電阻為限流作用，根據LED的額定電流確定電阻大小。</p><p><b>　　電路圖如下所示： </b></p><p>　　3.5原理圖（附錄1）</p><p><b>　　設計總結

50、</b></p><p>　　通過此次課程設計我學會了好多，雖然對protel還是不是很了解，但是我學會了如何用Altium Designer，這對我來說是一個很大的進步，在這個學習的過程中碰到了很多問題，不過還好，最后都圓滿的解決了。</p><p>　　此次做的課程設計是電梯控制電路設計，剛一開始覺得一頭霧水，不知道干什么的，雖然對模電還有數電知識掌握的很好，但是真正運用到

51、實踐當中還是有困難的，首先在畫原理圖的時候就碰到了問題，不知道運用哪些芯片，也不知道芯片之間的聯系，后來通過查閱資料，還有網上的一些視頻，看過之后才慢慢的真正了解到內部電路，然后就畫圖，畫好圖之后又給老師看了一下，老師說圖畫的還行，心里總算放松下來，接下來就很快的完成報告。</p><p>　　通過這一次的課程設計，使自己清楚的知道了學以致用的真正含意。我們學生必須要有實踐的能力，而這一次的課程設計，使我看到了自