電梯控制電路-電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電 子 技 術(shù)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　成績(jī)?cè)u(píng)定表</b></p><p>　　設(shè)計(jì)課題 ： 電梯控制電路設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)院名稱 ：

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) ： </p><p>　　學(xué)生姓名 ： </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p>&

3、lt;p>　　指導(dǎo)教師 ： </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-220 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間 ： </p><p><b>　　電 子 技 術(shù)&

4、lt;/b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 電梯控制電路設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí) ： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 ：

5、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 ： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 31-220 </p&

6、gt;<p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2017-6-26～2017-7-2 </p><p>　　電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)目的：4</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求4</p&g

7、t;<p>　　2.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：4</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)要求：4</p><p><b>　　三、正文部分6</b></p><p>　　3.1按鍵控制模塊6</p><p>　　3.1.1目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路6</p><p>　　3.1.2比較制動(dòng)電

8、路7</p><p>　　3.1.3與邏輯起動(dòng)控制7</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示模塊8</p><p>　　3.2.1顯示譯碼器組成電路如下：8</p><p>　　3.2.2 CD4510（可逆計(jì)數(shù)器）組成電路10</p><p>　　3.3脈沖發(fā)生器模塊11</p>&

9、lt;p>　　3.3.1、0.2S脈沖發(fā)生器11</p><p>　　3.3.2、6S脈沖發(fā)生器12</p><p>　　3.4、LED滾動(dòng)顯示模塊12</p><p>　　3.4.1、LED顯示電路譯碼器12</p><p>　　3.4.2三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器13</p><p>　　3.4.3、LE

10、D顯示器14</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)總結(jié)15</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　通過本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)課程內(nèi)容的理解和掌握，學(xué)會(huì)使用半導(dǎo)體元件和集成電路，掌握電子電路的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的綜合能力。</p

11、><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求</p><p>　　2.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電梯控制電路，具體指標(biāo)如下：</p><p>　?。?）觀察電梯的工作過程，描述出所設(shè)計(jì)電梯控制電路的邏輯功能。</p><p>　?。?）電梯升降一層所需時(shí)間可自行設(shè)計(jì)。</p><p&

12、gt;　?。?）能記憶電梯內(nèi)、外的所有請(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則按順序響</p><p>　　應(yīng)，每個(gè)信號(hào)保留至執(zhí)行后消失。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)集中控制電梯的控制、信號(hào)顯示電路。</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)模擬位移傳感器信號(hào)的脈沖發(fā)生器,脈沖周期為6秒; </p>

13、;<p>　　（2）設(shè)計(jì)由模擬位移傳感器信號(hào)的脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)的樓層號(hào)數(shù)碼管顯示</p><p>　　電路,設(shè)置樓層號(hào)0~7號(hào)(0號(hào)為地下室); </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)LED滾動(dòng)箭頭方向顯示電路; </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)電梯集中控制電路,要求具有以下功能：</p><p>　?、俨捎闷饎?dòng)鍵和

14、樓層號(hào)鍵實(shí)現(xiàn)起動(dòng)控制（兩種鍵均按下時(shí)電梯起動(dòng)）； </p><p>　?、陔娞萜饎?dòng)后LED滾動(dòng)箭頭方向顯示電路開始按圖5（A）或圖5（B）</p><p>　　從起始狀態(tài)工作，循環(huán)周期為1.6秒（每個(gè)圖案顯示0.2秒）。當(dāng)電梯</p><p>　　停止時(shí)，要求復(fù)位起始狀態(tài)； </p><p>　　③電梯運(yùn)行時(shí)，樓層號(hào)數(shù)碼管

15、顯示電路在電梯到達(dá)某層時(shí)（對(duì)應(yīng)模擬位</p><p>　　移傳感器信號(hào)的脈沖發(fā)生器輸出的下降沿）顯示該層樓號(hào)；④電梯運(yùn)行</p><p>　　至目標(biāo)層時(shí)，電梯自動(dòng)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><b>　　三、正文部分&l

16、t;/b></p><p><b>　　3.1按鍵控制模塊</b></p><p>　　3.1.1目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路</p><p>　　器件組成：74LS148（8—3編碼器），八個(gè)限流電阻，八個(gè)開關(guān)。 </p><p>　　74LS148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。 </p>

17、;<p>　　如圖所示的是八線-三線編碼器74LS148的慣用符號(hào)及管腳圖引腳圖。</p><p>　　74LS148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(hào)如圖中所標(biāo)。其中I0—I7為輸入信號(hào)，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。</p><p>　　

18、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><p>　　A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE</p>

19、<p>　　使能輸出端OE的邏輯方程為：  </p><p>　　OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE </p><p>　　3.1.2比較制動(dòng)電路</p><p>　　器件組成:CD4585</p><p&g

20、t;　　功能說明：CD4585為四位數(shù)值比較器，輸入端十號(hào)接A0，七號(hào)接A1，二號(hào)接A2，十五號(hào)接A3。A0、A1、A2、A3分別接八進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的輸出端。輸入端十一號(hào)接B0，九號(hào)接B1，一號(hào)接B2，十四號(hào)接B3。B0、B1、B2分別接編碼器的輸出端，B3接地。A與B進(jìn)行比較，輸出端F（A>B）作為與三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器中的異或門控制輸入端，F(xiàn)（A=B）通過與非門與上述起動(dòng)控制中的與門相連作為制動(dòng)信號(hào)。當(dāng)A=B時(shí)使八進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)

21、器停止計(jì)數(shù)并保持。脈沖發(fā)生器的清零端有效，停止產(chǎn)生脈沖并保持。三位可逆計(jì)數(shù)器復(fù)位。輸出端（A>B）（A<B）作為方向信號(hào)控制八進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器、三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，使其實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)。為了輸出F（A=B）的輸出控制信號(hào)，應(yīng)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&

22、gt;　　3.1.3與邏輯起動(dòng)控制 </p><p>　　器件組成：CD4073（三3與門）、CD4069（六反相器）、開關(guān)、限流電阻。 </p><p>　　功能說明：按鈕起動(dòng)控制、編碼電路輸出標(biāo)示GS有效與比較制動(dòng)電路A=B不成立，三者均滿足時(shí)，與邏輯起動(dòng)控制輸出為高電平，控制D觸發(fā)器構(gòu)成的三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的清零端，和555定時(shí)器組成的0.2S和6S周期脈沖發(fā)生

23、器的清零端。 </p><p>　　當(dāng)此與邏輯起動(dòng)控制的輸出為高電平時(shí)，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖，三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。 </p><p>　　當(dāng)此與邏輯起動(dòng)控制的輸出為高電平時(shí)，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖，三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。 </p><p>　　當(dāng)此與邏輯起動(dòng)控制的輸出為低電平時(shí)，脈沖發(fā)生器停止產(chǎn)生脈沖，并保持，三位二

24、進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并保持。 </p><p>　　開關(guān)閉合為高電平有效。  </p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖3.1.3與邏輯起動(dòng)控制電路</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示模塊 </p><p>　　3.2.

25、1顯示譯碼器組成電路如下： </p><p>　　組成器件：CD4511顯示譯碼器、 LED（數(shù)碼管）顯示器</p><p>　　CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼——七段碼譯碼器，特點(diǎn)是：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。</p><p>　

26、　CD4511芯片圖及引腳如下：</p><p>　　圖3-2CD4511的引腳圖</p><p>　　CD4511引腳功能： </p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會(huì)處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 </p><p>　　LE：鎖定控制端，當(dāng)LE

27、=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。 </p><p>　　LT：3腳是測(cè)試信號(hào)的輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，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(cè)數(shù)7段碼管是否有物理?yè)p壞。 </p><p>　　A1、A2、A3、A4、為84

28、21BCD碼輸入端。 </p><p>　　b、c、d、e、f、g：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(gè)電阻與七段數(shù)碼管接口。</p><p>　　CD4511的工作原理 ：</p><p>　　1.CD4511的真值表如下表所示 </p><p>　　2. 譯碼器:CD4511譯碼器用兩

29、級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化電路先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，得出00、01、10、11（用二進(jìn)制對(duì)B、C編碼）四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)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(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。 </p><p>　　當(dāng)LE為低電平導(dǎo)通時(shí)，TG2截止；當(dāng)LE為高電平時(shí)，TG1截止，TG2導(dǎo)通，此時(shí)有鎖

30、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(shù)碼管均處于熄滅狀態(tài)，不顯示數(shù)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(xiàng)，便得J=(B+C)D。根據(jù)上式，當(dāng)輸入BCD代碼從1010——1111時(shí)，J端都為高電平，從而使顯示器中的字形消隱。</p><p>　　3.2.2 

31、CD4510（可逆計(jì)數(shù)器）組成電路 </p><p>　　器件組成：CD4510（可逆計(jì)數(shù)器） </p><p>　　功能說明：CD4510器件的1號(hào)接地，15號(hào)接CP端，9號(hào)接地。10號(hào)UP/DOWN接F(A<B)，以控制加減計(jì)數(shù)。5號(hào)CARRYIN接F(A=B)為低電平時(shí)，UP/DOWN為高，進(jìn)行加計(jì)數(shù)，UP/DOWN為低，進(jìn)行減計(jì)數(shù)。2號(hào)DOUT，14號(hào)CO

32、UT，11號(hào)BOUT，6號(hào)AOUT，分別接CD4510的D，C，B，A作為地址端以驅(qū)動(dòng)顯示譯碼器。在使用時(shí)先將9號(hào)接高電平，使CD4510復(fù)位，然后再使9號(hào)接地。 </p><p>　　CD4510為可預(yù)置BCD可逆計(jì)數(shù)器，該器件主要尤四位具有同步時(shí)鐘的D型觸發(fā)器（具有選通結(jié)構(gòu)，提供T型觸發(fā)器功能）構(gòu)成。具有可預(yù)置數(shù)、加減計(jì)數(shù)器和多片級(jí)聯(lián)使用等功能。CD4510具有復(fù)位CR，置數(shù)控制LD、并行數(shù)據(jù)D0—

33、D3、加減控制U/D、時(shí)鐘CP和進(jìn)位CI等輸入。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。當(dāng)LD為高電平時(shí)，D0—D3上的數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器中，CI控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)操作，CI＝0時(shí)，允許計(jì)數(shù)。此時(shí)，若U/D為高電平，在CP時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)；反之，在CP時(shí)鐘上升沿減1計(jì)數(shù)。除了四個(gè)Q輸出外，還有一個(gè)進(jìn)位/錯(cuò)位輸出CO/BO。 </p><p><b>　　電路圖如下：</b></p>

34、;<p>　　3.3脈沖發(fā)生器模塊 </p><p>　　3.3.1、0.2S脈沖發(fā)生器 </p><p>　　器件組成：NE555定時(shí)器，電阻，電容。 </p><p>　　功能說明：根據(jù)NE555定時(shí)器構(gòu)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>

35、<p>　　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(dòng)控制輸出端即CD4073的輸出相連，可實(shí)現(xiàn)清零。只有當(dāng)按鈕起動(dòng)控制、編碼電路輸出標(biāo)識(shí)GS有效與比較控制電路A=B不成立三者均滿足時(shí)，與邏輯起動(dòng)控制的輸出為高電平，清零端無效，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖； </p><p>　　當(dāng)上述三者只要有一個(gè)不成立時(shí)，與邏輯起動(dòng)控制的輸出為低電平，清零端有效，脈沖發(fā)生器停止產(chǎn)生脈沖，并保持。

36、</p><p>　　電路如圖3.3.1所示：</p><p>　　圖3.3.1 0.2s脈沖發(fā)生器</p><p>　　3.3.2、6S脈沖發(fā)生器 </p><p>　　器件組成：NE555定時(shí)器，電阻電容。 </p><p>　　功能說明：根據(jù)NE555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，使其周期為6S，周期

37、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(dòng)控制輸出端即CD4073的輸出相連，可實(shí)現(xiàn)清零。只有當(dāng)按鈕起動(dòng)控制、編碼電路輸出標(biāo)識(shí)GS有效與比較控制電路A=B不成立三者均滿足時(shí)，與邏輯起動(dòng)控制的輸出為高電平，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖；當(dāng)上述三者只要有一個(gè)不成立時(shí)，與邏輯起動(dòng)控制的輸出為低電平，清零端有效，脈沖發(fā)生器停止產(chǎn)生脈沖，并保持。

38、</p><p>　　電路如圖3.3.2所示。</p><p>　　圖3.3.2 6s脈沖發(fā)生器</p><p>　　3.4、LED滾動(dòng)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><

39、p>　　根據(jù)真值表化簡(jiǎn)得如上邏輯表達(dá)式，通過門電路實(shí)現(xiàn)此譯碼器的功能。 </p><p>　　此譯碼器由五個(gè)兩輸入與門（4081），一個(gè)三輸入與門，三個(gè)三輸入或門組成。地址端為三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的輸出，通過此門電路組成的譯碼器驅(qū)動(dòng)LED顯示器，通過可逆計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)上行方向和下行方向的循環(huán)顯示。</p><p>　　電路圖3.4.1所示： </p>&l

40、t;p>　　圖3.4.1 門電路組成的LED顯示電路譯碼器</p><p>　　3.4.2三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 </p><p>　　器件組成：CD4013（雙D觸發(fā)器），CD4070（四2與或門） </p><p>　　功能說明：此D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)器，通過脈沖發(fā)生器產(chǎn)生0.2S脈沖作為CP端輸入。將每個(gè)D觸發(fā)器的D端與Q’端相連構(gòu)成

41、T’觸發(fā)器。 </p><p>　　將三個(gè)T’觸發(fā)器的清零端相連可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，接控制電路三與門的輸出。三個(gè)S端連在一起接地。Q2，Q1，Q0作為輸出驅(qū)動(dòng)顯示譯碼器的地址端。 </p><p>　　將Q與EI通過異或門實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)：EI=0時(shí)減計(jì)數(shù)，下行；EI=1時(shí)加計(jì)數(shù)，上行。 </p><p>　　EI與CD4585的F（A>

42、;B）=0端即與13號(hào)相連，因?yàn)锽>A時(shí)，即編碼器的輸入比此時(shí)電梯顯示的樓層號(hào)大，應(yīng)該上行，而此時(shí)F（A<B）=1即EI=1加計(jì)數(shù)恰好可實(shí)現(xiàn)上行； </p><p>　　當(dāng)B=A計(jì)數(shù)器被鎖定，故保持不變；B<A時(shí)F（A<B）=0即EI=0減計(jì)數(shù)，恰好可以實(shí)現(xiàn)下行。 </p><p>　　下面對(duì)此構(gòu)成可逆計(jì)數(shù)器的器件進(jìn)行介紹： </

43、p><p>　　CD4013是有兩個(gè)具有置位和復(fù)位功能的觸發(fā)器構(gòu)成的。它以時(shí)鐘的低電平讀入，以高電平輸出。</p><p>　　電路如圖3.4.2所示：</p><p>　　圖3.4.2 三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器</p><p>　　3.4.3、LED顯示器 </p><p>　　器件組成：四個(gè)發(fā)光二極管，四個(gè)限流電

44、阻。 </p><p>　　功能說明：發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。其發(fā)光原理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子——空穴對(duì)）在擴(kuò)散過程中復(fù)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(hào)。電阻為限流作用，根據(jù)LED的額定電流確定電阻大小。</p><p>　　電路如圖3.4.3

45、所示：</p><p>　　圖3.4.3 LED顯示器</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過本次電子課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多關(guān)于電子設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，鞏固了我的數(shù)字電路知識(shí)，增強(qiáng)了我在電子設(shè)計(jì)方面的能力。</p><p>　　在此次課程設(shè)計(jì)中，我選的課程設(shè)計(jì)題目是電梯控制電路設(shè)計(jì)，剛開始

46、接手這個(gè)題目的時(shí)候，腦子就一團(tuán)亂，不知道該如何下手，這讓我深刻體會(huì)到了書面學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)的差別，實(shí)際的設(shè)計(jì)并沒有曾經(jīng)想象中的那么簡(jiǎn)單。但是后來在老師的細(xì)心指導(dǎo)下，漸漸有了眉目，從最初單元電路的分析和設(shè)計(jì)，到最終整機(jī)電路的測(cè)試，在時(shí)間和精力的支支配下，終于完成了這次設(shè)計(jì)。</p><p>　　從這次電子設(shè)計(jì)的課程中，學(xué)到了很多書本上沒有的知識(shí)，比如如何用Altium Designer繪制原理圖，如何用Proteus

47、做電路仿真等等，這對(duì)我來說不僅僅是一次知識(shí)盛宴，更是人生之中一次難得的經(jīng)歷，我相信這對(duì)我以后的人生會(huì)有很大的幫助。在這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程中遇到了各種各樣的問題，雖然問題的出現(xiàn)讓我有些灰心，但是我并沒有放棄，通過對(duì)指導(dǎo)老師的請(qǐng)教和自己的不斷摸索，最終都完美的解決了。</p><p>　　世上無難事，只要肯攀登，雖然這次課程設(shè)計(jì)的難度不大，但是對(duì)于我來說，難度并不小，對(duì)一些芯片的不斷摸索，對(duì)電路參數(shù)的不斷調(diào)整和計(jì)算，僅