简易电梯控制系统

数字电子技术课程设计课程名称： 数字电子技术 题 目： 简易电梯控制系统 设计内容与设计要求一 设计内容：1、 显示方式：以LED数码管形式显示1-4；2、 主要功能：一共有四层楼，楼层标记用1-4表示，假设每次只有有一层楼有呼叫，按下呼叫按钮后，呼叫楼层指示灯亮，电梯将从当前楼层运行到呼叫楼层，指示灯熄灭；3、 超重报警：当电梯超重时，报警灯亮，电梯拒绝运行；4、 系统复位：系统能手动复位，复位后，电梯停在第1层；5、 其他功能（任选） 二、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告； 主要设计条件1 提供调试用实验室；2 提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片；3 所用设备及元件需在设计后归还。 说明书格式1 课程设计封面；2 任务书；3 说明书目录；4 设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；5 单元电路设计（各单元电路图）；6 安装、调试步骤；7 故障分析与电路改进；8 总结与体会；9 附录（元器件清单）；10 参考文献;11 课程设计成绩评分表;12 设计报告采用16k纸打印; 进 度 安 排第6周：星期一:课题内容介绍和查找资料；星期二星期五:总体电路设计和分电路设计，电路仿真,修改方案；第7周：星期一星期二:电路设计，电路仿真,修改方案星期三: 安装、调试电路；星期四: 验收电路，整理实验室及其它事情，写设计报告，打印相关图纸；星期五:答辩； 参 考 文 献1、电子系统设计 高等教育出版社 马建国 主编2、电子线路设计、实验、测试（第二版） 华中理工大学出版社 谢自美 主编3、新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计 华中理工大学出版社 梁宗善 主编3、现代电子设计技术 机械工业出版社 李荣良主编数字电路设计与制作 科学出版社 汤山俊夫 著目录一、系统总体设计方案及系统框图11.1设计方案：11.2设计原理：11.3系统总电路图：2二、单元电路的设计22.1信号的输入，锁存及显示:22.2时钟信号发生器：32.3系统电路的编码，数据比较及加减计数：42.4超重报警与手动复位功能的实现:5三、安装与调试步骤53.1安装步骤：53.2调试步骤:6四、故障分析与电路改进64.1故障分析：64.2电路改进：7五、总结与体会7六、附录（元器件清单）9七、参考文献105一、系统总体设计方案及系统框图1.1设计方案：系统的时钟脉冲信号是由555定时器接成的多谐振荡器。时钟信号通过一定与门和与非门输入计数器74LS192，控制其加减计数。系统的开关控制电路是由JK触发器和与非门构成，控制信号灯的工作状态。系统的核心电路是由编码器74LS148，数据比较器74LS85，同步可加减计数器74 LS192,译码器74LS48和一定的门电路组成，实现对电梯的上升和下降的控制。1.2设计原理： 系统的信号灯控制部分是由开关和JK触发器构成，开关先接高电平，按下开关时，给了一个低电平触发信号输入给JK触发器使其锁存低电平信号，从而使信号灯一直亮直到信号结束。系统的核心部分是由编码器74LS148，数据比较器74LS85，同步十进制可逆计数器74 LS192,译码器74LS48和一定的门电路组成。按下开关时，产生的低电平信号由JK触发器传给74LS148编码器，产生后的编码输入74LS85数据比较器，通过与74LS192输出的数比较，产生的信号再连接时钟信号通过一定的门电路输入74LS192计数器，控制计数器的加减，从而实现电梯的上升与下降。系统的时钟信号是由555定时器接成的多谐振荡器。时钟信号通过一定与门和与非门输入计数器74LS192，控制其加减计数。1.3系统总电路图：二、单元电路的设计2.1信号的输入，锁存及显示：该单元电路如下图所示：2.2时钟信号发生器: 时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生一定的“0” 、“1 ”信号，如图：所以时间周期就是： T=C2.3系统电路的编码，数据比较及加减计数：JK触发器锁存低电平信号时，把低电平通过Q端输入编码器（74LS148），从而编码器开始编码，编码后的数据输入数据比较器（74LS85），同步加减计数器（74LS192）的输出端的数据同时也输入数据比较器，通过比较后，数据比较器的输出端，连接时钟信号通过与非门电路，从而控制了计数器的加减，实现了电梯的上升与下降。2.4超重报警与手动复位功能的实现:超重报警：当电梯超重时，安装在时钟信号输入上的重力感应开关断开，从而没有了时钟信号的输入，此时电梯电梯拒绝运行，报警灯亮。系统复位：在同步可加减计数器（74LS192）的置数端通过连接一定的门电路后，再连复位开关，便可实现系统能手动复位，复位后，电梯停在第1层得功能。三、安装与调试步骤3.1安装步骤：按照系统总的电路图，合理规划电路总布局，尽量使电路连接简单、明了。首先一个模块一个模块连接，连接好一个模块，就检测一个，包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等，以防整体检测时不必要的麻烦。整体连接完毕，进行调试，看是否和仿真结果相同。如有出入，仔细检测电路，查出问题所在。这样不断调试，直到达到预期结果。改进布线，力求精简。3.2调试步骤:打开电源开关，接通电源，观察信号灯和数码显示管的变化。如有问题，首先检查是否有电线松动，然后再调试其它部分。检查信号灯和数码显示管是否有损坏。如果以上都们问题的话，此时应该分成一个一个单元电路来调试，包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等。四、故障分析与电路改进4.1故障分析：秒脉冲信号发生电路是否产生脉冲：把万用表调到20V电压档，万用表负极接地，正极接555定时器“3”针脚，芯片通电后，看电压变化是否变化明显，高电平大于3V，低电平小于0.4V。如果不能产生脉冲，检测555定时器的引脚是否接对，电阻和电容是否接正确，如果不是这些问题，就通过换芯片，看是否是芯片的问题，如果芯片也没问题，就检测是不是电路板有问题。数码显示管不能正常显示：看数码管是怎样显示的，如果显示乱码，检查译码芯片74LS48是否接线正常，然后检查各针脚对应输出是否正确，最后检查数码管接线是否正确。如果数码管中某些段不亮，检查接线是否正确，对应针脚电压是否变化。如果是某些段不灭也不完全亮，换一个数码管试试。信号灯不显示或不按仿真的状态显示：检查信号灯是否能发光，然后检查信号灯接线处是否良好，最后检查接线是否按照状态方程连接正确。数码显示管与信号灯配合有问题：按下某楼层的开关时，信号灯亮，当数码显示管显示到相应的楼层时，信号灯熄灭。如果不是以上的结果，首先检查JK触发器的管脚是否连接好以及是否正确。然后再检查同步可加减计数器（74LS192）的管脚是否连接好以及是否正确。接着就是数据比较器（74LS85）以及编码器（74LS148）的管脚连接正确与否。一步步检查后，此问题便可解决。4.2电路改进： 总体来说，我觉得我设计的这个简易电梯控制系统电路已经相当完美了。简洁明了，功能模块清楚。唯一不妥的是开关模块这部分操作比较复杂，我觉得应该与实际电梯上的开关模块靠近，那样可是电路更简洁，操作更方便，而且不容易出错。此外，各方面的一些问题有待探讨和改进。五、总结与体会数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在短短的两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次数电课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做数电课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 这次数电课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在王老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在龚老师的身上我学得到很多实用的知识。总体来说,这次实习我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力.在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐. 这次数电课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。另外，我们还更加充分的认识到，数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。3，相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的分频器的设计，开始并不理解分频器的原理，但是和其他的专业同学讨论后，理解了分频器的基本原理后，很快的设计了电路原理图。六、附录（元器件清单）同步十进制可加减计数器（74LS192） 1个优先编码器（74LS148） 1个数据比较器（74LS85） 1个双JK触发器（74LS76） 2个译码器（74LS48） 1个555定时器 1个与非门(74LS00) 1个与门（74LS08） 1个电容 2个数码显示管 1个信号灯 4个开关 6个电阻 若干七、参考文献1、电子系统设计 高等教育出版社 马建国 主编2、电子线路设计、实验、测试（第二版） 华中理工大学出版社 谢自美 主编3、新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计 华中理工大学出版社 梁宗善 主编4、现代电子设计技术 机械工业出版社 李荣良主编数字电路设计与制作 科学出版社 汤山俊夫 著5、数字电子技术基础高等教育出版社 阎石 主编6、电子技术基础实验与仿真 中南大学出版社 孙胜麟 郭照南 主编湖南工程学院课程设计评分表项 目评 价设计方案的合理性与创造性硬件制作或软件编程完成情况*硬件制作测试或软件调试结果*设计说明书质量设计图纸质量答辩汇报的条理性和独立见解答辩中对所提问题的回答情况完成任务的情况独立工作能力组织纪律性（出勤率）综合评分 指导教师签名：_ 日 期：_注： 表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填类容； 此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、平分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。