电梯控制电路设计

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 ：学号 ：指导教师：设计地点：31-225设计时间：2014-7-72014-7-14指导教师意见：成绩 :签名：年月日Word 文档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：课程设计时间：2014-7-72014-7-14电子技术课程设计任务书学生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Word 文档指导教师林芝设计一个简易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。主要容（ 2）电梯升降一层所需时间可自行设计。（参数）（ 3）能记忆电梯、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。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，元件及任务要求 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。要求容完整、图表清晰、文理流畅、格式（进度）规、方案合理、设计正确，篇幅合理。1康华光电子技术基础（模拟部分）（第 5 版） M ：高等教育， 2004主要参考2阎石数字电子技术基础（第 5 版） M ：高等教育， 2006资料3光明 .电子技术书课程设计与综合实训 M 航空航天 . 2007审查意见系（教研室）主任签字：年月日目录一课程设计目的5二. 课程设计的容及要求52.1课程设计容52.2课程设计要求5Word 文档三. 正文部分73.1 按键控制模块7目标楼层号按钮编码电路7比较制动电路10与逻辑起动控制11.3.2数码管显示模块12显示译码器组成电路如下12CD4510（可逆计数器）组成电路163.3脉冲发生器模块17、0.2S 脉冲发生器17、6S 脉冲发生器183.4 、LED滚动显示模块19、LED显示电路译码器19三位二进制可逆计数器20、LED显示器223.5原理图23四. 设计总结23附录 1. 整体电路图24Word 文档电梯控制电路设计一、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、课程设计的容及要求：2.1 课程设计容：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、基本技术要求 :(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 07 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：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）；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；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； 电梯运行至目标楼层时，电梯自动停止；Word 文档图 5（A）上行方向循环显示图 5（ B）下行方向循环显示（方向箭头移动（楼层号显示）按钮起动控制显示） LED显示器数码管显示器Word 文档标志输出复位A=B保持方向信号CR有效CR有效有效制动信号CR（A=B）A=B时置 0图 6参考电路原理框图三、正文部分3.1按键控制模块目标楼层号按钮编码电路器件组成： 74148（83 编码器），八个限流电阻，八个开关。74148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 74148 的惯用符号及管脚图引脚图。Word 文档74148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)IEA1=(I2I4I5+I3I4I5+I6+7)IEA0=(I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)IE使能输出端 OE的逻辑方程为：OE=I0 I1 I2 I3 I4 I5 67IE当使能输入 IE=1 时，禁止编码、 输出 ( 反码 ) ：A2,A1,A0 为全 1( 如表第一行所示)。Word 文档当使能输入 IE=0 时，允许编码，在I0 I7 输入中，输入 I7 优先级最高，其余依次为： I6,I5,I4,I3,I2,I0， I0 等级排列。OE为使能输出端，它只在允许编码(IE=0) ，而本片又没有编码输入时为0（如表中第二行所示 ) 。扩展片优先编码输出端GS的逻辑方程为：GS=(I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)IEGS为片优先编码输出端，作为与逻辑起动控制的一个输入控制信号，它在允许编码 (IE=0) ，且有编码输入信号时为 0( 如表中第三至第十行 ) ；若允许编码而无编码输入信号时为 1( 如表第二行 ) ；在不允许编码 (IE=1) 时，它也为 1( 如表第一行)。GS=0 表示“电路工作，而且有编码输入”功能表如下（ 74148 优先编码器真值表） :输入输出IEI0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GOSI1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX00010XXXXX00100XXXX00110XXX011100010XX0111010X011110001111Word 文档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（AB）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（AB）（AB）作为方向信号控制八进制可逆计数器、 三位二进制可逆计数器， 使其实现加计数和减计数。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：Word 文档补充说明：CD4585是四位数字比较器， 可比较他的两个输入， 比较后在 AB，A=B， AB这三个输出端输出，输入形式可以是二进制，也可以是BCD码。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。Word 文档开关闭合为高电平有效。电路图如下：3.2数码管显示模块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：Word 文档图 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。Word 文档CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反向器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如上图所示。各引脚名称：其中7、1、2、6 分别表示 A、B、C、D。5、4、3 分别表示 LE、BI 、LT。13 、 12、11、10、9、15、14 分别表示 a、b、c、d、e、f 、g。左边引脚表示输入，右边引脚表示输出，还有两个引脚8、16 分别表示的是接地和VDD.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Word 文档灭状态，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。输入输出LE BI LIDCBAabcdefg 显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐0111111000000消隐111XXXX缓存消隐CD4511的真值表CD4510（可逆计数器）组成电路器件组成： CD4510（可逆计数器）Word 文档功能说明：CD4510器件的 1 号接地，15 号接 CP端，9 号接地。10 号 UP/DOWN接 F(AB）=0 端即与 13 号相连，因为 BA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（AB）=1 即 EI=1 加计数恰好可实现上行；当 B=A计数器被锁定，故保持不变； BA时 F（ AB）=0 即 EI=0 减计数，恰好可以实现下行。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。功能表如下：CLKDRSQQ000011001000QQ100101101111电路图如下所示：Word 文档三位二进制可逆计数器、 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。电路图如下所示：3.5 原理图（附录 1）四 . 设计总结Word 文档通过此次课程设计我学会了好多，虽然对 protel 还是不是很了解，但是我学会了如何用 Altium Designer ，这对我来说是一个很大的进步，在这个学习的过程中碰到了很多问题，不过还好，最后都圆满的解决了。此次做的课程设计是电梯控制电路设计， 刚一开始觉得一头雾水， 不知道干什么的，虽然对模电还有数电知识掌握的很好， 但是真正运用到实践当中还是有困难的，首先在画原理图的时候就碰到了问题， 不知道运用哪些芯片， 也不知道芯片之间的联系， 后来通过查阅资料， 还有网上的一些视频， 看过之后才慢慢的真正了解到部电路， 然后就画图， 画好图之后又给老师看了一下， 老师说图画的还行，心里总算放松下来，接下来就很快的完成报告。通过这一次的课程设计， 使自己清楚的知道了学以致用的真正含意。 我们学生必须要有实践的能力， 而这一次的课程设计， 使我看到了自己在这个方面有很大的不足。必须在以后的学习中加以提高。同时，我要感每一个帮助过我的人。Word 文档附录1Word 文档