電梯控制電路設(shè)計(jì)

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)成績?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)課題 ： 電梯控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 ： 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-225 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2014-7-72014-7-14 指導(dǎo)教師意見：成績: 簽名： 年 月 日 24 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： 電梯控制電路設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014-7-72014-7-14 電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目電梯控制電路設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來

2、源自擬指導(dǎo)教師 劉林芝主要內(nèi)容（參數(shù)）設(shè)計(jì)一個(gè)簡易4層電梯控制電路，具體指標(biāo)如下：（1）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。（2）電梯升降一層所需時(shí)間可自行設(shè)計(jì)。（3）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)則按順序響應(yīng)，每個(gè)信號(hào)保留至執(zhí)行后消失。任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第5-6天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1 康華光

3、電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陳光明.電子技術(shù)書課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)M北京航空航天出版社. 2007審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄一課程設(shè)計(jì)目的5二.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求5 2.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容5 2.2課程設(shè)計(jì)要求5三.正文部分7 3.1按鍵控制模塊.7 3.1.1目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路.7 3.1.2比較制動(dòng)電路.10 3.1.3與邏輯起動(dòng)控制. .11 3.2數(shù)碼管顯示模塊12 3.2.1顯示譯碼器組成電路如下12 3.2.2 CD4510（可逆計(jì)數(shù)器）組成

4、電路16 3.3脈沖發(fā)生器模塊17 3.3.1、0.2S脈沖發(fā)生器17 3.3.2、6S脈沖發(fā)生器18 3.4、LED滾動(dòng)顯示模塊19 3.4.1、LED顯示電路譯碼器19 3.4.2三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器20 3.4.3、LED顯示器22 3.5原理圖23四.設(shè)計(jì)總結(jié)23附錄1.整體電路圖2424電梯控制電路設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)目的：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。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求： 2.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： 設(shè)計(jì)集中控制電梯的控制、信號(hào)顯示電路 2.2課程設(shè)計(jì)要

5、求：1、 基本技術(shù)要求:(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; (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)碼管顯示電路,設(shè)置樓層號(hào)07號(hào)(0號(hào)為地下室); (3)設(shè)計(jì)LED滾動(dòng)箭頭方向顯示電路; (4)設(shè)計(jì)電梯集中控制電路,要求具有以下功能： 采用起動(dòng)鍵和樓層號(hào)鍵實(shí)現(xiàn)起動(dòng)控制（兩種鍵均按下時(shí)電梯起動(dòng)）； 電梯起動(dòng)后LED滾動(dòng)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(gè)圖案顯示0.2秒）。當(dāng)電梯停止時(shí)，要求復(fù)位起始狀態(tài)； 電梯運(yùn)行時(shí)，樓層號(hào)數(shù)碼管顯示電路在電梯到達(dá)

6、某層時(shí)（對(duì)應(yīng)模擬位移傳感器信號(hào)的脈沖發(fā)生器輸出的下降沿）顯示該層樓號(hào)； 電梯運(yùn)行至目標(biāo)樓層時(shí)，電梯自動(dòng)停止； 圖5（A）上行方向循環(huán)顯示 圖5（B）下行方向循環(huán)顯示目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路 與邏輯動(dòng)控制 比較制動(dòng)電路 按鈕起動(dòng)控制模擬位移傳感器信號(hào)脈沖發(fā)生器M進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 顯示譯碼器（樓層號(hào)顯示） 數(shù)碼管顯示器  脈沖發(fā)生器 N進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 顯示譯碼器（方向箭頭移動(dòng)顯示）LED顯示器標(biāo)志輸出制動(dòng)信號(hào)（A=B）A=B保持CR有效A=B時(shí)置0CR有效CR有效方向信號(hào)復(fù)位圖6 參考電路原理框圖 三、正文部分 3.1按鍵控制模塊 3.1.1目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電

7、路 器件組成：74148（83編碼器），八個(gè)限流電阻，八個(gè)開關(guān)。  74148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。  如圖所示的是八線-三線編碼器74148的慣用符號(hào)及管腳圖引腳圖。 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(hào)如圖中所標(biāo)。其中I0I7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。   由74148真值表可列輸出邏輯方程為 A2 = (I4+I5+I6+I7)IE   A1&

8、#160;= (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)·IE   A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE   使能輸出端OE的邏輯方程為：   OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE   當(dāng)使能輸入IE=1時(shí)，禁止編碼、輸出(反碼)： A2,A1,A0為全1(如表第一行所示)。   當(dāng)使能輸入IE=0時(shí)，允許編碼，

9、在I0I7輸入中，輸入I7優(yōu)先級(jí)最高，其余依次為：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等級(jí)排列。   OE為使能輸出端，它只在允許編碼(IE=0)， 而本片又沒有編碼輸入時(shí)為0（如表中第二行所示)。 擴(kuò)展片優(yōu)先編碼輸出端GS的邏輯方程為：   GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)·IE   GS為片優(yōu)先編碼輸出端，作為與邏輯起動(dòng)控制的一個(gè)輸入控制信號(hào)，它在允許編碼(IE=0)，且有編碼輸入信號(hào)時(shí)為0(如表中第三至第十行)；若允許編碼而無編碼輸入信號(hào)時(shí)為1(如表第二行)

10、；在不允許編碼(IE=1)時(shí)，它也為1(如表第一行)。   GS = 0表示“電路工作，而且有編碼輸入”  功能表如下（74148優(yōu)先編碼器真值表）:輸 入輸 出IEI0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSOI1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX010100XXXX010110XXX011000XX011010X01110001111 3.1.2比較制動(dòng)電路  器件組成:CD4585功能說明：CD4585為四位數(shù)值比較器

11、，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)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

12、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。 電路圖如下：補(bǔ)充說明：CD4585是四位數(shù)字比較器，可比較他的兩個(gè)輸入，比較后在A>B，A=B，A<B這三個(gè)輸出端輸出，輸入形式可以是二進(jìn)制，也可以是BCD碼。3.1.3與邏輯起動(dòng)控制 器件組成：CD4073（三3與門）、CD4069（六反相器）、開關(guān)、限流電阻。 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

13、周期脈沖發(fā)生器的清零端。 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)。 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)。 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，三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并保持。 開關(guān)閉合為高電平有效。  電路圖如下： 3.2數(shù)碼管顯示模塊 3.2.1顯示譯碼器組成電路如下： 組成器件：CD4511顯示譯碼器、 LED（數(shù)碼管）顯示器CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LE

14、D（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。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。CD4511芯片圖及引腳如下： 圖3-2CD4511的引腳圖 CD4511引腳功能： 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)。 LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=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。 LT：3腳是測試信號(hào)的輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼

15、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(shù)7段碼管是否有物理損壞。 A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 a、 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。CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反向器作輸出級(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng)LED。  其引腳圖如上圖所示。  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LE、BI、LT。 13、12、11、10、9、15、14分別表示a、b

16、、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(gè)引腳8、16分別表示的是接地和VDD.  CD4511的工作原理  1.CD4511的真值表如下表所示  2. 譯碼器:CD4511譯碼器用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡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。  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)。  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

17、，此時(shí)有鎖存作用。  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。  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10101111時(shí)，J端都為高電平，從而使顯示器中的字形消隱。   輸入輸出LEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱0110000111111000110001011000010110010110110120110011111100130110100011001

18、1401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱0111111000000消隱111XXXX緩存消隱 CD4511的真值表 3.2.2 CD4510（可逆計(jì)數(shù)器）組成電路  器件組成：CD4510（可逆計(jì)數(shù)器）  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(

19、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)COUT，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。  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)D0D3、加減控制U/D、時(shí)鐘CP和進(jìn)位CI等

20、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)，D0D3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，CI0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。 電路圖如下： 功能表如下：CRLDCIU/DCPQ1XXXX清零01XXX預(yù)置數(shù)0001加計(jì)數(shù)0000減計(jì)數(shù)001XX保持 3.3脈沖發(fā)生器模塊 3.3.1、0.2S脈沖發(fā)生器 器件組成：NE555定時(shí)器，電阻，電容。 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

21、公式為：T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=10K，R2=10K，C=10UF。 與之間的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； 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。 電路圖如下：  0.2s脈沖發(fā)生器555定時(shí)器功能表：閾值輸入（VN） 觸發(fā)輸入（VN） 復(fù)位（RD） 輸出

22、（VO） 放電管（T）X X 0 0 導(dǎo)通 1 1 截止 1 0 導(dǎo)通 1 不變 不變3.3.2、6S脈沖發(fā)生器 器件組成：NE555定時(shí)器，電阻電容。 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，周期公式為：T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=82K，R2=390K，C=10UF。與之間的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)

23、，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。 電路圖如下：  3.4、LED滾動(dòng)顯示模塊 3.4.1、LED顯示電路譯碼器 LED顯示電路譯碼器功能概述： 根據(jù)真值表化簡得如上邏輯表達(dá)式，通過門電路實(shí)現(xiàn)此譯碼器的功能。 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。 其真值表為：Q2Q1Q0Y3Y2Y1Y00001111001110001011

24、0001110001000000101000111000111110111電路圖如下所示：  門電路組成的LED顯示電路譯碼器3.4.2三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 器件組成：CD4013（雙D觸發(fā)器），CD4070（四2與或門） 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T觸發(fā)器。 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。 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。 EI與CD4585的F（A>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； 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。 下面對(duì)此構(gòu)成可