電梯控制電路設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?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：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 ：2014-7-7 2014-7-14指導(dǎo)教師意見：成績(jī)：簽名：年 月日電子技術(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)生某：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(lái)源自擬指導(dǎo)教師林芝主要容參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)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(guò)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

2、、外的所有請(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)那么按順序響應(yīng)，每個(gè)信號(hào) 保存至執(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。要求容完整、圖表清晰、文理流暢、格式 規(guī)、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1 康華光電子技術(shù)根底模擬局部第 5版M :高等教育，20042 閻石數(shù)字電子技術(shù)根底第5版M :高等教育，20063 光明.電子技術(shù)書課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)M.航空航天.2007審查意見系教研室主任簽字：年 月曰

3、目 錄課程設(shè)計(jì)目的5.課程設(shè)計(jì)的容及要求52.1課程設(shè)計(jì)容52.2課程設(shè)計(jì)要求5103.1.3與邏輯起動(dòng)控.正文局部73.1按鍵控制模塊.7目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路.7路.比擬制動(dòng)電制113.2數(shù)碼管顯示模塊12顯示譯碼器組成電路如下123.2.2 CD4510可逆計(jì)數(shù)器組成電路16 3.3脈沖發(fā)生器模塊17、0.2S脈沖發(fā)生器173.3.2 、6S脈沖發(fā)生器183.4、LED滾動(dòng)顯示模塊19、LED顯示電路譯碼器19三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器20、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24電梯控制電路設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)目的：通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)課程容的理

4、解和掌握， 學(xué)會(huì)使用半 導(dǎo)體元件和集成電路，掌握電子電路的根本分析方法和設(shè)計(jì)方法， 進(jìn)一步提高分 析解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。二、課程設(shè)計(jì)的容及要求：2.1課程設(shè)計(jì)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)要求：1、根本技術(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；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場(chǎng)按圖5A或圖5

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)電梯停頓時(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)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)停頓；圖5 A上行方向循環(huán)顯示oooe 6000圖5 :B下行方向循環(huán)顯示方向箭頭移動(dòng)顯示LFD顯示器1 樓層號(hào)顯示數(shù)碼管顯示器按鈕起動(dòng)控制標(biāo)志輸出A=B復(fù)位保持方向信號(hào)11CR有效CR有效CR有效制動(dòng)信號(hào) A=BA=B時(shí)置0圖6 參考電路原理框圖三、正文局部3.1按鍵控制模塊3.1.1目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路器件組成：7414883編碼器，八個(gè)限流電阻，八個(gè)開關(guān)

6、。74148 是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。如下圖的是八線-三線編碼器74148的慣用符號(hào)及管腳圖引腳圖。10Lt0r1EO2GS34AO；5Al6A27fEl1574LS14874148 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 10 17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)IEA1= (I2I4I5+I3I4I5+I6+7) IEA0 = (I1I2I4I6+I3I

7、4I6+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)，制止編碼、輸出(反碼)：A2,A1,A0為全1(如表第一 行所示)。當(dāng)使能輸入IE=O時(shí)，允許編碼，在1017輸入中，輸入17優(yōu)先級(jí)最高， 其余依次為：16,15,14,13,12,10，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） IEGS 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

8、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）；假設(shè)允許編 碼而無(wú)編碼輸入信號(hào)時(shí)為1（如表第二行）；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IEI0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GO1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX010100XXXX010110XXX011000XX011010X01110001111SI167Sft DI P-8H12FTnr45 g7fiKPI16

9、n144=F13ii衛(wèi)RESPACK4VCCr-ii"=GNDrL 些 kn 審 m ri i 壬亠QOOQQCQOLUO45323.1.2 比擬制動(dòng)電路器件組成:CD4585功能說(shuō)明：CD4585為四位數(shù)值比擬器，輸入端十號(hào)接 A0,七號(hào)接A1, 二號(hào) 接A2,十五號(hào)接A3o AC、A1、A2、A3分別接八進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的輸出端。輸入 端一號(hào)接B0,九號(hào)接B1, 一號(hào)接B2,十四號(hào)接B3o B0 B1、B2分別接編碼 器的輸出端，B3接地。A與B進(jìn)展比擬，輸出端FA>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(guò)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)

10、。當(dāng)A=B時(shí)使八進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器停頓計(jì)數(shù)并保持。脈沖發(fā)生器 的清零端有效，停頓產(chǎn)生脈沖并保持。三位可逆計(jì)數(shù)器復(fù)位。輸出端A>BA<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FA=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(shuō)明：CD4585是四位數(shù)字比擬器，可比擬他的兩個(gè)輸入，比擬后在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。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(shuō)明：按鈕起動(dòng)控制

11、、編碼電路輸出標(biāo)示 GS有效與比擬制動(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)生器停頓產(chǎn)生脈沖，并保持,三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器停頓計(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321顯示譯碼器組成電路如下：組成器件：CD4511

12、顯示譯碼器、LED數(shù)碼管顯示器A B c DLTBILE12Y1173L一F-_10495亠15Q6L-°14-73¥JPCD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED：數(shù)碼管顯示器的BCD碼一一七段碼譯碼器，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。CD4511芯片圖及引腳如下：9寸、丄CD4511cm 寸 s9z eu<2S<寸<二ZPI-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=O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

13、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=O時(shí)的數(shù)值。LT： 3腳是測(cè)試信號(hào)的輸入端，當(dāng)BI=1，LT=O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(lái)檢測(cè)數(shù)7段碼管是否 有物理?yè)p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。CD451啲里 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。A B c DLT-BTLE13TTTo9Ts4511CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反向器作輸出級(jí)，通

14、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、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(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)展組合，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

15、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, 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弋碼從1010 1111時(shí)，J端都為高電平，從而使顯示器中的字形 消隱。輸入輸出LEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱0110000111111000110001011000010110010

16、1101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000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(shuō)明：CD4510器件的1號(hào)接地，15號(hào)接CP端，9號(hào)接地。10

17、號(hào)UP/DOWN 接F(A<B),以控制加減計(jì)數(shù)。5號(hào)CARRYING F(A=B)為低電平時(shí)，UP/DOWIN高， 進(jìn)展加計(jì)數(shù)，UP/DOW為低，進(jìn)展減計(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)器具有選通構(gòu)造，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-D3 加減控制U/D、時(shí)

18、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，Cl= 0 時(shí)，允許計(jì)數(shù)。此時(shí)，假設(shè) 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/BOCRLDCIU/DCPQ1XXXX清零01XXX預(yù)置數(shù)0001T加計(jì)數(shù)0000T減計(jì)數(shù)001XX保持3.3脈沖發(fā)生器模塊331、0.2S脈沖發(fā)生器器件組成：NE555定時(shí)器，電阻，電容。功能說(shuō)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/1.4

19、3，R仁 10K R2=10K C=10UF1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有效與比擬控制電路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(wú)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)生器停頓產(chǎn)生脈沖，并保持。電路圖如下:kiQCjlOKRU O3U16555R2Jr辟2ULTRIGD1S:C1 Cap10u£C20.015 uECVolta .C 1HR.0.2s脈沖發(fā)生器555

20、定時(shí)器功能表:閾值輸入Vn觸發(fā)輸入Vn復(fù)位R輸出VO放電管TXX0 0導(dǎo)通1 1截止10導(dǎo)通1不變不變、6S脈沖發(fā)生器器件組成：NE555定時(shí)器，電阻電容。功能說(shuō)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，R仁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有效與比擬控制電路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)

21、， 與邏輯起動(dòng)控制的輸出為低電平，清零端有效，脈沖發(fā)生器停頓產(chǎn)生脈沖，并保持。電路圖如下：U17555Ru u>QTRIGDISoCVoltz DTHR275R? kes2&9()K半C3Cap 10U&C4 丁 0.015uF3.4、LED滾動(dòng)顯示模塊341、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(jiǎn)得如上邏輯表達(dá)式，通過(guò)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(guò)此門電路組成的譯碼器驅(qū)動(dòng) LED顯示器，通過(guò)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

22、表為:Q2Q1Q0Y3Y2Y1Y000011110011100010110001110001000000101000111000111110111電路圖如下所示:門電路組成的LED顯示電路譯碼器342三位二進(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(shuō)明：此D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)器，通過(guò)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(guò)異或門實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)：El=0時(shí)減計(jì)數(shù)，下行；EI=1時(shí)加計(jì)數(shù)，上行El與CD4585勺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) FA<B =1即El=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=O減計(jì)數(shù)，恰 好可以實(shí)現(xiàn)下行。下面對(duì)此構(gòu)成可逆計(jì)數(shù)器的器件進(jìn)展介紹：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。功能表如下：CLKDRSQT0000110010X00QXX