數(shù)電課程設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱數(shù)字電子技術(shù)課題名稱簡(jiǎn)易電梯控制系統(tǒng)專業(yè)自動(dòng)化班 級(jí) 1081學(xué)號(hào)201013110111姓 名羅超超指導(dǎo)教師龔志鵬2012年11月23日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)題 目：簡(jiǎn)易電梯控制系統(tǒng)專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化1081學(xué)生姓名：羅超超 學(xué)號(hào):11指導(dǎo)老師：龔志鵬審 批：任務(wù)書下達(dá)日期2012年11月19日 星期一設(shè)計(jì)完成日期 2012 年11月23日 星期五設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、顯示方式：以LED數(shù)碼管形式顯示0-3 ;2、 主要功能：一共有四層樓，樓層標(biāo)記用 0-3表示，假設(shè)每次只有有 層樓有呼叫，按下呼叫按鈕后，呼叫樓層指

2、示燈亮，電梯將從當(dāng)前樓 層運(yùn)行到呼叫樓層，指示燈熄滅；3、超重報(bào)警：擋電梯超重時(shí)，報(bào)警燈亮，電梯拒絕運(yùn)行；4、系統(tǒng)復(fù)位：系統(tǒng)能手動(dòng)復(fù)位，復(fù)位后，電梯停在第。層;5、其他功能（任選）二、設(shè)計(jì)要求：1、思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖；2、單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；3、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；主要設(shè)計(jì)條件1. 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)室；2 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)箱和電路所需元件及芯片；3.所用設(shè)備及元件需在設(shè)計(jì)后歸還。說明書格式1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.課程設(shè)計(jì)封面；任務(wù)書；說明書目錄；設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）；單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）；安裝、調(diào)試步驟；故障分

3、析與電路改進(jìn)；總結(jié)與體會(huì)；附錄（元器件清單）；參考文獻(xiàn)；課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表；設(shè)計(jì)報(bào)告采用16k紙打??；進(jìn)度安排第三周：星期一：課題內(nèi)容介紹和查找資料；星期二星期五：總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)，電路仿真，修改方案；第四周：星期一星期二：電路設(shè)計(jì)，電路仿真，修改方案星期三：安裝、調(diào)試電路；星期四：驗(yàn)收電路，整理實(shí)驗(yàn)室及其它事情，寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙; 星期五:答辯；參考文獻(xiàn)1、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)高等教育出版社馬建國主編2、電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試（第二版）華中理工大學(xué)出版社3、新型集成電路的應(yīng)用華中理工大學(xué)出版社3、現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社數(shù)字電路設(shè)計(jì)與制作科學(xué)出版社謝自美主編電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)

4、計(jì)梁宗善主編李榮良主編湯山俊夫著、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案及系統(tǒng)框圖 1.1設(shè)計(jì)方案： 81.2設(shè)計(jì)原理： 81.3系統(tǒng)總電路圖:二、單元電路的設(shè)計(jì) 92.1 信號(hào)的輸入，鎖存及顯示： 92.2 控制編碼發(fā)生器 : 102.3 系統(tǒng)電路的編碼，數(shù)據(jù)比較及加減計(jì)數(shù)： 10三、安裝與調(diào)試步驟 113.1 安裝步驟： 113.2 調(diào)試步驟 : 11四、故障分析與電路改進(jìn) 124.1 故障分析： 12秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路是否產(chǎn)生脈沖： 12數(shù)碼顯示管不能正常顯示： 12信號(hào)燈不顯示或不按仿真的狀態(tài)顯示： 134.2 電路改進(jìn)： 13五、總結(jié)與體會(huì) 14六、附錄（元器件清單） 15 一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案及系統(tǒng)框圖

5、1.1 設(shè)計(jì)方案：系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是由函數(shù)發(fā)生器發(fā)生。時(shí)鐘信號(hào)通過 一定與門和與非門輸入同步加減計(jì)數(shù)器 74LS192N ，控制其加減計(jì) 數(shù)。系統(tǒng)的開關(guān)控制電路是由 D 觸發(fā)器和與非門構(gòu)成，控制信 號(hào)燈的工作狀態(tài)。系統(tǒng)的核心電路是由編碼器74LS148N，數(shù)據(jù)比較器74LS85 , 同步可加減計(jì)數(shù)器74LS192N，與一定的門電路組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯 的 上升 和下降的 控 制。1.2 設(shè)計(jì)原理：系統(tǒng)的信號(hào)燈控制部分是由開關(guān)和D觸發(fā)器構(gòu)成，開關(guān)先接 高電平，按下開關(guān)時(shí)，給了一個(gè)高電平觸發(fā)信號(hào)輸入給D觸發(fā)器 使其鎖存高電平信號(hào)， 從而使信號(hào)燈一直亮直到信號(hào)結(jié)束。系統(tǒng)的核心部分是由編碼器74LS14

6、8N，數(shù)據(jù)比較器74LS85 , 同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192N，譯碼器CD4511和一定的門電路 組成。按下開關(guān)時(shí)，產(chǎn)生的高電平信號(hào)由D觸發(fā)器傳給74LS148N 編碼器，產(chǎn)生后的編碼輸入 74LS85 數(shù)據(jù)比較器，通過與 74LS192N 輸出編碼比較， 產(chǎn)生的信號(hào)再連接時(shí)鐘信號(hào)通過一定的門電路輸 入 74LS192N 計(jì)數(shù)器，控制計(jì)數(shù)器的加減，從而實(shí)現(xiàn)電梯的上升與 下降。1.3 系統(tǒng)總電路圖：二、單元電路的設(shè)計(jì)2.1 信號(hào)的輸入，鎖存及顯示：該單元電路如下圖所示：將D觸發(fā)器的Q非端與D端相連組成T觸發(fā)器，當(dāng)時(shí)鐘輸入端CLK輸入高點(diǎn) 平, Q端的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。D觸發(fā)器的復(fù)位端輸入復(fù)位信號(hào)

7、，Q端輸出低電平，LED 燈熄滅。2.2控制編碼發(fā)生器：2.3系統(tǒng)電路的編碼，數(shù)據(jù)比較及加減計(jì)數(shù):八IJ1I丄IJiJ丄八亠"fttfrNSM賈l&ttli訓(xùn)n'n 耳 m 卻 MU'EW! bi h ,！,D觸發(fā)器鎖存高電平信號(hào)時(shí)，把高電平通過Q端輸入 編碼器74LS148N，從而編碼器開始編碼，編碼后的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù) 比較器74LS85，同步加減計(jì)數(shù)器74LS192N的輸出端的數(shù)據(jù)同時(shí)也 輸入數(shù)據(jù)比較器，通過比較后，數(shù)據(jù)比較器的輸出端，連接時(shí)鐘 信號(hào)通過與非門電路，從而控制了計(jì)數(shù)器的加減，實(shí)現(xiàn)了電梯的 上升與下降。復(fù)位開關(guān)設(shè)置與74LS192的14號(hào)&quo

8、t;CLR"管腳，另一 端用一高低電平控制。三、安裝與調(diào)試步驟3.1 安裝步驟：按照系統(tǒng)總的電路圖， 合理規(guī)劃電路總布局， 盡量使電路 連接簡(jiǎn)單、明了。首先一個(gè)模塊一個(gè)模塊連接， 連接好一個(gè)模塊， 就檢測(cè)一 個(gè)， 包括芯片， 電路板 ， 及導(dǎo)線 是否接 正確且接 穩(wěn)等， 以防整體 檢測(cè)時(shí) 不必要的 麻 煩。整體連 接完畢， 進(jìn)行調(diào)試， 看是否和仿真 結(jié)果相同。 如有 出入， 仔細(xì)檢測(cè)電路， 查出問題 所在。 這樣不斷 調(diào)試， 直到達(dá)到 預(yù)期結(jié)果。改進(jìn) 布線 ， 力 求精 簡(jiǎn) 。3.2 調(diào)試步驟 :打開電源開關(guān)， 接通電源， 觀察信號(hào)燈和數(shù)碼顯示管的變 化。如有問題，首先檢查是否有電線

9、松動(dòng)，然后再調(diào)試其它部 分。檢查信號(hào)燈和數(shù)碼顯示管是否有損壞。如果以上都們問題的話， 此時(shí)應(yīng)該分成一個(gè)一個(gè)單元電路 來調(diào)試， 包括芯片， 電路板， 及導(dǎo)線是否接正確且接穩(wěn)等。四、故障分析與電路改進(jìn)4.1 故障分析：秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路是否產(chǎn)生脈沖：把萬用表調(diào)到 5V 電壓檔， 萬用表負(fù)極接地， 正極接 74LS00 管腳“1”針腳， 芯片通電后， 看電壓變化是否變化明顯， 高電平 大 于 3V ， 低 電 平 小 于 0.4V 。 如 果 不 能 產(chǎn) 生 脈 沖 ， 檢 測(cè) 74LS00 管 腳是否接對(duì)， 電阻和電容是否接正確， 如果不是這些問題， 就通 過換芯片， 看是否是芯片的問題， 如果芯

10、片也沒問題， 就檢測(cè)是 不是電路板有問題。數(shù)碼顯示管不能正常顯示：看數(shù)碼管是怎樣顯示的，如果顯示亂碼，檢查譯碼芯片 CD4511 是否接線正常，然后檢查各針腳對(duì)應(yīng)輸出是否正確，最后檢查數(shù) 碼管接線是否正確。如果數(shù)碼管中某些段不亮，檢查接線是否正 確，對(duì)應(yīng)針腳電壓是否變化。如果是某些段不滅也不完全亮，換 一個(gè)數(shù)碼管試試。信號(hào)燈不顯示或不按仿真的狀態(tài)顯示：檢查信號(hào)燈是否能發(fā)光，然后檢查信號(hào)燈接線處是否良好， 最后檢查接線是否按照狀態(tài)方程連接正確。數(shù)碼顯示管與信號(hào)燈配合有問題：按下某樓層的開關(guān)時(shí)，信號(hào)燈亮，當(dāng)數(shù)碼顯示管顯示到相應(yīng) 的樓層時(shí)，信號(hào)燈熄滅。如果不是以上的結(jié)果，首先檢查JK觸發(fā) 器的管腳是

11、否連接好以及是否正確。 然后再檢查同步可加減計(jì)數(shù) 器 74LS192N 的管腳是否連接好以及是否正確。接著就是數(shù)據(jù)比較 器 74LS85 以 及編碼 器 74LS148N 的 管腳 連接 正確 與否 。 一 步 步檢 查后， 此問題便可解決。4.2 電路改進(jìn)：總體來說， 我覺得我設(shè)計(jì)的 這個(gè)簡(jiǎn)易電 梯控制系統(tǒng)電 路已經(jīng) 達(dá)到了最初的要求。 簡(jiǎn)潔明了， 功能模塊清楚。 唯一不妥的是只 具備單請(qǐng)求功能，多個(gè)樓層的請(qǐng)求則不再該設(shè)計(jì)的范圍，簡(jiǎn)易電 梯的電路設(shè)計(jì)還有待進(jìn)一步的完善五、總結(jié)與體會(huì)數(shù)電課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出， 分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際

12、工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程. 回顧起此次課程設(shè)計(jì)，至 今我仍 感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在短短的幾個(gè) 星期內(nèi)，可 以說得是苦多于甜，但 是可以學(xué)到很多很多的的東西， 同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本 上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論 與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把 所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提 高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到 問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做數(shù)電課程設(shè)計(jì)，難 免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的 不足之處

13、，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢 固。這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問 題，最后在龔老 師的辛勤指導(dǎo)下，終于達(dá)到了預(yù)期的效果。同時(shí)， 在 龔老 師 的 身 上 我 學(xué) 得 到 很 多 實(shí) 用 的 知 識(shí) 。 總 體 來 說 ， 這 次 實(shí) 習(xí) 我受益匪淺. 在摸索該如何設(shè)計(jì)程序使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中， 特別有趣，培 養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增 加了實(shí)際操作能力. 在讓我體 會(huì)到了 設(shè)計(jì)的艱 辛 的同 時(shí)， 更讓 我體 會(huì)到 成功 的喜 悅和 快樂 . 這 次數(shù)電課程設(shè)計(jì)，雖 然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提 高 了我們的邏輯思維能力，使我們?cè)谶壿嬰娐返姆治雠c設(shè)計(jì)上有了 很大的進(jìn)步。加 深了我們對(duì)組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的認(rèn)識(shí)， 進(jìn)一步增進(jìn)了對(duì)一些常見邏輯器件的了解。另外，我們還更加充 分的認(rèn)識(shí)到，數(shù) 字電路這門課程在科學(xué)發(fā)展中的至關(guān)重要性2，查 閱參考書的獨(dú)立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路 時(shí)，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白， 有的通過