電梯樓層顯示

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 _專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化113班_學(xué)生姓名： 張蔣航 秦蕊_指導(dǎo)教師： 謝新開(kāi)_ _完成時(shí)間： 2014年3月27日_成 績(jī)：_評(píng)閱意見(jiàn)：目 錄摘要 3一、設(shè)計(jì)要求 4二、設(shè)計(jì)目的 4 三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn) 41、系統(tǒng)概述 4 1.1電路原理圖 41.2整體設(shè)計(jì)及流程圖 52、單元電路的設(shè)計(jì)分析 62.1 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器 62.2可逆計(jì)數(shù)器74LS192 72.3與門(mén)74LS32 9 2.4譯碼顯示單元電路譯碼器74HC4511、數(shù)碼管 93、電路的安裝與調(diào)試 113.1總體調(diào)試 113.2單元電路調(diào)試 114、結(jié)束語(yǔ) 11四

2、、附錄 12 4.1電路元件清單 12 4.2參考文獻(xiàn) 13 摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)電技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來(lái)的一種垂直運(yùn)輸工具。多層廠房和多層倉(cāng)庫(kù)需要有貨梯；高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯，自動(dòng)扶梯等。在現(xiàn)代社會(huì)，電梯已像汽車(chē)、輪船一樣，成為人類(lèi)不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界，電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。本文利用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器來(lái)作為控制電梯按鈕（即觸發(fā)電平），經(jīng)過(guò)可逆計(jì)數(shù)器74LS192以及譯碼器74HC4511來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的上升

3、或下降。利用共陰極數(shù)碼管來(lái)顯示所到樓層數(shù)，以此來(lái)設(shè)計(jì)了一個(gè)十層電梯顯示系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：可逆計(jì)數(shù)器74LS192、譯碼器74HC4511、555定時(shí)器、與門(mén)74LS32、數(shù)碼管 電梯樓層顯示設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)十層電梯樓層顯示電路。其方框圖如圖1所示。畫(huà)出安裝圖。電梯每經(jīng)過(guò)一層，“樓層信號(hào)”輸入一個(gè)脈沖。電梯上升時(shí)“上升”為高電平， “下降”為低電平，下降時(shí)相反。顯 示譯 碼可逆計(jì)數(shù)圖1 上升 下降 樓層 較正信號(hào) 二、設(shè)計(jì)目的及意義（1）掌握數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)方法和原理；（2）熟悉，555定時(shí)器、編碼器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示電路的整體配合；（3）通過(guò)完成該設(shè)計(jì)任務(wù)掌握實(shí)際問(wèn)題的邏輯分析，學(xué)

4、會(huì)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行邏輯狀態(tài)分配化簡(jiǎn)；（4）掌握數(shù)字電路各部分電路與總體電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法。 通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，使自己能夠清楚了解課程設(shè)計(jì)的過(guò)程和意義。檢驗(yàn)自己學(xué)過(guò)的知識(shí)。使自己清楚自己到底學(xué)得怎么樣是不是還有待提高的地方。使自己掌握各種芯片的使用方法，提高自己利用圖書(shū)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的能力。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)概述1.1電路原理圖 1.2整體設(shè)計(jì)及流程圖由555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器輸出矩形波利用74LS192可逆計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)電梯的上升與下降數(shù)碼顯示譯碼器顯示到達(dá)樓層 圖2 利用555構(gòu)成的多諧振蕩電路，震蕩周期約為一秒，當(dāng)脈沖上升沿來(lái)臨時(shí)，即表示電梯到達(dá)上一層或下一層；74LS192為十進(jìn)

5、制可逆計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)算電梯所在樓層，即當(dāng)一個(gè)上升沿來(lái)臨時(shí)，計(jì)數(shù)器加一或減一，表示電梯上升或下降了一層；74HC4511為譯碼器，其輸入端與74LS192輸出端相連，輸出端與七段式數(shù)碼管相連，計(jì)數(shù)器輸出值經(jīng)譯碼后，由數(shù)碼管顯示當(dāng)時(shí)所在的樓層數(shù)。2、單元電路設(shè)計(jì)與分析 2.1 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器 555定時(shí)器：555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，利用它能極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等脈沖電路。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與交換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 555觸發(fā)器的功能表555觸發(fā)器的功能表 多諧振蕩器

6、: 如圖5所示，由555定時(shí)器腳2、腳6直接相連和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器。多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路。它的輸出波如圖6所示。這種電路不需要外加觸發(fā)信號(hào)便能連續(xù)的、周期性的自行產(chǎn)生矩形脈沖。該脈沖是由基波和多次諧波構(gòu)成，因此稱(chēng)為多諧振蕩器電路。又因其沒(méi)有穩(wěn)定的動(dòng)作狀態(tài)，如果一開(kāi)始多諧振蕩器處于0狀態(tài)，那么它在0狀態(tài)停留一段狀態(tài)時(shí)間后將自動(dòng)轉(zhuǎn)入1狀態(tài)，在1狀態(tài)停留一段時(shí)間后又將自動(dòng)轉(zhuǎn)入0狀態(tài)，如此周而復(fù)始，輸出矩形波，因此也稱(chēng)為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。2.2 可逆計(jì)數(shù)器74LS192 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖

7、7所示。 圖7為置數(shù)端，CPU為加計(jì)數(shù)端，CPD為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，  為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，MR為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。可逆計(jì)數(shù)器74LS192的功能表 輸入 輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 × × ×××××0000 0 0 × ×DcbAdcbA 0 1  1×××× 加計(jì)數(shù) 0 1 1 ××××

8、減計(jì)數(shù)當(dāng)清除端MR為高電平“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器直接清零；MR置低電平則執(zhí)行其他功能。當(dāng)清除端MR為低電平，置數(shù)端也為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)直接從置數(shù)端P1、P2、P3、P4置入計(jì)數(shù)器。當(dāng)MR為低電平，置數(shù)端也為高電平時(shí)，執(zhí)行計(jì)數(shù)功能。執(zhí)行加計(jì)數(shù)器時(shí)，減計(jì)數(shù)端接高電平，計(jì)數(shù)脈沖有輸入；在計(jì)數(shù)脈沖上升沿進(jìn)行8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。執(zhí)行減計(jì)數(shù)時(shí)，加計(jì)數(shù)端接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由減計(jì)數(shù)端輸入。2.3 74LS32集成塊74LS32為二輸入4與非門(mén)電路，即在一塊集成塊內(nèi)含有4個(gè)相互獨(dú)立的與非門(mén)，每個(gè)與非門(mén)有2個(gè)輸入端。其符號(hào)及引腳排列如圖（c）、（d）所示。74LS32的邏輯功能表2.4譯碼顯示單元電路譯碼器74HC

9、4511、數(shù)碼管 74HC4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼七段碼譯碼器，具有BCD碼轉(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（數(shù)碼管）顯示器。在其引腳中A、B、C、D為BCD碼輸入端，a、b、c、d、e、f、g為七段譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。它的引腳圖如圖所示。74HC4511內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有抗偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過(guò)1001時(shí)，輸出為“0”，數(shù)碼管熄滅。用74HC4511實(shí)現(xiàn)LED的接口方法如下圖：一個(gè)LED數(shù)碼管可用來(lái)顯示一位09十進(jìn)

10、制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小型數(shù)碼管(0.5寸和0.36寸)每段發(fā)光二極管的正向壓降,隨顯示光(通常為紅、綠、黃、橙色)的顏色不同略有差別，通常約為22.5V，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510mA.LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。此設(shè)計(jì)的數(shù)碼管采用共陰型數(shù)碼管，主要用來(lái)顯示樓層號(hào)。3、電路的安裝與調(diào)試 3.1總體調(diào)試 先將模擬電梯運(yùn)行電路，可逆計(jì)數(shù)器以及數(shù)碼管顯示電路的電源接通，按下上升，下降按鈕，觀察數(shù)碼管數(shù)字是否按要求變化，然后進(jìn)行分別單元調(diào)試。 3.2單元電路調(diào)試 (1)電梯模擬運(yùn)行電路 首先將Vcc接+5V

11、直流電，接地端接地；然后雙蹤示波器的輸入端接在74LS32的3腳和6腳上。當(dāng)按下上升按鈕時(shí)，3腳輸出周期約為1HZ的方波，6腳輸出高電平；當(dāng)按下下降按鈕時(shí)，6腳輸出周期約為1HZ的方波，3腳輸出高電平；將74LS32的6腳與二極管相連，若二極管發(fā)光，則表示電路正常。 (2)可逆計(jì)數(shù)器電路調(diào)試 將74LS192的3、2、6、7腳與發(fā)光二極管相連，接通電源后，與3腳所連二極管發(fā)光，在按“上升”或“下降”按鈕后，計(jì)數(shù)器分別執(zhí)行加、減計(jì)數(shù)，二極管分別顯示“09”并且在顯示“0001” 時(shí)。按“下降”按鈕無(wú)效，在顯示“0000”時(shí)，按“上升”按鈕無(wú)效。 (3)數(shù)碼顯示電路調(diào)試將74HC4511輸入端7、

12、1、2、6腳接高低電平輸入信號(hào)，將信號(hào)從“0000”變化到 “0001”看數(shù)碼管是否顯示“0”“9”，若顯示不正確，檢查譯碼器輸出與數(shù)碼管連結(jié)情況。 (4)電路測(cè)試及測(cè)試結(jié)果首先將Vcc接+5V直流電，接地端接地，在按下“上升”或“下降”按鈕后，數(shù)碼管數(shù)字按要求變化，在顯示“1”時(shí)，“下降”按鈕無(wú)效，顯示“0”時(shí)，“上升”按鈕無(wú)效。4、結(jié)束語(yǔ)以前只是學(xué)些理論，現(xiàn)在要真正的實(shí)踐才發(fā)現(xiàn)一切沒(méi)有想象的那么簡(jiǎn)單、那么順利，遇到了很多困難。但這一次的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)字電子這門(mén)課程及相關(guān)知識(shí)有了更深入的理解和體會(huì)，同時(shí)也很好的把握理論知識(shí)并將其應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中。在此次的電梯控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也學(xué)到不少東

13、西。譬如在設(shè)計(jì)過(guò)程中如何用最少的元件實(shí)現(xiàn)要求的功能，如何處理一些問(wèn)題。譬如在焊接電路的過(guò)程中，要注意各個(gè)芯片的布局和接線的順序，注意焊接時(shí)不要將芯片和其他元器件燒壞，避免虛焊、漏接、錯(cuò)焊。調(diào)試時(shí)，要分步查找、有調(diào)理，找問(wèn)題的時(shí)候要仔細(xì)。通過(guò)這一次的課程設(shè)計(jì)，增加了我們將理論運(yùn)用于實(shí)踐的能力。學(xué)會(huì)了用已有的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的方法，培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力和操作能力，對(duì)器件的認(rèn)識(shí)和使用都有了更深刻的了解。這一次的課程設(shè)計(jì)，使我看到了自己在這個(gè)方面有很大的不足，必須加以提高。四、附錄4.1電路元件清單與門(mén)74LS322電容10微法4可逆計(jì)數(shù)器74LS1921譯碼器74HC45111數(shù)碼管共陰極1定時(shí)器5551電