電梯控制電路設(shè)計

1、電子技術(shù)課程設(shè)計成績評定表設(shè)計課題： 電梯控制電路設(shè)計學院名稱：專業(yè)班級：學生：學號：指導教師：設(shè)計地點 ：31-225設(shè)計時間 ：2014-7-7 2014-7-14指導教師意見：成績：簽名：年 月日電子技術(shù)課程設(shè)計課程設(shè)計名稱：電梯控制電路設(shè)計專業(yè)班級：學生某：學號：指導教師：課程設(shè)計地點：課程設(shè)計時間：2014-7-72014-7-14電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書學生專業(yè)班級學號題目電梯控制電路設(shè)計課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導教師林芝主要容參數(shù)設(shè)計一個簡易4層電梯控制電路，具體指標如下：1觀察電梯的工作過程，描述出所設(shè)計電梯控制電路的邏輯功能。2電梯升降一層所需時間可自行設(shè)計。3能記憶電梯

2、、外的所有請求信號，并按照電梯運行規(guī)那么按順序響應，每個信號 保存至執(zhí)行后消失。任務(wù)要求進度第1-2天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。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)計要有詳細論述。第5-6天：撰寫課程設(shè)計報告。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)計與綜合實訓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)計目的5.課程設(shè)計的容及要求52.1課程設(shè)計容52.2課程設(shè)計要求5103.1.3與邏輯起動控.正文局部73.1按鍵控制模塊.7目標樓層號按鈕編碼電路.7路.比擬制動電制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滾動顯示模塊19、LED顯示電路譯碼器19三位二進制可逆計數(shù)器20、LED顯示器 22 3.5原理圖23四.設(shè)計總結(jié)23附錄1.整體電路圖24電梯控制電路設(shè)計一、課程設(shè)計目的：通過本課程設(shè)計，使學生加強對電子技術(shù)課程容的理

4、解和掌握， 學會使用半 導體元件和集成電路，掌握電子電路的根本分析方法和設(shè)計方法， 進一步提高分 析解決實際問題的綜合能力。二、課程設(shè)計的容及要求：2.1課程設(shè)計容：設(shè)計集中控制電梯的控制、信號顯示電路2.2課程設(shè)計要求：1、根本技術(shù)要求：(1) 設(shè)計模擬位移傳感器信號的脈沖發(fā)生器，脈沖周期為6秒；(2) 設(shè)計由模擬位移傳感器信號的脈沖發(fā)生器驅(qū)動的樓層號數(shù)碼管顯示電路，設(shè)置樓層號07號(0號為地下室)；(3) 設(shè)計LED滾動箭頭方向顯示電路；設(shè)計電梯集中控制電路，要求具有以下功能： 采用起動鍵和樓層號鍵實現(xiàn)起動控制兩種鍵均按下時電梯起動； 電梯起動后LED滾動箭頭方向顯示電路開場按圖5A或圖5

5、B從起始狀 態(tài)工作，循環(huán)周期為1.6秒每個圖案顯示0.2秒。當電梯停頓時，要求復位 起始狀態(tài)； 電梯運行時，樓層號數(shù)碼管顯示電路在電梯到達某層時 對應模擬位移傳感器信號的脈沖發(fā)生器輸出的下降沿顯示該層樓號；電梯運行至目標樓層時，電梯自動停頓；圖5 A上行方向循環(huán)顯示oooe 6000圖5 :B下行方向循環(huán)顯示方向箭頭移動顯示LFD顯示器1 樓層號顯示數(shù)碼管顯示器按鈕起動控制標志輸出A=B復位保持方向信號11CR有效CR有效CR有效制動信號 A=BA=B時置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目標樓層號按鈕編碼電路器件組成：7414883編碼器，八個限流電阻，八個開關(guān)

6、。74148 是一個八線-三線優(yōu)先級編碼器。如下圖的是八線-三線編碼器74148的慣用符號及管腳圖引腳圖。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如圖中所標。其中 10 17為輸入信號，A2,A1,A0 為三位二進制編碼輸出信號，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當使能輸入IE=1時，制止編碼、輸出(反碼)：A2,A1,A0為全1(如表第一 行所示)。當使能輸入IE=O時，允許編碼，在1017輸入中，輸入17優(yōu)先級最高， 其余依次為：16,15,14,13,12,10，I0等級排列。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為0如表中第二行所示）。擴展片優(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，作為與邏輯起動控制的一個輸入控制信號，它

8、在 允許編碼（IE=0），且有編碼輸入信號時為0（如表中第三至第十行）；假設(shè)允許編 碼而無編碼輸入信號時為1（如表第二行）；在不允許編碼（IE=1）時，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 比擬制動電路器件組成:CD4585功能說明：CD4585為四位數(shù)值比擬器，輸入端十號接 A0,七號接A1, 二號 接A2,十五號接A3o AC、A1、A2、A3分別接八進制可逆計數(shù)器的輸出端。輸入 端一號接B0,九號接B1, 一號接B2,十四號接B3o B0 B1、B2分別接編碼 器的輸出端，B3接地。A與B進展比擬，輸出端FA>B作為與三位二進制可 逆計數(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控制中的與門 相連作為制動信號

10、。當A=B時使八進制可逆計數(shù)器停頓計數(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。三位可逆計數(shù)器復位。輸出端A>BA<B 作為方向信號控制八進制可逆計數(shù)器、 三位二進制可逆計數(shù)器，使其實現(xiàn)加計數(shù) 和減計數(shù)。為了輸出FA=B的輸出控制信號，應使輸入端的 A<B接地，A>B A=B接高電平。電路圖如下：補充說明：CD4585是四位數(shù)字比擬器，可比擬他的兩個輸入，比擬后在A>B A=B A<B這三個輸出端輸出，輸入形式可以是二進制，也可以是BCD碼。與邏輯起動控制器件組成：CD4073三3與門、CD4069六反相器、開關(guān)、限流電阻。功能說明：按鈕起動控制

11、、編碼電路輸出標示 GS有效與比擬制動電路A=B 不成立，三者均滿足時，與邏輯起動控制輸出為高電平， 控制D觸發(fā)器構(gòu)成的三 位二進制可逆計數(shù)器的清零端，和555定時器組成的0.2S和6S周期脈沖發(fā)生器 的清零端。當此與邏輯起動控制的輸出為高電平時，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖，三位二進制可逆計數(shù)器正常計數(shù)。當此與邏輯起動控制的輸出為高電平時，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖，三位二進制可逆計數(shù)器正常計數(shù)。當此與邏輯起動控制的輸出為低電平時，脈沖發(fā)生器停頓產(chǎn)生脈沖，并保持,三位二進制可逆計數(shù)器停頓計數(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是一個用于驅(qū)動共陰極 LED：數(shù)碼管顯示器的BCD碼一一七段碼譯碼器，特點是：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動 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BI=O時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的， 七段數(shù)碼管都會處于消

13、隱也就是不顯示的狀態(tài)。LE:鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=O時的數(shù)值。LT： 3腳是測試信號的輸入端，當BI=1，LT=O時，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。CD451啲里 面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數(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，通

14、常用以驅(qū)動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譯碼器用兩級或非門擔任，為了簡化電路先用二輸入端 與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進展組合，得出00、01、10、11用二進制對B、C編 碼四項，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， 傳輸門的導通或截 止由控制端LE的電平狀態(tài)。當LE為低電平導通時，TG2截止；當LE為高電平時，TG1截止，TG2導通, 此時有鎖存作用。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，便得J=(B+C)D。根據(jù)上式, 當輸入BCD弋碼從1010 1111時，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可逆計數(shù)器組成電路器件組成：CD4510可逆計數(shù)器功能說明：CD4510器件的1號接地，15號接CP端，9號接地。10

17、號UP/DOWN 接F(A<B),以控制加減計數(shù)。5號CARRYING F(A=B)為低電平時，UP/DOWIN高， 進展加計數(shù)，UP/DOW為低，進展減計數(shù)。2號DOUT 14號COUT 11號BOUT 6號AOUT分別接CD4510的D, C, B, A作為地址端以驅(qū)動顯示譯碼器。在使用 時先將9號接高電平，使CD4510復位，然后再使9號接地。CD4510為可預置BCD可逆計數(shù)器，該器件主要尤四位具有同步時鐘的 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。具有可預置數(shù)、加減計數(shù) 器和多片級聯(lián)使用等功能。CD4510具有復位CR置數(shù)控制LD并行數(shù)據(jù)D0-D3 加減控制U/D、時

18、鐘CP和進位CI等輸入。CR為高電平時，計數(shù)器清零。當LD 為高電平時，D0-D3上的數(shù)據(jù)置入計數(shù)器中，CI控制計數(shù)器的計數(shù)操作，Cl= 0 時，允許計數(shù)。此時，假設(shè) U/D為高電平，在CP時鐘上升沿計數(shù)器加1計數(shù)； 反之，在CP時鐘上升沿減1計數(shù)。除了四個Q輸出外，還有一個進位/錯位輸出 CO/BOCRLDCIU/DCPQ1XXXX清零01XXX預置數(shù)0001T加計數(shù)0000T減計數(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定時器，電阻，電容。功能說明：根據(jù)NE555定時器構(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控制輸出端 即CD4073的輸出相連，可實現(xiàn)清零。只有當按鈕起動控制、編碼電路輸出標識 GS有效與比擬控制電路A=B不成立三者均滿足時，與邏輯起動控制的輸出為高 電平，清零端無效，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈沖；當上述三者只要有一個不成立時，與邏輯起動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、定時器功能表:閾值輸入Vn觸發(fā)輸入Vn復位R輸出VO放電管TXX0 0導通1 1截止10導通1不變不變、6S脈沖發(fā)生器器件組成：NE555定時器，電阻電容。功能說明：根據(jù)NE555定時器構(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控制輸出端即CD4073的輸出相連，可實現(xiàn)清零。只有當按鈕起動控制、編碼電路輸出標識GS有效與比擬控制電路A=B 不成立三者均滿足時，與邏輯起動控制的輸出為高電平，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正常脈 沖；當上述三者只要有一個不成立時

21、， 與邏輯起動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)真值表化簡得如上邏輯表達式，通過門電路實現(xiàn)此譯碼器的功能。此譯碼器由五個兩輸入與門4081，一個三輸入與門，三個三輸入或門組 成。地址端為三位二進制可逆計數(shù)器的輸出，通過此門電路組成的譯碼器驅(qū)動 LED顯示器，通過可逆計數(shù)實現(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342三位二進制可逆計數(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D觸發(fā)器的D端與Q端相連構(gòu)成T'觸發(fā)器。將三個T'觸發(fā)器的清零端相連可實現(xiàn)復位，接控制電路三與門的輸出。三個S端連在一起接地。Q2, Q1, Q0作為輸出驅(qū)動顯示譯碼器的地址端。將Q與EI通過異或門實現(xiàn)加計數(shù)和減計數(shù)：El=0時減計數(shù)，下行；EI=1時加計數(shù)，上行El與CD4585勺F A>B =0端即與13號相連，因為B>A時，即編碼器的輸入比此時電梯顯示的樓層號大，應該上行，而此時 FA<B =1即El=1加計數(shù)恰 好可實現(xiàn)上行；當B=A計數(shù)器被鎖定，故保持不變；B<A時F A<B =0即EI=O減計數(shù)，恰 好可以實現(xiàn)下行。下面對此構(gòu)成可逆計數(shù)器的器件進展介紹：CD4013是有兩個具有置位和復位功能的觸發(fā)器構(gòu)成的。它以時鐘的低電平 讀入，以高電平輸出。功能表如下：CLKDRSQT0000110010X00QXX