智能電梯控制系統(tǒng)

智能電梯控制系統(tǒng)RevisedonNovember25,2020智能電梯控制系統(tǒng)Intelligentelevatorcontrolsystem摘要電梯控制系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)輔助的邏輯控制系統(tǒng)，系統(tǒng)要同時(shí)對(duì)幾百個(gè)信號(hào)進(jìn)行接收處理。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，基于FPGA、單片機(jī)、PLC等微機(jī)化控制已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電梯電路的設(shè)計(jì)與控制的各方面。我設(shè)計(jì)構(gòu)想是：不采用微控制器編程實(shí)現(xiàn)（如單片機(jī)，PLC等），而采用邏輯門(mén)芯片和分立模擬器件實(shí)現(xiàn)。利用八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器74148,譯碼器CD4511及比較器CD4585、計(jì)數(shù)器CD4510等來(lái)實(shí)現(xiàn)其電梯控制功能。電路使用555的定時(shí)功能來(lái)控制上一層樓或下一層樓所用的時(shí)間，利用數(shù)碼管來(lái)顯示所到樓層數(shù)，并用四個(gè)發(fā)光二極管來(lái)表示四層樓。以此來(lái)設(shè)計(jì)了一個(gè)八層電梯控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：譯碼器CD4511；優(yōu)先編碼器74148；數(shù)碼管ABSTRACTAsanauxiliarylogiccontrolsystem,elevatorcontrolsystemreceivesanddealswithhundredsofsignalsatthesametime.Inthewakeofdevelopmentsinscienceandtechnology,microcomputer-basedcontrolsuchasFPGA,single-chipmicrocomputerandPLCallhavebeenwidelyappliedinelevatordesign,circuitcontrolandotherrespects.Myconcepthereinthistextis:notoadoptmicrocontrollerfortheprogramming(suchassingle-chipmicrocomputerandPLC,etc)buttouselogicgatechipanddiscretesimulatortofulfillourtask.Tobespecific,weuse74148EightLine-Third-Linepriorityencoderasacontrolbutton(namelytriggeringlevel),decoderCD4511,comparatorCD4585andcounterCD4510toachieveitscontrolfunctions.Andweusethecontrolfunctionof555tocontrolthetimingongoingupanddownstairs,digitaltubetodisplaythestoreywegetandfourluminousdiodestorepresentthefourfloorsrespectively,thusfulfillingthetaskofdesigningafour-layerelevatorcontrolsystem.KeyWords：DecoderCD4511；PriorityEncoder74148；DigitalTube第一章緒論課題的背景簡(jiǎn)介電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉(cāng)庫(kù)等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多，對(duì)電梯的可靠性、舒適感和美學(xué)等方面的要求也有了更高要求。電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問(wèn)題。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實(shí)上，電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國(guó)外，已“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說(shuō)乘坐電梯更安全。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)電梯的安全性做過(guò)認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。掘資料統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。課題的開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介（一）ProteusISIS仿真軟件ProteusISIS是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤(pán)和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。（二）電路圖制作軟件ProtelDXP2004ProtelDXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的電路設(shè)計(jì)軟件，該軟件能實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)知道輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及之間的所有分析驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理。當(dāng)前比較流行的Protel98、Protel99SE，就是當(dāng)前的前期版本。ProtelDXP2004已經(jīng)不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而且由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、AutoRouter（自動(dòng)布線器）和FPGA設(shè)計(jì)等，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多管道設(shè)計(jì)、拓?fù)渥詣?dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。與較早的版本——Protel99相比，ProtelDXP2004不僅在外觀上顯得更加豪華、人性化，而且極大地強(qiáng)化了電路設(shè)計(jì)的同步化，同時(shí)整合了VHDL和FPGA設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其功能大大加強(qiáng)了。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)課題的意義本電路并沒(méi)有采用微控制器編程實(shí)現(xiàn)（如單片機(jī)，PLC等），而采用邏輯門(mén)芯片和分立模擬器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)主要采用COMS相關(guān)電路和芯片，COMS電路具有制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，功耗小，輸入阻抗高，集成度高，電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求1、基本要求（只能采用邏輯門(mén)芯片和分立模擬器件實(shí)現(xiàn)）（1）電梯內(nèi)部：開(kāi)、關(guān)門(mén)鍵，樓層選擇鍵，報(bào)警鍵，樓層顯示，超重報(bào)警（重量可手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器模擬，大于設(shè)定值報(bào)警）。（2）電梯外部：上、下樓鍵，樓層顯示。外部呼梯信號(hào)可存儲(chǔ)。⑶樓層識(shí)別電路，開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)到位信號(hào)，可利用人工模擬。（4）當(dāng)關(guān)門(mén)信號(hào)到位，樓層選擇完畢，超載稱(chēng)重檢測(cè)無(wú)誤，可驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作（即功能控制板輸出信號(hào)）。運(yùn)行方向可用兩個(gè)指示燈表示（上行可用紅發(fā)光管，下行可用綠發(fā)光管）。開(kāi)到選擇樓層后，電機(jī)停止（即輸出無(wú)信號(hào)）。（5）超載稱(chēng)重檢測(cè)，若發(fā)生超載，發(fā)警報(bào)（發(fā)光管指示），電機(jī)不得動(dòng)作（即功能控制板輸出無(wú)動(dòng)作）。2、發(fā)揮部分（發(fā)揮部分可任選器件）（1）在PC機(jī)建立電梯運(yùn)行歷史表格，該表格顯示該部電梯5分鐘內(nèi)運(yùn)行情況。（內(nèi)容包括樓層數(shù)及運(yùn)行時(shí)間）（2）按報(bào)警鍵后，PC機(jī)可顯示故障內(nèi)容，包括：電梯門(mén)開(kāi)不到位，關(guān)不到位。（3）電源質(zhì)量檢測(cè)，單相電源應(yīng)在180--240V，為正常，否則報(bào)警。電路原理框圖復(fù)位復(fù)位位.圖2-2上行方向循環(huán)顯示圖2-3行循環(huán)顯示第三章ProteusISIS操作方法及應(yīng)用仿真軟件的應(yīng)用經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的資料收集和方案論證后，我開(kāi)始焊接電路，在焊接之前，為了保證電路無(wú)誤，在電腦上我使用ProteusISIS軟件對(duì)電路仿真。首先雙擊桌面上的ISIS7Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開(kāi)始”一“程序”―"Proteus7Professional”-"ISIS7Professional"，出現(xiàn)如圖1-1所示屏幕，表明進(jìn)入ProteusISIS集成環(huán)境。進(jìn)入ISIS7Professional工作界面，如下圖所示：圖3-1ISIS7Professional工作界面接下就可以開(kāi)始繪制電路圖了，在左邊一小條邊框，如下圖所示，會(huì)看到繪圖工具欄，相應(yīng)的按鈕對(duì)應(yīng)相應(yīng)的元件庫(kù)。1、首先將所需元器件加入到對(duì)象選擇器窗口。 PickingComponentsintotheSchematic單擊對(duì)象選擇器按鈕?如圖所示彈出“PickDevices”頁(yè)面，在“Keywords”輸入四位數(shù)值比較器4585,系統(tǒng)在對(duì)象庫(kù)中進(jìn)行搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在“Results”中，如圖所示。圖3-2pickDevices在“Results”欄中的列表項(xiàng)中，雙擊“4585”，則可將“4585”添加至對(duì)象選擇器窗口。接著在“Keywords”欄中重新輸入7SEG,如圖所示。雙擊“7SEG-COM-AN-GRN”，則可將“7SEG-COM-AN-GRN”（共陽(yáng)7段LED顯示器）添加至對(duì)象選擇器窗口。圖3-3Keywords同樣，在“Keywords”欄中重新輸入RES、CAP、74148、CD4585、CD4511等芯片，在“Results”欄中獲得相應(yīng)的搜索結(jié)果。并雙擊添加至對(duì)象選擇器窗口。圖3-4經(jīng)過(guò)以上操作，在對(duì)象選擇器窗口中，已有了優(yōu)先編碼器74148、四位數(shù)值比較器4585、RES、CAP、計(jì)數(shù)器4510、雙口觸發(fā)器4013等元器件對(duì)象，若單擊4073,在預(yù)覽窗口中，見(jiàn)到4073的實(shí)物圖，如圖所示。此時(shí)，我們已注意到在繪圖工具欄中的元器件按鈕在處于選中狀態(tài)。圖3-42、放置元器件至圖形編輯窗口PlacingComponentsontotheSchematic

圖3-5在對(duì)象選擇器窗口中，選中74148,將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口該對(duì)象的欲放位置、單擊鼠標(biāo)左鍵，該對(duì)象被完成放置。同理，將各元件放置到圖形編輯窗口中。如圖所示。若對(duì)象位置需要移動(dòng)，將鼠標(biāo)移到該對(duì)象上，單擊鼠標(biāo)右鍵，此時(shí)我們已經(jīng)注意到，該對(duì)象的顏色已變至紅色，表明該對(duì)象已被選中，按下鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)，將對(duì)象移至新位置后，松開(kāi)鼠標(biāo)，完成移動(dòng)操作。3、放置電源、接地至圖形編輯窗口單擊繪圖工具欄中的按鈕工分別選擇POWER、GROUND。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口，單擊鼠標(biāo)左鍵，放置電源和接地。4、元器件之間的連線WiringUpComponentsontheSchematicProteus的智能化可以在你想要畫(huà)線的時(shí)候進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。下面，我們來(lái)操作將單片機(jī)XTAL1引腳連接到電容C1右端。當(dāng)鼠標(biāo)的指針靠近XTAL1引腳的連接點(diǎn)時(shí)，跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“X”號(hào)，表明找到了XTAL1引腳的連接點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)（不用拖動(dòng)鼠標(biāo)），將鼠標(biāo)的指針靠近電容C1右端的連接點(diǎn)時(shí)，跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“X”號(hào)，表明找到了電容C1右端的連接點(diǎn)，同時(shí)屏幕上出現(xiàn)了連接，單擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)此連接。連接過(guò)程中線形自動(dòng)變成了90o的折線，這是因?yàn)槲覀冞x中了線路自動(dòng)路徑功能。Proteus具有線路自動(dòng)路徑功能（簡(jiǎn)稱(chēng)WAR）,當(dāng)選中兩個(gè)連接點(diǎn)后，WAR將選擇一個(gè)合適的路徑連線。WAR可通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)工具欄里的“WAR”命令按鈕7來(lái)關(guān)閉或打開(kāi)，也可以在菜單欄的“Tools”下找到這個(gè)圖標(biāo)。同理，我們可以完成其它連線。在此過(guò)程的任何時(shí)刻，都可以按ESC鍵或者單擊鼠標(biāo)的右鍵來(lái)放棄畫(huà)線。圖3-6至此，我便完成了整個(gè)電路圖的繪制。單擊仿真運(yùn)行開(kāi)始按鈕「廠，我們能清楚地觀察到每一個(gè)引腳的電頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。在數(shù)碼管顯示器上，顯示1。圖3-7仿真圖第四章單元電路的設(shè)計(jì)方案按鍵模塊部分目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路器件組成：74148（8—3編碼器），八個(gè)限流電阻，八個(gè)開(kāi)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。功能說(shuō)明：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I0—I7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+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)使能輸入止=0時(shí)，允許編碼，在I0?17輸入中，輸入17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(méi)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(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）：

表1輸入輸出IEI0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSOE1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X01111111100100111111111101電路圖如下:圖4-1目標(biāo)樓層號(hào)按鈕編碼電路比較制動(dòng)電路器件組成:CD4585功能說(shuō)明：CD4585為四位數(shù)值比較器，輸入端十號(hào)接A0，七號(hào)接A1，X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(mén)控制輸入端，F(xiàn)（A=B）通過(guò)與非門(mén)與上述起動(dòng)控制中的與門(mén)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：圖4-1CD4585補(bǔ)充說(shuō)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。功能表如下：表2INPUTSOUTPUTSCOMPARINGCASCADINGA3,B3A2,B2A1,B1A0,B0A<BA=BA>BA<BA=BA>BA3>B3XXXXX1001A3=B3A2>B2XXXX1001A3=B3A2=B2A1>B1XXX1001A3=B3A2=B2A1=B1A0>B0XX1001A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0001001A3=B3A2=B2A1=B1A0=B001X010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B010X100A3=B3A2=B2A1=B1A0<B0XXX100A3=B3A2=B2A1<B1XXXX100A3=B3A2<B2XXXXX100A3<B3XXXXXX100X=DonztCarelogic1=highlevellogic0=Lowlevel與邏輯起動(dòng)控制器件組成：CD4073（三三與門(mén)）、CD4069（六反相器）、開(kāi)關(guān)、限流電阻。功能說(shuō)明：按鈕起動(dòng)控制、編碼電路輸出表示GS有效與比較制動(dòng)電路A=B不成立，三者均滿(mǎn)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(kāi)關(guān)閉合為高電平有效。電路圖如下：圖4-3與邏輯起動(dòng)控制電路啟動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)本部分我采用與門(mén)邏輯設(shè)計(jì)，與門(mén)的兩端分別連接系統(tǒng)工作指示電路和過(guò)載報(bào)警指示電路，當(dāng)有當(dāng)電路工作指示開(kāi)關(guān)閉合，同時(shí)確保不過(guò)載的前提下才允許電路工作，當(dāng)樓梯過(guò)載時(shí)致使與門(mén)的一個(gè)輸入端為0，樓梯不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)后面的電壓比較器做出報(bào)警指示。數(shù)碼管顯示模塊4.3.1顯示譯碼器組成電路組成器件：CD4511顯示譯碼器、LED（數(shù)碼管）顯示器圖4-4CD4511CD4511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。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。CD4511芯片圖及引腳如下：一、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(cè)試信號(hào)的輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0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。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。各引腳名稱(chēng)：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、8。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.二、CD4511的工作原理.譯碼CD4511譯碼器用兩級(jí)或非門(mén)擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化電路先用二輸入端與非門(mén)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(mén)譯碼。.鎖存功能譯碼器的鎖存電路由傳輸門(mén)和反向器組成，傳輸門(mén)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。.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1010——1111時(shí)，J端都為高電平，從而使顯示器中的字形消隱。8421BCD碼對(duì)應(yīng)的顯示圖如下：圖4-54.3.2CD4510（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號(hào)UP/DOWN接F（A<B），以控制加減計(jì)數(shù)。5號(hào)CARRYIN接F（A二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)D0一D3、加減控制U/D、時(shí)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，CI=0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：圖4-6CD4510可逆計(jì)數(shù)器功能表如下表：表4CRLDCIU/DCPQ1XXXX清零01XXX預(yù)置0001t加計(jì)數(shù)0000t減計(jì)數(shù)001XX保持脈沖發(fā)生器模塊脈沖發(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，周期公式為：T=(R1+2R2)*C/,R1=10K,R2=10K,C=10UF。1與5之間的電容為抗干擾電容。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(mǎn)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)生器停止產(chǎn)生脈沖，并保持。電路圖如下：圖4-6脈沖發(fā)生器555定時(shí)器功能表：表5輸入輸出高電平觸發(fā)端低電平觸發(fā)端復(fù)位輸出放電管VT狀態(tài)XX00導(dǎo)通〈京CC>|Vcc<3Vcc>3Vcc11截止10導(dǎo)通<2VCC>3Vcc1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：作為電梯樓層間的時(shí)間間隔。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/,R1=82K,R2=390K,C=10UF01與5之間的電容為抗干擾電容。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(mǎn)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)，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：圖4-76S脈沖發(fā)生器

LED滾動(dòng)顯示模塊4.6.1LED顯示電路譯碼器此譯碼器由五個(gè)兩輸入與門(mén)（4081）,一個(gè)三輸入與門(mén)，三個(gè)三輸入或門(mén)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(mén)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?？ㄖZ圖如下：11111111000011000011表6經(jīng)卡諾圖得方程如下:1111001010000111Y3=QnQn+Qn,Qn+Qn.QnQnTOC\o"1-5"\h\zY2= 2 1 2 0 2 1 0QnQn+QnQnY1= 2 1 2 1QnQn+QnQn+QQ4Y0= 2 0 2 1 2 1 0電路圖如下所示：其真值表為:電路圖如下所示：Q2Q1Q0Y3Y2Y1Y000011110011110010110001110001000000101000111000111110111表7圖4-8門(mén)電路組成的LED顯示電路譯碼器

4.6.2三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器器件組成：CD4013（雙口觸發(fā)器），CD4070（四2與或門(mén)）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(mén)的輸出。三個(gè)5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(mén)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)成可逆計(jì)數(shù)器的器件進(jìn)行介紹：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：電路圖如下所示：表7電路圖如下所示：CLKDRSQQ’t00001t10010!X00QQ’XX1001XX0110XX1111圖4-9三位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器4.6.3LED顯示器器件組成：四個(gè)發(fā)光二極管，四個(gè)限流電阻。功能說(shuō)明：發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。其發(fā)光原理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子一一空穴對(duì)）在擴(kuò)散過(guò)程中復(fù)合發(fā)光。譯碼器輸出為高電平，所以LED顯示器為共陰輸出，通過(guò)他的亮與不亮，可以顯示上行和下行信號(hào)。電阻為限流作用，根據(jù)LED的額定電流確定電阻大小。電路圖如下所示：圖4-10電梯開(kāi)關(guān)門(mén)電路的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)門(mén)電路的實(shí)現(xiàn)主控芯片我采用74LS193移位寄存器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電梯停止時(shí)移位寄存器控制的LED會(huì)依次循環(huán)點(diǎn)亮，當(dāng)需要關(guān)門(mén)時(shí)LED會(huì)依次逆向循環(huán)點(diǎn)亮，當(dāng)開(kāi)關(guān)門(mén)到位后會(huì)自動(dòng)清除顯示移位寄存器，整個(gè)過(guò)程模擬了開(kāi)關(guān)門(mén)的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了理想的效果。圖4-11原理圖與PCB圖原理圖參考：附錄1。PCB圖參考：附錄2。第五章單元電路的擴(kuò)展方案5.1電壓檢測(cè)模塊的實(shí)現(xiàn)電源電壓的穩(wěn)定是系統(tǒng)正常工作的保證，電梯控制的安全性非常重要，更應(yīng)該保證電系統(tǒng)電源電壓的高穩(wěn)定性，為了保證能及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)到電源電壓的性能，我設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，可以任意設(shè)定電源報(bào)警電壓的大小值，進(jìn)而保證系統(tǒng)電源故障能被及時(shí)得到監(jiān)控。如圖所示：圖5-1電壓檢測(cè)5.2電梯運(yùn)行故障語(yǔ)音報(bào)警電路的實(shí)現(xiàn)電梯在運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，必須保證電梯內(nèi)人員的求助得到及時(shí)的響應(yīng)，對(duì)此我們采用語(yǔ)音電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯故障的報(bào)警和樓梯內(nèi)人員的呼叫，整個(gè)電路可以任意更換呼叫內(nèi)容，具有音質(zhì)好，清晰度高等特點(diǎn)完全可以滿(mǎn)足電梯報(bào)警的需要。語(yǔ)音電路如下：圖5-2語(yǔ)音電路5.3上位機(jī)軟件監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為了保證電梯的正常運(yùn)行得到實(shí)時(shí)的監(jiān)控，我們采用上位機(jī)監(jiān)控軟件MCGS設(shè)計(jì)了電梯運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確的監(jiān)控到電梯的運(yùn)行狀態(tài)，并發(fā)出簡(jiǎn)單的控制指令，保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。圖5-3上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第六章安裝與調(diào)試安裝步驟⑴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。⑵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。⑶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(wèn)題所在。這樣不斷調(diào)試，直到達(dá)到預(yù)期結(jié)果。⑷改進(jìn)布線，力求精簡(jiǎn)。調(diào)試步驟⑴打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，接通電源，觀察信號(hào)燈和數(shù)碼顯示管的變化。⑵如有問(wèn)題，首先檢查是否有電線松動(dòng)，然后再調(diào)試其它部分。⑶檢查信號(hào)燈和數(shù)碼顯示管是否有損壞。⑷如果以上都們問(wèn)題的話，此時(shí)應(yīng)該分成一個(gè)一個(gè)單元電路來(lái)調(diào)試，包括芯片，電路板，及導(dǎo)線是否接正確且接穩(wěn)等。第七章故障分析與電路改進(jìn)故障分析⑴秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路是否產(chǎn)生脈沖：把萬(wàn)用表調(diào)到20V電壓檔，萬(wàn)用表負(fù)極接地，正極接555定時(shí)器“3”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。如果不能產(chǎn)生脈沖，檢測(cè)555定時(shí)器的引腳是否接對(duì)，電阻和電容是否接正確，如果不是這些問(wèn)題，就通過(guò)換芯片，看是否是芯片的問(wèn)題，如果芯片也沒(méi)問(wèn)題，就檢測(cè)是不是電路板有問(wèn)題。⑵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，檢查七段碼譯碼器CD4511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。⑶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。⑷數(shù)碼顯示管與信號(hào)燈配合有問(wèn)題：按下某樓層的開(kāi)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)器的管腳是否連接好以及是否正確。然后再檢查同步可逆計(jì)數(shù)器（CD4510）的管腳是否連接好以及是否正確。接著就是四位數(shù)值比較器（CD4585）以及八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器（74148）的管腳連接正確與否。一步步檢查后，此問(wèn)題便可解決。電路改進(jìn)總體來(lái)說(shuō)，我覺(jué)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)相當(dāng)完美了。簡(jiǎn)潔明了，功能模塊清楚。唯一不妥的是開(kāi)關(guān)模塊這部分操作比較復(fù)雜，我覺(jué)得應(yīng)該與實(shí)際電梯上的開(kāi)關(guān)模塊靠近，那樣可是電路更簡(jiǎn)潔，操作更方便，而且不容易出錯(cuò)。此外，各方面的一些問(wèn)題有待探討和改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)旨在更加熟悉掌握邏輯門(mén)的原理及實(shí)際應(yīng)用，掌握PCB板圖、仿真圖等繪制軟件的使用。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到要真真正正用心去做的一件事情，是不容易的！而自己能夠在完成這次設(shè)計(jì)，真正是自己一個(gè)學(xué)習(xí)、研究和成長(zhǎng)的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不會(huì)成長(zhǎng)了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。在本次設(shè)計(jì)中還有很多不足，但在老師同學(xué)的幫助下，我對(duì)其又相關(guān)知識(shí)作了進(jìn)一步系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和了解。如電梯上升與下降的時(shí)間在實(shí)際過(guò)程中還是會(huì)有延時(shí)存在，還需不斷的進(jìn)行改進(jìn)，才能做的更好。再如實(shí)際