电梯控制电路设计..

电子技术

课程设计

成绩评定表

设计课题：电梯控制电路设计

学院名称：

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

设计地点：31-225 设计时间：2014-7-7～2014-7-14

电子技术

课程设计

课程设计名称：电梯控制电路设计

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指导教师：

课程设计地点：

课程设计时间：2014-7-7～2014-7-14

电子技术课程设计任务书

目录

一．课程设计目的 (5)

二.课程设计的内容及要求 (5)

2.1课程设计内容 (5)

2.2课程设计要求 (5)

三.正文部分 (7)

3.1按键控制模块 (7)

3.1.1目标楼层号按钮编码电路..................................... (7)

3.1.2比较制动电路 (10)

3.1.3与逻辑起动控制............................................................................................. .11

3.2数码管显示模块 (12)

3.2.1显示译码器组成电路如下 (12)

3.2.2 CD4510（可逆计数器）组成电路 (16)

3.3脉冲发生器模块 (17)

3.3.1、0.2S脉冲发生器 (17)

3.3.2、6S脉冲发生器 (18)

3.4、LED滚动显示模块 (19)

3.4.1、LED显示电路译码器 (19)

3.4.2三位二进制可逆计数器 (20)

3.4.3、LED显示器 (22)

3.5原理图 (23)

四.设计总结 (23)

附录1.整体电路图 (24)

电梯控制电路设计

一、课程设计目的：

通过本课程设计，使学生加强对电子技术课程内容的理解和掌握，学会使用半导体元件和集成电路，掌握电子电路的基本分析方法和设计方法，进一步提高分析解决实际问题的综合能力。

二、课程设计的内容及要求：

2.1课程设计内容：

设计集中控制电梯的控制、信号显示电路

2.2课程设计要求：

1、基本技术要求:

(1)设计模拟位移传感器信号的脉冲发生器,脉冲周期为6秒;

(2)设计由模拟位移传感器信号的脉冲发生器驱动的楼层号数码管显示电路,设置楼层号0~7号(0号为地下室);

(3)设计LED滚动箭头方向显示电路;

(4)设计电梯集中控制电路,要求具有以下功能：

①采用起动键和楼层号键实现起动控制（两种键均按下时电梯起动）；

②电梯起动后LED滚动箭头方向显示电路开始按图5（A）或图5（B）从起始状态工作，循环周期为1.6秒（每个图案显示0.2秒）。当电梯停止时，要求复位起始状态；

③电梯运行时，楼层号数码管显示电路在电梯到达某层时（对应模拟位移传感器信号的脉冲发生器输出的下降沿）显示该层楼号；④电梯运行至目标楼层时，电梯自动停止；

图5（A）上行方向循环显示

图5（B）下行方向循环显示

图6 参考电路原理框图

三、正文部分

3.1按键控制模块

3.1.1目标楼层号按钮编码电路

器件组成：74148（8—3编码器），八个限流电阻，八个开关。

74148是一个八线-三线优先级编码器。

如图所示的是八线-三线编码器74148的惯用符号及管脚图引脚图。

74148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。其中I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。

由74148真值表可列输出逻辑方程为

A2 = (I4+I5+I6+I7)IE

A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)·IE

A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE

使能输出端OE的逻辑方程为：

OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE

当使能输入IE=1时，禁止编码、输出(反码)：A2,A1,A0为全1(如表第一行所示)。

当使能输入IE=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。

OE为使能输出端，它只在允许编码(IE=0)，而本片又没有编码输入时为0（如表中第二行所示)。

扩展片优先编码输出端GS的逻辑方程为：

GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)·IE

GS为片优先编码输出端，作为与逻辑起动控制的一个输入控制信号，它在允许编码(IE=0)，且有编码输入信号时为0(如表中第三至第十行)；若允许编码而无编码输入信号时为1(如表第二行)；在不允许编码(IE=1)时，它也为1(如表第一行)。

GS = 0表示“电路工作，而且有编码输入”

功能表如下（74148优先编码器真值表）:

3.1.2比较制动电路

器件组成:CD4585

功能说明：CD4585为四位数值比较器，输入端十号接A0，七号接A1，二号接A2，十五号接A3。A0、A1、A2、A3分别接八进制可逆计数器的输出端。输入端十一号接B0，九号接B1，一号接B2，十四号接B3。B0、B1、B2分别接编码器的输出端，B3接地。A与B进行比较，输出端F（A>B）作为与三位二进制可逆计数器中的异或门控制输入端，F（A=B）通过与非门与上述起动控制中的与门相连作为制动信号。当A=B时使八进制可逆计数器停止计数并保持。脉冲发生器的清零端有效，停止产生脉冲并保持。三位可逆计数器复位。输出端（A>B）（AB，A=B接高电平。

电路图如下：

补充说明：CD4585是四位数字比较器，可比较他的两个输入，比较后在A>B，A=B，A

3.1.3与逻辑起动控制

器件组成：CD4073（三3与门）、CD4069（六反相器）、开关、限流电阻。

功能说明：按钮起动控制、编码电路输出标示GS有效与比较制动电路A=B 不成立，三者均满足时，与逻辑起动控制输出为高电平，控制D触发器构成的三位二进制可逆计数器的清零端，和555定时器组成的0.2S和6S周期脉冲发生器的清零端。

当此与逻辑起动控制的输出为高电平时，脉冲发生器产生正常脉冲，三位二进制可逆计数器正常计数。

当此与逻辑起动控制的输出为高电平时，脉冲发生器产生正常脉冲，三位二进制可逆计数器正常计数。

当此与逻辑起动控制的输出为低电平时，脉冲发生器停止产生脉冲，并保持，

三位二进制可逆计数器停止计数，并保持。

开关闭合为高电平有效。

电路图如下：

3.2数码管显示模块

3.2.1显示译码器组成电路如下：

组成器件：CD4511显示译码器、LED（数码管）显示器

CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码——七段码译码器，特点是：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS

电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。

CD4511芯片图及引脚如下：

图3-2CD4511的引脚图

CD4511引脚功能：

BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。

LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

LT：3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。

A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。CD4511的里面有上拉电阻，可直接或者接一个电阻与七段数码管接口。

CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反向器作输出级，通常用以驱动LED。

其引脚图如上图所示。

各引脚名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D。5、4、3分别表示LE、BI、LT。

13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g。左边引脚表示输入，右边引脚表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是接地和VDD.

CD4511的工作原理

1.CD4511的真值表如下表所示

2. 译码器:CD4511译码器用两级或非门担任，为了简化电路先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出00、01、10、11（用二进制对B、C编码）四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。

3.锁存功能:译码器的锁存电路由传输门和反向器组成，传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。

当LE为低电平导通时，TG2截止；当LE为高电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。

4.消隐:BI为消隐功能端，该端施加低电平后，迫使七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字，即字形消隐。

消隐输出J=(B+C)D+BI。如不考虑消隐BI项，便得J=(B+C)D。根据上式，当输入BCD代码从1010——1111时，J端都为高电平，从而使显示器中的字形消隐。

CD4511的真值表

3.2.2 CD4510（可逆计数器）组成电路

器件组成：CD4510（可逆计数器）

功能说明：CD4510器件的1号接地，15号接CP端，9号接地。10号UP/DOWN 接F(A

CD4510为可预置BCD可逆计数器，该器件主要尤四位具有同步时钟的D型触发器（具有选通结构，提供T型触发器功能）构成。具有可预置数、加减计数器和多片级联使用等功能。CD4510具有复位CR，置数控制LD、并行数据D0—D3、加减控制U/D、时钟CP和进位CI等输入。CR为高电平时，计数器清零。当LD 为高电平时，D0—D3上的数据置入计数器中，CI控制计数器的计数操作，CI＝0时，允许计数。此时，若U/D为高电平，在CP时钟上升沿计数器加1计数；反之，在CP时钟上升沿减1计数。除了四个Q输出外，还有一个进位/错位输出CO/BO。

电路图如下：

功能表如下：

3.3脉冲发生器模块

3.3.1、0.2S脉冲发生器

器件组成：NE555定时器，电阻，电容。

功能说明：根据NE555定时器构成多谐振荡器，使其周期为0.2S，周期公式为：T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=10K，R2=10K，C=10UF。

１与５之间的0.015UF电容为抗干扰电容。清零端和与逻辑起动控制输出端即CD4073的输出相连，可实现清零。只有当按钮起动控制、编码电路输出标识GS有效与比较控制电路A=B不成立三者均满足时，与逻辑起动控制的输出为高电平，清零端无效，脉冲发生器产生正常脉冲；

当上述三者只要有一个不成立时，与逻辑起动控制的输出为低电平，清零端有效，脉冲发生器停止产生脉冲，并保持。

电路图如下：

0.2s脉冲发生器

555定时器功能表：

3.3.2、6S脉冲发生器

器件组成：NE555定时器，电阻电容。

功能说明：根据NE555定时器构成多谐振荡器，使其周期为6S，周期公式为：T=（R1+2R2）*C/1.43，R1=82K，R2=390K，C=10UF。１与５之间的0.015UF 电容为抗干扰电容。清零端和与逻辑起动控制输出端即CD4073的输出相连，可

实现清零。只有当按钮起动控制、编码电路输出标识GS有效与比较控制电路A=B 不成立三者均满足时，与逻辑起动控制的输出为高电平，脉冲发生器产生正常脉冲；当上述三者只要有一个不成立时，与逻辑起动控制的输出为低电平，清零端有效，脉冲发生器停止产生脉冲，并保持。

电路图如下：

3.4、LED滚动显示模块

3.4.1、LED显示电路译码器

LED显示电路译码器功能概述：

根据真值表化简得如上逻辑表达式，通过门电路实现此译码器的功能。

此译码器由五个两输入与门（4081），一个三输入与门，三个三输入或门组成。地址端为三位二进制可逆计数器的输出，通过此门电路组成的译码器驱动LED显示器，通过可逆计数实现上行方向和下行方向的循环显示。

其真值表为：

电路图如下所示：

门电路组成的LED显示电路译码器3.4.2三位二进制可逆计数器