课程设计报告电梯控制

西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计报告

专业班级 11级电子信息工程2班 课 程 数字电子技术 题 目 电梯自动控制的设计

学 号 ********** 学生姓名 徐啟平 指导教师 杨继民

2013年9月西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计任务书

学生姓名 徐啟平 专业班级 11级电子信息工程2班 学 号 0801110244 指导教师 杨继民 职 称 讲师 教研室 电信教研室 课 程 数字电子技术 题 目 电梯自动控制的设计

任务与要求 一、设计任务

1、系统控制的电梯往返于1 ～7 层楼。 2、乘客要去的楼层可以手动输入并显示。 3、电梯运行的楼层可自动显示 设计要求 1．根据设计原理初步画出实验电路图。 2．根据实验电路图在计算机上用Multisim仿真，找出初步设计电路的不足加以改正和改进。

开始日期 2013.9.2 完成日期 2013.9.15

2013 年 9 月 2 日 第 1 页

目 录 一，设计目的及意义 …………………………………………………1 二，设计任务及要求 …………………………………………………1 2．1 设计任务 …………………………………………………………………1 2. 2 设计要求 …………………………………………………………………2 三，整体设计流程图 …………………………………………………2 四，电梯控制系统的实现 ……………………………………………3 4．1 实现功能 …………………………………………………………………3 4．2 实现电路 …………………………………………………………………3 4.2.1 楼层的输入电路 ……………………………………………………3 4.2.2 555定时电路 ………………………………………………………4 4.2.3楼层显示电路 ………………………………………………………4 4.2.4七层电梯控制系统实现总电路 ……………………………………6 五，实验总结 5. 1 设计中主要出现的问题 ………………………………………………6 5．2 尚待解决的问题 …………………………………………………………6 六， 实验仪器及材料清单 …………………………………………7 6.1主要元器件介绍 ……………………………………………………………7 6.1.1 译码器 ……………………………………………………………7 6.1.2数码管 ……………………………………………………………8 6.1.3 D触发器 ……………………………………………………………9 七，心得体会 ………………………………………………………10 第 2 页

一，设计目的及意义 本设计是利用已学过的数电知识，设计的七层电梯控制系统。 目的： （1） 重温自己已学过的数电知识； （2）掌握数字集成电路的设计方法和原理； （3）熟悉555方波振荡器的应用，D触发器、编码器、比较器、计数器的应用、译码、显示电路的整体配合；

（4）通过完成该设计任务掌握实际问题的逻辑分析，学会对实际问题进行逻辑状态分配、化简；

（5）掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真方法。 意义： 通过本次的课程设计，使自己能够清楚了解课程设计的过程和意义。检验自己学过的知识。使自己清楚自己到底学得怎么样是不是还有待提高的地方。使自己掌握各种芯片的使用方法，提高自己利用图书资源和网络资源的能力。

二，设计任务及要求 2．1 设计任务 1、系统控制的电梯往返于1 ～7 层楼。 2、乘客要去的楼层可以手动输入并显示。 3、电梯运行的楼层可自动显示。 第 3 页

4、当A>B 时，系统能输出使电梯正向运行的时序信号，使电梯上升。 5、当A6、当A=B 时，系统停机信号，使电梯停止运行。 7、各层电梯门外应有使电梯上升或下降到乘客所在楼层的“呼叫”开关。 2.2 设计要求 1．根据设计原理初步画出实验电路图。 2．根据实验电路图在计算机上用Multisim仿真，找出初步设计电路的不足加以改正和改进。

三，整体设计流程图 第 4 页 四，电梯控制系统的实现 4．1 实现功能 用七个LED显示电梯行进过程，并用数码管显示电梯当前所在楼层的位置，每层电梯的入口处设有请求按钮，按下按钮，则相应楼层的LED亮。

电梯达到请求的楼层，该层的指示灯灭，电梯门打开；电梯自动关门，继续运行。电梯运行中，运用比较器选择所到楼层的先后顺序。

4．2 实现电路 4.2.1 楼层的输入电路 利用七个D触发器实现楼层的输入功能，即实现所在楼层的指示灯显示。 第 5 页

图4-1

4.2.2 555定时电路 通过对电阻R1、R2、 电容C1的合适选择来对555进行不同时间的定时。本电路选择定时时间为5秒。 第 6 页

图4-2 4.2.3楼层显示电路 本电路主要是利用十进制加减计数器74LS192，通过控制电路分配加1 或减1 信号给CPD 和CPU，实现对现行楼层号的加1 和减1，由数码管显示所到楼层。

图4-3 第 7 页

4.2.4七层电梯控制系统实现总电路 利用D触发器74LS74作为控制电梯按钮（即触发电平），经过编码器74LS148及比较器74LS85、计数器74LS192来实现其电梯控制功能。本电路使用555的定时功能来控制上一层楼或下一层楼所用的时间，利用数码管来显示所到楼层数，并用七个发光二极管来作为七层楼的指示灯。

图4-4 五，实验总结 5. 1 设计中主要出现的问题 问题1：对各个集成芯片的了解与使用； 问题2：对理论与实践的结合。 5．2 尚待解决的问题 第 8 页

问题1：555 定时器的定时精度不够高，需要用更高精度的定时芯片。 问题2：当电梯运行时，同时按下两个或两个以上楼层时，电梯只会运动到最高楼层。

六，实验仪器及材料清单 D触发器74LS74 ；编码器74LS148；比较器74LS85；计数器74LS192；555定时器；数码管；非门；与门；与非门。

6．1主要元器件介绍 6.1.1 译码器 译码器是一个多输入，多输出的组合逻辑电路.它的作用是把给定的代码进行"翻译"，成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换,终端的数字显示,还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。

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， 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。

用CD4511实现LED与接口方法如下图： 第 9 页

图4-5 6.1.2数码管

图4-6 一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点.小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红,绿,黄,橙色)的颜色不同略有差别,通常约为2～2.5V,每个发光二极管的点亮电流在5～10mA.LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器,该译码器不但要完成译码功能,还要有相当的驱动能力。此设计的数码管采用共阴型数码管，主要用来显示楼层号。 第 10 页

6.1.3 D触发器 此电路D触发器采用74LS74.74LS74内含两个独立的D上升沿双d触发器，每个触发器有数据输入（D）、置位输入（）复位输入（）、时钟输入（CP）和数据输出（Q）。、的低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的电平无关。当、均无效（高电平式）时，符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。

74ls74功能表: 输 入 输 出 SD RD CP D Qn＋1 Qn＋1

0 1 × × 1 0 1 0 × × 0 1 0 0 × × φ φ 1 1 ↑ 1 1 0 1 1 ↑ 0 0 1 1 1 ↓ × Qn Qn 第 11 页

图4-7 74ls74引脚图 七， 心得体会 经过这次课程设计，我对数字电子这门课程有了更深入的理解和体会，也学到了很多知识。

虽然只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计使我对课程设计有了更多的了解。让我知道了理论和实践是有区别的，理论中可以实现的电路，但在实践中却会出现各种问题，这就需要我们去解决，只有被这些问题解决了，理论才能用于实践，因为实践是检验真理的唯一标准，理论实践相结合，我们的设计次才有可能成功。在此次设计过程中，我进一步地了解各种芯片的内部结构工作原理，每个芯片能够完成什么样的功能，解决什么问题，同一个芯片不同的接法，就会有不同的功能，还有使用芯片时要注意的问题，同一个电路可以用不同的芯片实现等好多东西。