数字电子技术-课程设计报告-电梯控制

题目名称：电梯控制院系：电气工程学院专业班级：电子工艺与管理学生姓名：徐小可学号:41指导教师：孙艳完成时间：２０１２年１１月３０第1页目录摘要.....................................................................................................................0一，设计目的及意义...................................................................................................1目的：..................................................................................................................1意义：....................................................................................................................1二，整体设计...............................................................................................................22．1设计目标......................................................................................................22.2设计要求........................................................................................................22．3整体设计流程图..........................................................................................3三，电梯控制系统的实现...........................................................................................33．1实现功能......................................................................................................33．2实现电路......................................................................................................43.2.1楼层的输入电路.................................................................................43.2.2555定时电路......................................................................................43.2.3楼层显示电路......................................................................................53.2.4四层电梯控制系统实现总电路..........................................................63．3主要元器件介绍...........................................................................................63.3.1译码器.................................................................................................63.3.2数码管..................................................................................................73.3.3D触发器..............................................................................................8四，实验总结...............................................................................................................94.1设计中主要出现的问题..............................................................................94．2尚待解决的问题..........................................................................................94.3心得体会....................................................................................................10摘要随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术数电技术也得到了迅速发展。电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯；高层住宅需要有住宅梯；百货大楼和宾馆需要有客梯，自动扶梯等。在现代社会，电梯已像汽车、轮船一样，成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计，美国每天乘电梯的人次多于乘载其它交通工具的人数。当今世界，电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一.设计利用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。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，并用四个发光二极管来表示四层楼。以此来设计了一个四层电梯控制系统。关键字：D触发器74LS74；编码器74LS148；比较器74LS85；计数器74LS192；555定时器；数码管；第1页一，设计目的及意义本设计是利用已学过的数电知识，设计的四层电梯控制系统。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。第2页二，整体设计2．1设计目标1、系统控制的电梯往返于1～4层楼。2、乘客要去的楼层可以手动输入并显示（所在楼层的二极管亮）。3、电梯运行的楼层可自动显示。4、当AB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AB时，系统能输出使电梯反向运行的时序信号，使电梯下降。6、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。3．根据改进实现后的电路图连接电路，实现设计。第3页2．3整体设计流程图三，电梯控制系统的实现3．1实现功能用四个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。第4页3．2实现电路3.2.1楼层的输入电路利用四个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。图3-13.2.2555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5页图3-23.2.3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。第6页图3-33.2.4四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，并用四个发光二极管来作为四层楼的指示灯。图3-43．3主要元器件介绍3.3.1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,终端第7页的数字显示,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：图3-53.3.2数码管图3-6第8页一个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。3.3.3D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SDRDCPDQn＋1Qn＋101××1010××0100××φφ11↑110第9页11↑00111↓×QnQn图3-774ls74引脚图四，实验总结4.1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。4．2尚待解决的问题问题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。第10页4.3心得体会经过这一次的课程设计，我对数字电子这门课程及相关知识有了更深入的理解和体会，同时也很好的把握理论知识并将其应用于实践当中。在此次的电梯控制器设计过程中，我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼