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课设电梯
信息与电气工程学院
电子电路课程设计
(2011/2012学年第二学期)
课程名称:
电子技术课程设计
题目:
集中控制电梯的控制、
信号显示电路设计
专业班级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
设计周数:
2周
设计成绩:
2012年7月1日
目录
一、课程设计目的…………………………………………………2
二、课程设计的模块…………………………………………………2
2.1、课程设计的内容及要求
(一)课程设计内容:
…………………………………………………………………2
(二)课程设计要求:
…………………………………………………………………2
2.2、控制模块……………………………………………………………………3
2.2.1目标楼层号按钮编码电路…………………………………………………3
2.2.2比较制动电路………………………………………………………………5
2.2.3与逻辑起动控制……………………………………………………………6
2.3、显示模块…………………………………………………………………7
2.3.1显示译码器组成电路………………………………………………………7
2.3.2CD4510组成电路…………………………………………………………9
2.3.3、LED显示器………………………………………………………………11
2.4脉冲发生器模块…………………………………………………………………12
三、参考器件…………………………………………………………………………13
四、课设总结……………………………………………………………………13
五、参考文献…………………………………………………………………………14
附录1……………………………………………………………………………15
附录2…………………………………………………………………16
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、课程设计的模块
2.1、课程设计的内容及要求:
(一)课程设计内容:
设计集中控制电梯的控制、信号显示电路
(二)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1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;
③电梯运行至目标楼层时,电梯自动停止;
标志输出
A=B保持
方向信号
制动信号(A=B)
CR无效
A=B时无效
图6参考电路原理框图
2.2、控制模块
2.2.1目标楼层号按钮编码电路
器件组成:
CD4532(8—3编码器),八个限流电阻,八个开关。
CD4532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CD4532的示意框图
CD4532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D0—D7为输入信号,Q0,Q1,Q2为三位二进制编码输出信号,EI是使能输入端,EO是使能输出端,GS为片优先编码输出端。
当EI=1时,编码器工作;当EI=0时,禁止编码器工作。
它的功能表如下:
输入
输出
EII7I6I5I4I3I2I1I0
Y2Y1Y0GSEO
L××××××××
HLLLLLLLL
HH×××××××
HLH××××××
HLLH×××××
HLLLH××××
HLLLLH×××
HLLLLLH××
HLLLLLLH×
HLLLLLLLH
LLLLL
LLLLH
HHHHL
HHLHL
HLHHL
HLLHL
LHHHL
LHLHL
LLHHL
LLLHL
电路图如下:
目标楼层号按钮编码电路
2.2.2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)(A
为了输出F(A=B)的输出控制信号,应使输入端的AB,A=B接高电平。
电路图如下:
CD4585引脚图及功能表如下:
2.2.3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:
与逻辑起动控制电路
2.3、显示模块
2.3.1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:
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
3.2.1.1CD4511的真值表如下表所示
3.2.1.2译码
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。
3.2.1.3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。
CD4511真值表
2.3.2CD4510(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
5号CARRYIN接F(A=B)为低电平时,UP/DOWN为高,进行加计数,UP/DOWN为低,进行减计数。
2号DOUT,14号COUT,11号BOUT,6号AOUT,分别接CD4510的D,C,B,A作为地址端以驱动显示译码器。
在使用时先将9号接高电平,使CD4510复位,然后再使9号接地。
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:
CD4510可逆计数器
功能表如下表:
CR
LD
CI
U/D
CP
Q
1
X
X
X
X
清零
0
1
X
X
X
预置
0
0
0
1
↑
加计数
0
0
0
0
↑
减计数
0
0
1
X
X
保持
2.3.3、LED显示器
器件组成:
两个发光二极管,两个限流电阻。
功能说明:
发光二极管(LED)是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。
其发光原理是当在PN结两端注入正向电流时,注入的非平衡载流子(电子——空穴对)在扩散过程中复合发光。
译码器输出为高电平,所以LED显示器为共阴输出,通过他的亮与不亮,可以显示上行和下行信号。
电阻为限流作用,根据LED的额定电流确定电阻大小。
电路图如下所示:
2.4脉冲发生器模块
555定时器功能表:
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:
6S脉冲发生器
2.5原理图与PCB图
简化后原理图参考:
附录1。
简化后PCB图参考:
附录2。
三、参考器件
1、集成电路:
CD4073(三3与门)1片、CD4013(双D触发器)2、CD4511(共阴输出显示译码器)1片、CD4510(可逆计数器)1片、CD4585(四位数值比较器)1片、CD4532(8-3编码器)1片、NE5552片
2、显示:
LC5011共阴数码管个1、发光二极管2个
3、限流电阻11个、振荡电容2个、振荡电阻4个、八路集成开关1个、单刀双掷开关1个
四、课设总结
在老师的组织指导下,我们进行了为期两周的课程设计,在这两周的课设工作之后,感觉自己和队友在对学习与实践上都发生了蜕变,我们不仅收获了一份特殊而真挚的友谊,也提升了自己对知识运用实践能力,培养了较强的团队协作能力。
下面说说两周工作的详细过程:
第一就是选题,当一听到老师说了各个可以选的课题后,我们组毫不犹豫地选定了电梯显示控制系统。
那一刻,我们的目标只有一个,就是用自己较强的理论知识做出能成功实现功能的产品。
工作是由实验室老师的课设工作注意事项开启,跟着Protel老师为我们点了一下Protel制作pcb图的精要,其实从这时开始心里还是有点发虚了,很多东西以前也没接触过,要在短短两周做出有深度的东西,我们能做到吗?
不过我们没有放弃不屈不挠,在指导老师张老师的帮助下顺利过渡到了第二阶段的工作。
在这之间,我们不断泡图书馆找资料,在网络上收索教学视频,晚上常是熬到深夜,最终也还是有了自己的基本模版。
我觉得这次我么你看到了大家的韧性和攻关的决心。
我们分工也较为详细明确,把对画原理图、制pcb、转印、腐蚀、打孔、元器件焊接、连飞线等工作都设立主要负责人。
只是在调试过程大家是一起完成的。
基本工作都做完毕,我们看到了自己的作品,充满着期待,只希望它能一次成功,但结果我们失败了。
出现了逻辑混乱,显示译码器一直在1-2、2-3之间跳变,详细检查,分析比较之后,我们也确定出应该是哪短路,操起万用表,到处测,来回调试,最后指导老师张老师仔细比对,判定出是数值比较器集成块的焊接出了问题,结果终于出来了,调试成功。
我们的心里那是说不出来的喜悦,这还真的感谢张老师的耐心支持,这次课设中,我明白了一点,不管你知识学得怎么样,也一定要细心、耐心、有韧性,因为实践这个过程一定会出现很多意想不到的问题,只有坚持下来,才有可能找到实践中的真理,产出属于自己的优秀产品。
五、参考文献
[1]康华光.电子技术基础(数字部分)北京:
高等教育出版社.2006
[2]赵广林轻松跟我学Protel99SE电路设计与制版北京:
电子工业出版社.2005
附录1:
附录2:
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
(签字)
年月日
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