数电课程设计-电梯控制系统.doc

湖南工程学院

课 程 设 计

课程名称 数字电子技术
课题名称 简易电梯控制系统

专 业 自 动 化
班 级 1081
学 号 201013110111
姓 名 罗 超 超
指导教师 龚 志 鹏

2012年 11月 23日湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称： 数字电子技术
题 目： 简易电梯控制系统

专业班级： 自动化1081
学生姓名： 罗 超 超 学号:11
指导老师： 龚 志 鹏
审 批：

任务书下达日期 2012年11月19日 星期一

设计完成日期 2012年11月23日 星期五

设计内容与设计要求
一． 设计内容：
1、 显示方式：以LED数码管形式显示0-3；
2、 主要功能：一共有四层楼，楼层标记用0-3表示，假设每次只有有一层楼有呼叫，按下呼叫按钮后，呼叫楼层指示灯亮，电梯将从当前楼层运行到呼叫楼层，指示灯熄灭；
3、 超重报警：挡电梯超重时，报警灯亮，电梯拒绝运行；
4、 系统复位：系统能手动复位，复位后，电梯停在第○层；
5、 其他功能（任选）

二、设计要求：
1、思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；
2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
3、写出设计报告；

主要设计条件
1． 提供调试用实验室；
2． 提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片；
3． 所用设备及元件需在设计后归还。

说明书格式
1． 课程设计封面；
2． 任务书；
3． 说明书目录；
4． 设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；
5． 单元电路设计（各单元电路图）；
6． 安装、调试步骤；
7． 故障分析与电路改进；
8． 总结与体会；
9． 附录（元器件清单）；
10． 参考文献;
11． 课程设计成绩评分表;
12． 设计报告采用16k纸打印;

进 度 安 排
第三周：
星期一:课题内容介绍和查找资料；
星期二～星期五:总体电路设计和分电路设计，电路仿真，修改方案；
第四周：
星期一～星期二:电路设计，电路仿真，修改方案
星期三: 安装、调试电路；
星期四: 验收电路，整理实验室及其它事情，写设计报告，打印相关图纸；
星期五:答辩；
参 考 文 献
1、《电子系统设计》
高等教育出版社 马建国 主编
2、《电子线路设计、实验、测试》（第二版）
华中理工大学出版社 谢自美 主编
3、《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计
华中理工大学出版社 梁宗善 主编
3、《现代电子设计技术》
机械工业出版社 李荣良主编
《数字电路设计与制作》
科学出版社 汤山俊夫 著

目 录
一、系统总体设计方案及系统框图 - 2 -
1.1设计方案： - 2 -
1.2设计原理： - 2 -
1.3系统总电路图： - 3 -
二、单元电路的设计 - 3 -
2.1信号的输入，锁存及显示： - 3 -
2.2控制编码发生器: - 4 -
2.3系统电路的编码，数据比较及加减计数： - 5 -
三、安装与调试步骤 - 6 -
3.1安装步骤： - 6 -
3.2调试步骤: - 6 -
四、故障分析与电路改进 - 7 -
4.1故障分析： - 7 -
⑴秒脉冲信号发生电路是否产生脉冲： - 7 -
⑵数码显示管不能正常显示： - 7 -
⑶信号灯不显示或不按仿真的状态显示： - 7 -
4.2电路改进： - 8 -
五、总结与体会 - 8 -
六、附录（元器件清单） - 9 -
一、系统总体设计方案及系统框图
1.1设计方案：
⑴系统的时钟脉冲信号是由函数发生器发生。时钟信号通过一定与门和与非门输入同步加减计数器74LS192N，控制其加减计数。
⑵系统的开关控制电路是由D触发器和与非门构成，控制信号灯的工作状态。
⑶系统的核心电路是由编码器74LS148N，数据比较器74LS85，同步可加减计数器74LS192N，与一定的门电路组成，实现对电梯的上升和下降的控制。
1.2设计原理：
⑴系统的信号灯控制部分是由开关和D触发器构成，开关先接高电平，按下开关时，给了一个高电平触发信号输入给D触发器使其锁存高电平信号，从而使信号灯一直亮直到信号结束。
⑵系统的核心部分是由编码器74LS148N，数据比较器74LS85，同步十进制可逆计数器74LS192N，译码器CD4511和一定的门电路组成。按下开关时，产生的高电平信号由D触发器传给74LS148N编码器，产生后的编码输入74LS85数据比较器，通过与74LS192N输出编码比较，产生的信号再连接时钟信号通过一定的门电路输入74LS192N计数器，控制计数器的加减，从而实现电梯的上升与下降。
1.3系统总电路图：

二、单元电路的设计
2.1信号的输入，锁存及显示：

该单元电路如下图所示：

将D触发器的Q非端与D端相连组成T触发器，当时钟输入端CLK输入高点平，Q端的状态翻转。D触发器的复位端输入复位信号，Q端输出低电平，LED灯熄灭。

2.2控制编码发生器:

2.3系统电路的编码，数据比较及加减计数：
D触发器锁存高电平信号时，把高电平通过Q端输入编码器74LS148N，从而编码器开始编码，编码后的数据输入数据比较器74LS85，同步加减计数器74LS192N的输出端的数据同时也输入数据比较器，通过比较后，数据比较器的输出端，连接时钟信号通过与非门电路，从而控制了计数器的加减，实现了电梯的上升与下降。复位开关设置与74LS192的14号"CLR"管脚，另一端用一高低电平控制。
三、安装与调试步骤
3.1安装步骤：
⑴按照系统总的电路图，合理规划电路总布局，尽量使电路连接简单、明了。
⑵首先一个模块一个模块连接，连接好一个模块，就检测一个，包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等，以防整体检测时不必要的麻烦。
⑶整体连接完毕，进行调试，看是否和仿真结果相同。如有出入，仔细检测电路，查出问题所在。这样不断调试，直到达到预期结果。
⑷改进布线，力求精简。
3.2调试步骤:
⑴打开电源开关，接通电源，观察信号灯和数码显示管的变化。
⑵如有问题，首先检查是否有电线松动，然后再调试其它部分。
⑶检查信号灯和数码显示管是否有损坏。
⑷如果以上都们问题的话，此时应该分成一个一个单元电路来调试，包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等。

四、故障分析与电路改进
4.1故障分析：
⑴秒脉冲信号发生电路是否产生脉冲：
把万用表调到5V电压档，万用表负极接地，正极接74LS00管脚“1”针脚，芯片通电后，看电压变化是否变化明显，高电平大于3V，低电平小于0.4V。如果不能产生脉冲，检测74LS00管脚是否接对，电阻和电容是否接正确，如果不是这些问题，就通过换芯片，看是否是芯片的问题，如果芯片也没问题，就检测是不是电路板有问题。
⑵数码显示管不能正常显示：
看数码管是怎样显示的，如果显示乱码，检查译码芯片CD4511是否接线正常，然后检查各针脚对应输出是否正确，最后检查数码管接线是否正确。如果数码管中某些段不亮，检查接线是否正确，对应针脚电压是否变化。如果是某些段不灭也不完全亮，换一个数码管试试。
⑶信号灯不显示或不按仿真的状态显示：
检查信号灯是否能发光，然后检查信号灯接线处是否良好，最后检查接线是否按照状态方程连接正确。
⑷数码显示管与信号灯配合有问题：
按下某楼层的开关时，信号灯亮，当数码显示管显示到相应的楼层时，信号灯熄灭。如果不是以上的结果，首先检查JK触发器的管脚是否连接好以及是否正确。然后再检查同步可加减计数器74LS192N的管脚是否连接好以及是否正确。接着就是数据比较器74LS85以及编码器74LS148N的管脚连接正确与否。一步步检查后，此问题便可解决。

4.2电路改进：
总体来说，我觉得我设计的这个简易电梯控制系统电路已经达到了最初的要求。简洁明了，功能模块清楚。唯一不妥的是只具备单请求功能，多个楼层的请求则不再该设计的范围，简易电梯的电路设计还有待进一步的完善
五、总结与体会
数电课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在短短的几个星期内，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次数电课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做数电课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次数电课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在龚老师的辛勤指导下，终于达到了预期的效果。同时，在龚老师的身上我学得到很多实用的知识。总体来说，这次实习我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力.在让我体会到了设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐. 这次数电课程设计，虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。另外，我们还更加充分的认识到，数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。
六、附录（元器件清单）
同步十进制可加减计数器（74LS192N） 1个
优先编码器（74LS148N） 2个
数据比较器（74LS85） 1个
与非门(74LS00N) 1个
数码显示管 1个
电气与信息工程系课程设计评分表
项 目
评 价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性

软件设计完成情况

硬件调试完成情况

设计说明书与设计图纸质量

答辩情况

独立工作能力

完成任务情况

出勤情况

综 合 评 分

指导教师签名：________________
日 期：________________