数电课程设计-电梯控制系统

湖南工程学院 课 程 设 计 课程名称课程名称 数字电子技术数字电子技术 课题名称课题名称 简易电梯控制系统简易电梯控制系统 专专 业业 自自 动动 化化 班班 级级 1081 学学 号号 201013110111 姓姓 名名 罗罗 超超 超超 指导教师指导教师 龚龚 志志 鹏鹏 2012 年年 11 月月 23 日日湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称课程名称 数字电子技术数字电子技术 题题 目目 简易电梯控制系统简易电梯控制系统 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 秒脉冲信号发生电路是否产生脉冲 7 数码显示管不能正常显示 7 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一 系统总体设计方案及系统框图 1 1 设计方案 设计方案 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 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 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 设计原理 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 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 系统总电路图 二二 单元电路的设计 单元电路的设计 2 1 信号的输入 锁存及显示 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 控制编码发生器控制编码发生器 CR V V CRt CC CC W222 7 0 3 1 0 3 2 0 ln 2 3 系统电路的编码 数据比较及加减计数 系统电路的编码 数据比较及加减计数 D 触触发发器器锁锁存存 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 同同步步加加减减计计数数器器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 复复位位开开关关设设置置 与 74LS192 的 14 号 CLR 管脚 另一端用一高低电平控制 三 安装与调试步骤三 安装与调试步骤 3 1 安装步骤 安装步骤 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 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 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 改进布线 力求精简 3 2 调试步骤调试步骤 打开电源开关 接通电源 观察信号灯和数码显示管的变化 如有问题 首先检查是否有电线松动 然后再调试其它部分 检查信号灯和数码显示管是否有损坏 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四 故障分析与电路改进 4 1 故障分析 故障分析 秒脉冲信号发生电路是否产生脉冲 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 数码显示管不能正常显示 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 信号灯不显示或不按仿真的状态显示 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 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 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 六 附录 元