电梯楼层显示控制器课程设计报告

目录

一、前言 (2)

二、总体方案设计 (3)

三、单元模块设计 (4)

四、系统接线调试 (10)

五、实践过程中遇到的问题 (14)

六、实践总结及心得体会 (16)

七、元件清单及参考文献 (17)

附件、电路原理图

一、前言

电子技术综合设计是综合应用模拟电子技术、数字电子技术、电子设计自动化（EDA）技术进行电子系统的综合设计。而这次的电子技术课程设计正是我们利用已学过的数电模电知识，设计八层电梯显示控制器，在实践中重温自己学过的知识。也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。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。

该课题是电梯楼层显示控制器的设计，采用实验室常见集成芯片（74LS161、74LS190、74LS194等芯片），进行中规模集成电路设计。

二、总体方案设计

2.1设计目标

基本功能：

1）用一位数码显示管显示电梯行进楼层位置（八层楼1-8）；

2）电梯停车时，能响应每层楼电梯按钮的呼唤；电梯行进时不响应不记忆呼唤；

3）能控制电梯行进（假定行进一层楼所需时间2S），给出电梯停止、上行、下行指示。

附加功能：

1）用数码管显示乘客要去的目标楼层；

2）电梯超重等报警电路，一旦报警电梯紧急制动不行进；

3）步进电机正反转模拟电路。当目标楼层>实时楼层时，系统能输出使电机正转的时序信号，使电梯上升；当目标楼层<实时楼层时，系统能输出使电机反转的时

序信号，使电梯下降；当目标楼层=实时楼层时，系统停机信号，使电机停止运

行并开门。

2.2整体设计流程图

三、单元模块设计

3.1楼层输入电路

使用二-十进制编码器74LS147实现对电梯楼层输入的编码。初始状态为高电平，当开关按下时为低电平。1楼对应I1直到8楼对应I8，I9无效接高电平。例如按下一楼对应编码为1110。由于二-十进制编码器的优先性，所以两个楼层同时按下只响应高楼层不响应低楼层，具体的电路如图3-1：

图3-1

3.2楼层保存电路

利用74LS160十进制计数器预置数和保持功能实现对楼层的保存，由于74LS147的

输出是反码，所以在74LS147和74LS160之间需要添加反相器。例如按下一楼时保存0001 ，具体电路如图3-2：

图3-2

3.3多谐振荡电路

利用555定时器组成多谐振荡器，多谐振蛋器在接通电源后，不需要外加触发信号

，便能自动输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。利用555定时器产生频率为128Hz

的矩形脉冲波，R2采用可变电阻器，方便频率的调节。具体的电路如图3-3：

图3-3

3.4分频电路

采用两片同步十六进制74LS161异步级联组成256进制的计数器，由于74LS161是下降沿触发的，所以在低位片的输出端CO端需要加反相器。具体的电路如图3-4：

图3-4

3.5楼层比较电路

使用4位数据比较器74LS85反复比较乘客输入的目标楼层号（记为A）与电梯实时楼层号（记为B）的大小。若A>B则上行指示灯亮并且电机模拟上行，若A=B 则停止指示灯亮并且电机停止，若A

图3-5

3.6楼层变化计数电路

使用同步十进制加减法计数器74LS190实现电梯上下行的计数，加减法的判断是通过74LS190的输出反馈到74LS85比较器实现的。同时通过7447数字显示译码器显示实时楼层。具体的电路图如图3-6：

图3-6

3.7楼层数码显示电路

数码显示电路包括：乘客目标楼层显示电路和电梯实时楼层显示电路。它们的电路结构是一样的。使用7 段数码显示译码器7447和共阳七段数码管，显示乘客输入的楼层以及电梯实时的楼层。例如乘客按下1 号楼的按钮，则目标楼层数码显示电路显示1；电梯现在运行到了3 楼，则实时楼层数码显示电路显示3。具体的电路如图3-7：

图3-7

3.8电梯上下行指示及电机脉冲分配电路

指示灯采用发光二极管，在楼层比较电路部分已经解释了上下行及停止的只是原理。电机正反转模拟是采用移位寄存器74LS194实现当环形信号输出为右移100->010->001->100时，电机正转；当环形信号输出为左移001->010->100->001时，电机反转。0和1用发光二极管指示，0为发光二极管不亮，1为发光二极管亮。具体的电路如图3-8：

图3-8

3.9超重报警电路

该部分采用单限比较器，用可变电阻器模拟拉力传感器输出电压的变化，一旦超重，指示灯将闪烁、蜂鸣器报警、同时电梯将停止，直到恢复正常荷载内才运行。具体的电路如图3-9：

图3-9

四、系统接线调试

4.1仿真过程

1）电梯初始状态：

2）电梯上行状态：

4）电梯停止状态：

5）电梯下行状态：

6）电梯报警状态：

4.2实物接线图

1）电梯下行状态（左上角的显示数码管为乘客的目标楼层，右上角的数码显示管为电梯实时楼层）

2）电梯停止状态（电梯上下行指示灯为中上方的绿黄绿三个指示灯，分别表示上行、停止、下行）

3）电梯报警状态（左上角的红色发光二极管为报警指示灯，中下方的三个红色发光二极管为电机模拟正反转）