电梯楼层显示电路Word下载.doc
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（1）实现十层电梯楼层显示电路
（2）电梯每经过一层，“楼层信号”输入一个脉冲。
电梯上升时“上升”为高电平，“下降”为低电平，下降时相反。
2、设计要求
（1）按照任务书要求，进行电路设计，给出原理框图；
（2）根据原理框图，进行整体电路设计；
（3）选择主要单元器件、单元电路，给出选择方法与选择理由；
（4）安装、设计电路，实现预期功能；
（5）提交格式符合要求、内容完整的设计报告。
3总体设计
显示
译码
可逆计数
图1：
总体框图
1．设计构想
利用555构成的多谐振荡电路，震荡周期约为1秒，当脉冲上升沿来临时，即表示电梯到达上一层或下一层；
74LS192为十进制可逆计数器，用来计算电梯所在层数，即当一个上升沿来临时，计数器加或减一，表示电梯上升或下降了一层；
74HC4511为译码器，其输入端与74LS192输出端相连，输出端与7段式数码管相连，计数器输出值经译码后，由数码管显示当时所在的楼层数。
2．设计所需器件:
电阻:
100KΩ×
120KΩ×
1470Ω×
9200Ω×
1560Ω×
1
电容:
10μF×
110pF×
210nF×
1（104）
集成块：
555×
174LS192×
174LS32×
1
74HC4511×
174LS74×
174LS00×
2
其他:
数码管×
3．总电路装置接线图
图2，图3，图4分别为模拟电梯运行电路，可以计数电路以及数码显示电路。
图2模拟电梯运行电路图3可逆计数电路
图4数码显示电路
4单元电路设计
4．1模拟电梯运行单元电路设计
4.1.1电路图如上模拟电梯运行电路
4.1.2主要元器件功能介绍
555定时器
555定时器是一种模拟-数字混合式集成定时器，用它可以很方便的组成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲电路，在工业控制等诸多方面有很广泛的应用。
它的基本工作原理如下：
555定时器的组成与功能
图5555定时器
（a）电路结构；
（b）引脚图
555定时器的组成如图5（a）所示，（b）为引脚图。
其工作原理如下：
比较器C1的反向输入端U6（接引脚6）称为阈值输入端，用TH来表示，比较器C2的同向输入端U2（接引脚2）称触发输入端，用TR标注。
C1和C2的参考电压（电压比较的基准）UR1和UR2由电源UCC经三个5kΩ的电阻分压给出。
当控制电压输入端UCO悬空时，，；
若UCO外接固定电压，则。
RD为异步置0端（对应管脚4），只要在RD端加入低电平，无论U6、U2的输入电平如何，基本RS触发器就置0，电路输出UO为零。
平时处于高电平；
管脚6称为高触发端，该引脚的电平与作比较；
管脚2称为低触发端，该引脚与作比较，所以在RD=1时，U6和U2有三种状态组合。
使555定时器电路的输出UO有低电平0、保持和高电平1三种状态。
定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管V1状态的控制。
555定时器功能表如表2-1所示。
当时，比较器C1输出为0，C2输出为1，基本RS触发器被置0，V1导通，UO输出为低电平。
当时，C1输出为1，C2输出为0，基本RS触发器被置1，V1截止，UO输出高电平。
当时，C1和C2输出均为1，则基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和UO输出状态也维持不变，定时器输出处于高阻状态。
RD
U6（TH）
U2（TR）
U0
V1
导通
截止
不变
555定时器功能表
74LS00,74LS32
74LS00为2输入4与非门电路，即在一块集成块内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有2个输入端。
其符号及引脚排列如图（a）、（b）所示。
（a）（b）
与非门的逻辑功能是：
当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；
只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。
）
其逻辑表达式为Y＝
74LS32为2输入4或门电路，即在一块集成块内含有4个互相独立的或门，每个或门有2个输入端。
其符号及引脚排列如图（c）、（d）所示。
（c）（d）
或门的逻辑功能是：
输入变量只要有一个为高电平时，输出就为高电平；
只有输入全为低电平时，输出才为低电平（即有“1”得“1”，全“0”得“0”。
）其逻辑表达式描述为：
Y=A+B+…
4.1.3注意事项
发射电路主要是有555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲波来工作的，其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，
4．2可逆计数单元电路设计
4.2.1电路图如上可逆计数电路图
4.2.2主要元器件介绍
74LS192
74LS192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图6－1所示。
图6－1CC40192引脚排列及逻辑符号
图中—置数端CPU—加计数端CPD—减计数端
—非同步进位输出端—非同步借位输出端
D0、D1、D2、D3—计数器输入端
Q0、Q1、Q2、Q3—数据输出端CR—清除端
CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表6－2，说明如下：
表6－2
输入
输出
CR
CPU
CPD
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
×
d
c
b
a
↑
加计数
减计数
当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；
CR置低电平则执行其它功能。
当CR为低电平，置数端也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3置入计数器。
当CR为低电平，为高电平时，执行计数功能。
执行加计数时，减计数端CPD接高电平，计数脉冲由CPU输入；
在计数脉冲上升沿进行8421码十进制加法计数。
执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD输入。
74LS74
在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为Qn+1＝Dn，其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态，D触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生等。
有很多种型号可供各种用途的需要而选用。
如双D74LS74、四D74LS175、六D74LS174等。
图6－3为双D74LS74的引脚排列及逻辑符号。
功能如表6－4。
图6－374LS74引脚排列及逻辑符号
输入
输出
D
CP
Qn＋1
n＋1
φ
↓
Qn
n
表6－4
4.3数码显示单元电路
4.3.1电路图如数码显示电路图
4.3.2主要元器件介绍
74HC4511
74HC4511为BCD码锁存／七段译码／驱动器。
驱动共阴极LED数码管。
图7-1为CC4511引脚排列
其中
A、B、C、D—BCD码输入端
a、b、c、d、e、f、g—译码输出端，输出
“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。
—测试输入端，＝“0”时，
译码输出全为“1”图7－1CC4511引脚排列
—消隐输入端，＝“0”时，译码输出全为“0”
LE—锁定端，LE＝“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE＝0时的数值，LE＝0为正常译码。
表7－2为74HC511功能表。
74HC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与
数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。
译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。
表7－2
输出
LE
C
B
A
e
f
g
显示字形
消隐
锁存
锁存
接线时，将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示0～9的数字。
四位数码管可接受四组BCD码输入。
74HC4511与LED数码管的连接如图7-3所示。
图3－7CC4511驱动一位LED数码管
七段发光二极管（LED）数码管
LED数码管是目前最常用的数字显示器，图7－6（a）、（b）为共阴管和共阳管的电路，（c）为两种不同出线形式的引出脚功能图。
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。
（a）共阴连接（“1”电平驱动）（b）共阳连接（“0”电平驱动）
（c）符号及引脚功能
图7－4LED数码管
5调试
5.1总体调试
先将模拟电梯运行电路，可逆计数电路以及数码管显示电路的电源接通，按下上升，下降按钮，观查数码管数字是否按要求变化，然后再进行分单元调试。
5.2单元电路调试
5.2.1电梯模拟运行电路
首先将Vcc接+5V直流电,接地端接地；
然后双踪示波器的输入端接在74LS32的3脚和6脚上。
当按下上升按钮时，3脚输出周期约为1HZ的方波，6脚输出高电平；
当按下下降按钮式，6脚输出周期约为1HZ的方波，3脚输出高电平。
将74LS00的6脚与发光二级管相连，若二极管发光，则表示电路正常。
5.2.2可逆计数电路调试
将74LS192的3，2，6，7脚与发光二极管相连，接通电源后，与3脚所连二极管发光，在按下“上升”或“下降”按钮后，计数器分别执行加/减计数，二极管分别显示二进制的“0”~“9”。
并且在显示“0001”时，按“下降”按钮无效，在显示“0000“时，按下”上升“按钮无效。
5.2.3数码显示电路调试
将74HC4511输入端（7，1，2，6脚）接高低电平输入信号，将信号非标从“0000”变化到“1001”看，数码管是否显示“0”~“9”。
若显示不正确，检查译码器输出端与数码管链接情况。
6电路测试及测试结果
首先将Vcc接+5V直流电,接地端接地，在按下“上升”或“下降”按钮后，数码管数字按要求变化，并在显示“1”时，“下降”按钮无线，显示“0”时，“上升”按钮无效。
7设计总结
以前只是学些理论，现在要真正的实践了才发现一切并没有想象的那么简单那么顺利，遇到了很多困难，同时也学到了不少东西。
譬如在设计过程中如何用最少的元器件，实现要求的功能，如何处理一些细节问题；
在焊接电路的过程中，要注意各个芯片的布局和接线的顺序，注意焊接时不要将芯片及其他原器件烧坏，避免虚焊，漏接，错焊，调试时，查找问题的时候要仔细。
通过这次课程设计，增加了我们将理论运用于实践的能力，学会了用已有的知识来解决实际问题的方法，培养自身的动手能力和操作能力，对仪器仪表的认识和使用有了更深刻的了解，对所学专业有了更进一步的认识，为以后的学习打下了坚实的基础。
8参考文献
1康华光主编.电子技术基础（模拟部分）.第5版.北京:
高等教育出版社,2006
2康华光主编.电子技术基础（数字部分）.第5版.北京:
高等教育出版社,2006
3陈帅主编，数字电子技术实验指导书.第2板.淮安：
淮阴工学院出版社，2009
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