簡易電梯設(shè)計(jì)

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電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

學(xué)院：電氣工程學(xué)院

班級：自動(dòng)化102班

姓名：XXX

學(xué)號：XXXXXX

簡易電梯控制器設(shè)計(jì)報(bào)告

通過簡單的規(guī)律電路的搭建以及簡單數(shù)電模電知識的運(yùn)用，考察電子技術(shù)方面知識的把握程度以及拓寬知識面，在知識的實(shí)際運(yùn)用方面也很有獨(dú)特的意義。另外，通過這次設(shè)計(jì)，學(xué)會電路仿真原理圖的繪制，電路的調(diào)試以及PCB板的繪制及焊接元器件等等。

—————分——————界————————線—————————通過七個(gè)按順序編排的開關(guān)，控制電梯的升降，沒按下對應(yīng)樓層的按鍵，該樓層對應(yīng)的LED燈點(diǎn)亮，電梯從當(dāng)前樓層每隔1.47移動(dòng)一層，直到電梯到達(dá)所按樓層，LED燈滅，在此期間數(shù)碼管數(shù)字對應(yīng)著變動(dòng)，最終停在所按下按鈕對應(yīng)的樓層數(shù)。以下為功能簡圖：

用途：

應(yīng)用于單純考慮升降功能的簡易電梯的控制。

—————分——————界————————線—————————以下為proteus仿真原理圖：

以下說明各部分的原理及功能：

—————分——————界————————線—————————首先是按鈕開關(guān)部分：

如圖：

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號P經(jīng)過與非門反相（考慮到整個(gè)設(shè)計(jì)的儉約性，采用與非門反相，不用另外買反相器）后成為高電平，在開關(guān)按下后，由于開關(guān)另一側(cè)經(jīng)過電容與地連接，可產(chǎn)生高電平脈沖信號，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號Cx（x為1到7，對應(yīng)一樓七層）傳達(dá)到下圖所示的雙D觸發(fā)器。

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然后是D觸發(fā)器部分：

如圖：

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號Cx在上面的開關(guān)部分按下第七層按鈕按下后會接受到高電平脈沖，通過3腳輸入D觸發(fā)器4013，D觸發(fā)器Q輸出端觸發(fā)并鎖存高電平直至4腳復(fù)位端接收到來自AB的高電平后才恢復(fù)到初始狀態(tài)。在這段時(shí)間之間D7一直是高電平，D7有三個(gè)去處，分別在以下三圖列出。

—————分——————界————————線—————————74LS280九位奇偶校驗(yàn)部分：

如圖，九位奇偶校驗(yàn)芯片74LS280在輸入端全為低電平日，其5腳恒為低電平，在有一個(gè)輸入端變成高電平日，其輸出端5腳跳變?yōu)楦撸?叫所接網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號P在上面的開關(guān)部分有提及，在其變高電平之后，經(jīng)過反相，則變成低電平，實(shí)現(xiàn)對按鍵們的鎖定，即只能按下一個(gè)按鍵，這也是74LS280的用處之一。P在后面還會有用處。

LED燈部分：

如圖，在按下某一開關(guān)后其對應(yīng)D觸發(fā)器觸發(fā)鎖存高電平，則七個(gè)通過D1-D7網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號跟D觸發(fā)器項(xiàng)鏈的LED燈將對應(yīng)地亮一個(gè)。如圖為保護(hù)發(fā)光二極管，LED接地前需串聯(lián)一個(gè)小電阻。在D觸發(fā)器出發(fā)后到D觸發(fā)器復(fù)位這段時(shí)間，對應(yīng)的LED燈是一直亮著的。

4532優(yōu)先編碼器部分：

如圖，D0輸入腳接地，由于只有七層，用不到D0，D1-D7輸入腳分別對應(yīng)D觸發(fā)器的輸出端所接網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號D1-D7，在有開關(guān)按下后，按所按開關(guān)對應(yīng)的D觸發(fā)器觸發(fā)跳變高電平后進(jìn)行編碼，該編碼對應(yīng)所按樓層的開關(guān)。輸出端A0、A1、A2將會輸入到下圖的74HC85比較器。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號P1后文會有作用。

—————分——————界————————線—————————74HC85比較器部分：

如圖A0、A1、A2為優(yōu)先編碼器4532的輸出端，而B0、B1、B2為當(dāng)前所在樓層所反饋回來的編碼，兩個(gè)編碼經(jīng)行比較，根據(jù)A、B輸入大小的不同輸出端也會不同，當(dāng)A>B時(shí)，QA>B輸出高電平，其余為低，以此類推。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號P2會在后文跟P1一起論述。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號W會在后文提及。

—————分——————界————————線—————————555定時(shí)器部分：

如圖，P為上面提及的奇偶校驗(yàn)芯片的輸出端，在有開關(guān)按下后，P置高電平，5554腳使能端接高電平，555開始工作。根據(jù)電路參數(shù)用以下公式計(jì)算出定時(shí)時(shí)間為1.47秒。1.47秒進(jìn)行一次高低跳變。輸出端Q跟74HC85的5腳和7腳輸出端通過與非門組合得到D和U兩個(gè)隨著計(jì)時(shí)周期按特定條件跳變的輸信號。在A>B時(shí)是U跳變，反之D跳變。

T=0.7(R20?2R21)C9=0.7(10?103+2?100?103)?10?10?6=1.47s

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后面，大約就是元旦三天短假的時(shí)候，我們進(jìn)行了PCB板的摸索及繪制，終究在元旦收假前順利生成berger文件發(fā)往廠家生產(chǎn)。

不負(fù)眾望，五天后板子如期而至，我們便著手了器件的焊接以及最終的調(diào)試。雖然后面的實(shí)物由于芯片（網(wǎng)購的那一片74HC85）的總總原因，沒能達(dá)到完整的預(yù)期目標(biāo)，但是我們兩個(gè)人都個(gè)字出力了，收獲也是蠻大的，正如老師您所言，力求最好，但不必強(qiáng)求。

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這便是我們用proteus自帶的ARES繪制的第一片PCB板，由于是第一次繪制，所以這塊板子的缺陷還是有的，表達(dá)在三個(gè)地方：

1、數(shù)碼管沒有經(jīng)過限流電阻便直接接地，這在電子電路中是十分危險(xiǎn)的錯(cuò)誤，脆弱的數(shù)碼管很可能會由于過流而燒掉，這也是在仿真時(shí)沒有注意到的問題，后面我在焊接的時(shí)候，在數(shù)碼管的另一個(gè)公共端串聯(lián)一個(gè)電阻然后才接到板子的原焊盤上，實(shí)有驚無險(xiǎn)地改正了這一錯(cuò)誤。

2、數(shù)碼管的封裝…有兩根線對調(diào)了，是在封裝的時(shí)候沒弄對。馬虎大意果真害人不淺，科學(xué)的的確確要抱著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度！下次必需杜絕這種低級錯(cuò)誤。3、誠如老師所言，板子的布局真的滿局促的，由于當(dāng)時(shí)繪制的時(shí)候用的是DIP14/16的封裝，再加上經(jīng)驗(yàn)不足等等原因，導(dǎo)致在焊接實(shí)物時(shí)有兩片芯片

堪堪下得去，果真如某一同學(xué)所言，寧愿預(yù)留大點(diǎn)的空間，也不要布局得太緊湊，一來不好焊接，二來器件放不下徒增麻煩，所幸這次的還能勉強(qiáng)放得下，不過著實(shí)捏了一把冷汗，下次說什么也好注意這些問題的了。

—————分——————界————————線—————————板子特寫：

在看到板子的瞬間，我覺得這一切都值了，至少這是人生中的第一塊啊，可能以后還會有好多好多塊，卻斷斷沒有一塊敵得過這塊的意義深刻的。

這是焊好后的板子，雖然功能上不能完全實(shí)現(xiàn)，但是板子毫無疑問是對的，由于調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)只有一塊芯片（74HC85）出現(xiàn)問題，這是比較中心的一片芯片，所以導(dǎo)致了整個(gè)實(shí)物的功能大打折扣。實(shí)物操作很簡單，在板子上有從下到上的七個(gè)按鈕開關(guān)，假定在上電后，數(shù)碼管所顯示的為當(dāng)前樓層，則若要去另外六個(gè)樓層，曾隨便按下除當(dāng)前樓層所對應(yīng)的開關(guān)外的六個(gè)開關(guān)，按下后對應(yīng)的LED燈點(diǎn)亮，數(shù)碼管開始按1.47秒的間隔跳轉(zhuǎn)，直到數(shù)碼管顯示樓層到達(dá)所按下的開關(guān)所對應(yīng)的樓層，燈熄滅，此時(shí)方可再去下一個(gè)目標(biāo)層，在LED燈亮著的時(shí)候，按任何按鍵都是無反應(yīng)的，這就是前面所述的鎖定。通過這樣的方法，實(shí)現(xiàn)簡易的控制。

—————分——————界————————線—————————器件名稱數(shù)量/件錢/元CD74HC8515555定時(shí)器11.5共陰極數(shù)碼顯示管1174LS28015CD4019214CD451112CD401124CD401348CD453213開關(guān)按鈕7忽略不計(jì)LED顯示燈7忽略不計(jì)100k?電阻1忽略不計(jì)10k?電阻16忽略不計(jì)100?電阻1忽略不計(jì)300?電阻1忽略不計(jì)8忽略不計(jì)0.1?f電容10?f電容1忽略不計(jì)電源排針1忽略不計(jì)PCB板1112總價(jià)格：150左右總的來說，芯片等的消費(fèi)不是很高，但是由于PCB板的制作比較燒錢，而我是很想學(xué)的，怎奈這個(gè)學(xué)期的課程考試真的太多，試驗(yàn)又堆得滿滿的，縱然學(xué)院有制板機(jī)了，但是還是抽不出時(shí)間來學(xué)習(xí)，只能花這個(gè)錢了。只要能做出來，能學(xué)到東西，是值得了的。

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這是我第一次做課程設(shè)計(jì)，也是第一次做實(shí)物，雖然覺得整個(gè)過程有那么一點(diǎn)點(diǎn)辛苦，但是樂趣卻是真的不少，還有事成之后的滿足感，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了大量大量的不足。

撇開最基本的電子技術(shù)方面的收獲不談，我這次還學(xué)會了用proteus去仿真和設(shè)計(jì)電路，前段時(shí)間我也有自學(xué)過一段時(shí)間的單片機(jī)，也有用到過proteus，我只知道proteus是一款很強(qiáng)大的仿真、設(shè)計(jì)軟件，卻苦于一直無機(jī)遇真正體驗(yàn)一番，借這次課程設(shè)計(jì)，我終究確確實(shí)實(shí)體會到了這款軟件的大量微弱之處，首先是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，剛開始我拿到原方案原理圖的時(shí)候，是看不懂的，由于那時(shí)候還不懂什么是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，后面應(yīng)用百度的強(qiáng)大探尋功能才恍然大悟，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號是很有用的玩意兒，不僅可以節(jié)省布線的時(shí)間，而且也使得原理圖看起來沒那么紛繁雜亂，我現(xiàn)在遇到過長布線基本上都喜歡用他了。還有proteus的仿真原理圖符號的查找，這些都是不可多得的知識儲存，總之在這款軟件上收獲到的東西是蠻多的。這次仿真，存在了一些問題，首先是數(shù)碼管沒有串聯(lián)保護(hù)電阻，由于數(shù)碼管是發(fā)光二極管，不嗟保護(hù)電阻，很可能會燒壞，后面在焊的時(shí)候我在把數(shù)碼管的另外一個(gè)公共端串聯(lián)一個(gè)電阻，再接到板子上的公共端焊盤，有驚無險(xiǎn)地解決了這一問題。

再說畫PCB板，剛開始是計(jì)劃用protel99SE來繪制的，用了一天時(shí)間對照著教程且行且看，才把原理圖繪制出來。protel99SE也真的是很強(qiáng)大的軟件，不過那時(shí)候時(shí)間吃緊，我們便沒有堅(jiān)持用它來畫，然后我們直接改用proteus自帶的ARES軟件繪制，由于proteus仿真原理圖可以直接生成網(wǎng)絡(luò)表然后導(dǎo)過去，很便利，不過我不會放下protel99SE的學(xué)習(xí)的，目前最常用的畫板工具是AD，不過聽說學(xué)會了protel99SE，也能直接上手AD，我對這個(gè)很感興趣，不會放棄學(xué)習(xí)的。然后遇到了封裝的問題，開關(guān)的封裝是不適合的，然后就拿游標(biāo)卡尺丈量了一下尺寸自己畫了一個(gè)。都說一個(gè)畫板高手，一般都會有自己的封裝庫，我是一個(gè)新手，但是常言道好的開頭是成功的一半，學(xué)會了方法，我相信我總有一天也會有自己的封裝庫。這次畫板由于欠缺經(jīng)驗(yàn)在布局上面存在不足，搞得差點(diǎn)芯片放不下，實(shí)在是捏了一把冷汗。不過所幸上天還是沒有跟我搞笑，芯片堪堪焊上去了，下次務(wù)必要注意這種問題。還有數(shù)碼管的封裝有兩根線對調(diào)了（F和G），然后我就在板子上切斷了那兩根線，另外用線焊接過去…這實(shí)在是大囧，不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮蠊婧車?yán)重，下次怎么說也得弄得萬無一失了，這種PCB板不同其他，改線困難，而且不好看。

然后是焊接上的收獲，由于這次是直接用PCB板焊接，比較便利簡單，只是把芯片什么的插到對應(yīng)的位置，焊上就行了，虛焊的可能性不大，不像別的同學(xué)用線來焊，看著真的挺辛苦的，我雖然

很佩服他們的所作所為，也考慮過那樣焊，但是機(jī)遇難得，我是很想借此挑戰(zhàn)一下自己，得之我辛失之我命，所幸最終還是成功了一大半了的，這在讓人倍感欣慰的同時(shí)，也更加確定了自我，只要有想法就該去做，這是這次的一大收獲。

另外本次設(shè)計(jì)還讓我學(xué)會了電子設(shè)計(jì)的流程和大量本卷須知，從仿真設(shè)計(jì)到器件的購買，實(shí)物的制作，實(shí)物的調(diào)試，等等等等。譬如這次的實(shí)物調(diào)試，我是拿著萬用表，對照著仿真，一個(gè)個(gè)引腳去檢測，最終發(fā)現(xiàn)由