CN110755858A - 一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，包括：电梯运行模块、烟雾报警模块两大模块组成以及电源模块；所述电梯运行模块包括：输入和楼层显示模块、楼层比较与电梯运行模块、分频模块以及流水灯控制模块组成；所述烟雾报警模块包括：1HZ振荡频率矩形波信号发生器模块以及烟雾报警控制系统模块。本发明实现了电梯烟雾报警器功能，在电梯发生火灾时，能够及时提醒乘客逃生。本发明实现电梯从任意楼层到任意楼层的升降；同时，有指示灯和数码管显示电梯所在楼层，方便控制；有三个可移动的显示灯来形象地表示电梯的上升、等待、下降的情况，非常形象且直观地提示电梯此刻的运行状态。
Description
技术领域
本发明涉及模拟运行技术领域，具体而言，尤其涉及一种模拟电梯运行 及烟雾报警系统的儿童益智玩具。
背景技术
随着国家经济的不断发展，人民生活水平不断提高，大家对于孩子的教 育也极为重视。在信息化的时代，教育也有了翻天覆地的变化。国内越来越 重视编程、电子、机械等方面的教育，比如：
2018年1月，教育部宣布，人工智能、机器人等要进入全国高中新课标， 编程、电子等知识从高中就开始要进行学习。
2018年4月，南京教育局将编程列入南京中考特招生的范畴。
2018年8月，浙江省将信息技术(含编程)正式列入高考科目。
在教育部刚刚公布的2019年全国中小学生竞赛名单中，编程大赛、机器 人大赛也都在列，旨在考察中小学生电子、编程等知识的掌握和运用能力。
然而，在电子知识学习要求低龄化的信息化时代，切实为中小学生打开 及拓宽此领域知识大门的益智型玩具较少。固本专利提出一种模拟电梯运行 及烟雾报警系统的儿童益智玩具的设计，旨在让孩子们通过该益智玩具，在 获得欢乐的同时，收获数字电路、模拟电路等相关的电子知识最基础的概念 与思想，培养其对科学的热情，并为孩子进入学校进一步学习和运用相关知 识铺下坚实的基石。同时，烟雾报警器模块还有对孩子安全意识的养成和教 育具有重大意义。让孩子们从小就接触并掌握基本的安全知识，保障孩子们的安全、健康成长。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的 儿童益智玩具。本发明主要利用一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益 智玩具，其特征在于，包括：电梯运行模块、烟雾报警模块两大模块组成以 及电源模块；所述电梯运行模块包括：输入和楼层显示模块、楼层比较与电 梯运行模块、分频模块以及流水灯控制模块组成；所述烟雾报警模块包括： 1HZ振荡频率矩形波信号发生器模块以及烟雾报警控制系统模块。
进一步地，所述输入和楼层显示模块采用74LS148芯片；所述输入和楼 层显示模块通过按下层数对应的按键，每个按键的一端接地，按下按键则将 地与相应的编码器上的输入端连接，即输入逻辑为0，而其他没按下的开关 接高电位，即输入逻辑为1；
更进一步地，将所述74LS148芯片的J1端接有效电平，当无输入信号的 时，与非门输出1，经过反相器得到低电平，则74160芯片进行置数，为0， 经数码管显示按键所选择的楼层显示。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、实现电梯从任意楼层到任意楼层的升降；
2、有指示灯和数码管显示电梯所在楼层，方便控制；有三个可移动的显 示灯来形象地表示电梯的上升、等待、下降的情况，非常形象且直观地提示 电梯此刻的运行状态。
当用电梯处于上升状态时，三个指示灯向上依次循环点亮；当用电梯处 于下降状态时，三个指示灯向下依次循环点亮，当电梯处于等待状态时，三 个指示灯只有中间的点亮。两个数码显示管分别显示电梯当前楼层和乘客按 键显示楼层，便于乘客控制电梯，去往想去的楼层，并了解电梯实时地运行 状态。并且当乘客和电梯处于同一楼层时，电梯指示灯显示WAIT绿灯点亮 状态，表示此时电梯处于乘客时间友好型，无需等待；当乘客和电梯不处于 同一楼层时，电梯指示灯显示红灯点亮状态，并且有UP和DOWN两种红灯 状态，实时提示乘客电梯此时处于乘客所在楼层的上方或者下方。红灯表示 此时电梯处于乘客时间等待型，暂需等待。
3、仅在电梯有货物或人时电梯有电，实现节能；当电梯停止工作时，电 梯内的照明灯会熄灭，实现环境友好节能型电梯。
4、在过程中临时改变楼层数，那么电梯会遵循人们最后一次按键的结果， 以此节省了时间，提高运行效率。
5、实现电梯烟雾报警器，在电梯发生火灾时，能够及时提醒乘客逃生。 在未发生火灾时，电梯内的灯光正常点亮，为乘客照明。在发生火灾时，电 梯内的四种颜色的灯光以流水灯形式交替循环点亮，四种不同颜色的灯光交 替循环点亮，警示性极强，切实确保能提醒乘客火灾发生，及时逃生，保障 乘客的生命安全，同时起到安全教育的学习作用。
6、电梯运行系统及烟雾报警系统两个工作系统相互独立，互不干扰和影 响，并且有总电源控制端实现对整个系统全局的控制，实现楼层电梯总管理 员对于电梯的整体的远端调节与控制，在使用该益智玩具时，玩者可以切实 感受自身为管理员的体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体系统结构示意图。
图2为本发明内部结构示意图。
图3为本发明电梯升降控制模块电路连接示意图。
图4为本发明烟雾报警器模块电路连接示意图。
图5为本发明输入和楼层显示模块电路连接示意图。
图6为本发明楼层比较与电梯运行模块电路连接示意图。
图7为本发明分频模块电路连接示意图。
图8为本发明流水灯控制模块电路连接示意图。
图9为本发明1HZ振荡频率矩形波信号发生器电路连接示意图。
图10为本发明1HZ振荡频率矩形波信号发生器波形示意图。
图11为本发明烟雾报警控制系统电路连接示意图。
图12为本发明整体结构示意图。
图13为本发明整体系统及结构示意图。
其中，1为电梯门；2为电梯运行状况内部指示流水灯；3为烟雾报警器 指示灯；4为楼层显示数码管；5为电梯运行状况外部指示灯；6为电梯楼层 按键；7为1HZ振荡频率矩形波信号发生器；8为烟雾报警控制系统；9为输 入和楼层显示模块；10为分频模块；11为楼层比较与电梯运行模块；12为 流水灯控制模块；13为电源模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实 施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第 一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后 次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本 发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外， 术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含， 例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于 清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1-13所示为本发明一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩 具，包括：电梯运行模块、烟雾报警模块两大模块组成以及电源模块。
作为一种优选的实施方式，所述电梯运行模块包括：输入和楼层显示模 块、楼层比较与电梯运行模块、分频模块以及流水灯控制模块成；所述烟雾 报警模块包括：1HZ振荡频率矩形波信号发生器模块以及烟雾报警控制系统 模块。
在本实施方式中，所述输入和楼层显示模块采用74LS148芯片；所述输 入和楼层显示模块通过按下层数对应的按键，每个按键的一端接地，按下按 键则将地与相应的编码器上的输入端连接，即输入逻辑为0，而其他没按下 的开关接高电位，即输入逻辑为1。其中74LS30的八个输入端分别与 74LS148的D0～D7相连，按键检测部分的74LS04的输出端与74LS160的 LOAD端相连。输入层数的方法是按下层数对应的按键，每个按键的一端接 地，按下按键则将地与相应的编码器上的输入端连接，输入逻辑0，而其他 没按下的开关接高电位，输入逻辑1。因为74LS148是优先编码器且低电平 有效，通过按键可以将所要到达的楼层输入并编辑成二进制码，此外输出也 为低电平有效，所以在74LS148输出端接上反相器使之变为原码，将得到的 原码接到74LS160的置入端，并使用八输入与非门进行按键检测。我们始终 将J1接有效电平，这意味着当没有其他输入信号的时候，与非门输出1，经 过反相器得到低电平，74160进行置数，得到0，而其他有输入时，由于优先 编码特性，输出的就是按键按下的楼层，经过数码管可以将按键所选择的楼 层显示出来。
将所述74LS148芯片的J1端接有效电平，当无输入信号的时，与非门输 出1，经过反相器得到低电平，则74160芯片进行置数，为0，经数码管显示 按键所选择的楼层显示。
在本实施方式中，作为优选的所述楼层比较与电梯运行模块包括：比较 器74LS85和可逆计数器74LS190；
当按下楼层选择按键后，经过所述74LS148的编码，所选择楼层的二进 制代码输入数值比较器的A3A2A1A0；而所述74LS190的输出表示电梯目前 所在的位置，该位置通过数码管直接显示出来，将其输入B3B2B1B0端并与 按键输入代码A3A2A1A0进行比较，若二者相等，则a＝b端输出为1，即所 述74LS190的允许端为高电平，其进入保持状态，即电梯处于等待状态，同 时WAIT指示灯变绿；
当所述74190输出的所在楼层高于按键输入的楼层，即a＜b端输出为1， 该端接所述74LS190的加减控制D/U端，所述74LS190进行减法计数，直到 减到与按键输入楼层相等时，a＝b端输出为1，所述74LS190进入保持状态； 同理，所述74LS190输出的所在楼层低于按键输入的楼层，所述74LS190进 行加法计数，直到两者相等；
当用电梯处于上升状态时，三个指示灯向上依次循环点亮；当用电梯处 于下降状态时，三个指示灯向下依次循环点亮，当电梯处于等待状态时，三 个指示灯只有中间的点亮；
且当乘客和电梯处于同一楼层时，电梯指示灯显示WAIT绿灯点亮状态， 表示此时电梯处于乘客时间友好型，无需等待；当乘客和电梯不处于同一楼 层时，电梯指示灯显示红灯点亮状态，并且有UP和DOWN两种红灯状态， 实时提示乘客电梯此时处于乘客所在楼层的上方或者下方，红灯表示此时电 梯处于乘客时间等待型，暂需等待。
作为优选的实施方式，将74LS85的A3输入端输入和楼层显示模块 74LS160的QD相连；将74LS85的A2输入端输入和楼层显示模块74LS160 的QC相连；将74LS85的A1输入端输入和楼层显示模块74LS160的QB相 连；将74LS85的A0输入端输入和楼层显示模块74LS160的QA相连。将 74LS190的CLK触发端与分频模块的74LS04输出端相连。
作为一种优选的实施方式，所述分频模块采用1000Hz脉冲作为系统的输 入时钟，所述玩具采用分频电路进行分频，将1000Hz的输入脉冲进行200 分频，通过两个74LS161计数器进行记数，将第一片74LS161的Qcc接到第 二片74LS161的时钟输入端，进行异步计数，每当所述第一片74LS161计数 满16时则第二个计数器计数加一，总共进行16*12+8＝200次计数，则分频输 出经过非门送给所述74LS190进行电梯升降控制。采用1000Hz脉冲作为系统的输入时钟，然而如果直接将1000Hz脉冲接到74LS190的脉冲输入端， 电路状态转换过快，会使灯的闪烁状态和数码管的显示输出无法看清，所以 我们选择使用分频电路进行分频。我们将1000Hz的输入脉冲进行200分频， 这样的好处首先是易于计算周期频率，并且灯的闪烁和电梯的升降比较连续。 我们使用两个74LS161计数器进行记数，将第一片161的Qcc接到第二片161 的时钟输入端，进行异步计数，每当第一片161计数满16时第二个计数器计 数加一，总共进行16*12+8＝200次计数，最终的分频输出经过非门送给 74LS190进行电梯升降控制。
在本实施方式中，所述流水灯控制模块：通过所说的74LS194移位寄存 器模拟电梯的运行状态，所述移位寄存器74LS194的置位输入端接0010，而 S1和S0端分别经过非门接在比较器74LS85的a＜b端和a＞b端；
而当比较器输出a＝b端为1时，所述S1和S0端输入均为1，使输出等 于置数输入。A74LS04的输入端连接到UP指示灯的端口上，B74LS04的输 入端连接到DOWN指示灯的端口上，74LS194的CLK触发端与分频模块 A74LS161的RCO端口相连。
作为优选的，所述烟雾报警控制系统模块，当电梯状态正常，无烟雾时 KEYA处于断开状态，此时照明灯全部点亮，为乘客照明；当电梯内部出现 烟雾时，KEY A处于闭合状态，此时照明灯实现由X1至X4的四种颜色的 循环流水灯。
在本实施方式中，所述玩具设置有电梯门1、设置在所述电梯门1侧方 的电梯运行状况内部指示流水灯2、设置在所述玩具上方的烟雾报警器指示 灯3以及设置在侧面的楼层显示数码管4、设置在所述楼层显示数码管4下 方的指示电梯运行的电梯运行状况外部指示灯5以及电梯楼层按键6；
所述电梯侧面还设置有1HZ振荡频率矩形波信号发生器7；以及所述烟 雾报警控制系统模块8、所述输入和楼层显示模块9、所述分频模块10、所 述楼层比较与电梯运行模块11以及所述流水灯控制模块12均分别设置在所 述电梯门1的侧方。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施 例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可 通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例 如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划 分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些 特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接 耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接， 可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作 为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全 部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单 元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单 元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售 或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本 发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的 全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个 存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服 务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光 盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，其特征在于，包括：电梯运行模块、烟雾报警模块两大模块组成以及电源模块；
所述电梯运行模块包括：输入和楼层显示模块、楼层比较与电梯运行模块、分频模块以及流水灯控制模块组成；所述烟雾报警模块包括：1HZ振荡频率矩形波信号发生器模块以及烟雾报警控制系统模块；
所述输入和楼层显示模块采用74LS148芯片；所述输入和楼层显示模块通过按下层数对应的按键，每个按键的一端接地，按下按键则将地与相应的编码器上的输入端连接，即输入逻辑为0，而其他没按下的开关接高电位，即输入逻辑为1；
将所述74LS148芯片的J1端接有效电平，当无输入信号的时，与非门输出1，经过反相器得到低电平，则74160芯片进行置数，为0，经数码管显示按键所选择的楼层显示。
2.根据权利要求1所述的一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，其特征还在于：
所述楼层比较与电梯运行模块包括：比较器74LS85和可逆计数器74LS190；
当按下楼层选择按键后，经过所述74LS148的编码，所选择楼层的二进制代码输入数值比较器的A3A2A1A0；而所述74LS190的输出表示电梯目前所在的位置，该位置通过数码管直接显示出来，将其输入B3B2B1B0端并与按键输入代码A3A2A1A0进行比较，若二者相等，则a＝b端输出为1，即所述74LS190的允许端为高电平，其进入保持状态，即电梯处于等待状态，同时WAIT指示灯变绿；
当所述74190输出的所在楼层高于按键输入的楼层，即a＜b端输出为1，该端接所述74LS190的加减控制D/U端，所述74LS190进行减法计数，直到减到与按键输入楼层相等时，a＝b端输出为1，所述74LS190进入保持状态；同理，所述74LS190输出的所在楼层低于按键输入的楼层，所述74LS190进行加法计数，直到两者相等；
当用电梯处于上升状态时，三个指示灯向上依次循环点亮；当用电梯处于下降状态时，三个指示灯向下依次循环点亮，当电梯处于等待状态时，三个指示灯只有中间的点亮；
且当乘客和电梯处于同一楼层时，电梯指示灯显示WAIT绿灯点亮状态，表示此时电梯处于乘客时间友好型，无需等待；当乘客和电梯不处于同一楼层时，电梯指示灯显示红灯点亮状态，并且有UP和DOWN两种红灯状态，实时提示乘客电梯此时处于乘客所在楼层的上方或者下方，红灯表示此时电梯处于乘客时间等待型，暂需等待。
3.根据权利要求1所述的一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，其特征还在于：所述分频模块采用1000Hz脉冲作为系统的输入时钟，所述玩具采用分频电路进行分频，将1000Hz的输入脉冲进行200分频，通过两个74LS161计数器进行记数，将第一片74LS161的Qcc接到第二片74LS161的时钟输入端，进行异步计数，每当所述第一片74LS161计数满16时则第二个计数器计数加一，总共进行16*12+8＝200次计数，则分频输出经过非门送给所述74LS190进行电梯升降控制。
4.根据权利要求1所述的一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，其特征还在于：所述流水灯控制模块：通过所说的74LS194移位寄存器模拟电梯的运行状态，所述移位寄存器74LS194的置位输入端接0010，而S1和S0端分别经过非门接在比较器74LS85的a＜b端和a＞b端；
而当比较器输出a＝b端为1时，所述S1和S0端输入均为1，使输出等于置数输入。
5.根据权利要求1所述的一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，其特征还在于：所述烟雾报警控制系统模块，当电梯状态正常，无烟雾时KEYA处于断开状态，此时照明灯全部点亮，为乘客照明；当电梯内部出现烟雾时，KEY A处于闭合状态，此时照明灯实现由X1至X4的四种颜色的循环流水灯。
6.根据权利要求1所述的一种模拟电梯运行及烟雾报警系统的儿童益智玩具，其特征还在于：
所述玩具设置有电梯门(1)、设置在所述电梯门(1)侧方的电梯运行状况内部指示流水灯(2)、设置在所述玩具上方的烟雾报警器指示灯(3)以及设置在侧面的楼层显示数码管(4)、设置在所述楼层显示数码管(4)下方的指示电梯运行的电梯运行状况外部指示灯(5)以及电梯楼层按键(6)；
所述电梯侧面还设置有1HZ振荡频率矩形波信号发生器(7)；以及所述烟雾报警控制系统模块(8)、所述输入和楼层显示模块(9)、所述分频模块(10)、所述楼层比较与电梯运行模块(11)、所述流水灯控制模块(12)以及电源模块(13)均分别设置在所述电梯门(1)的侧方。
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- 2019-09-12 CN CN201910866710.5A patent/CN110755858A/zh active Pending
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