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文檔簡介
1、<p> 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p> 題目: 簡易售貨機(jī) </p><p> 學(xué)院(系): 電氣工程學(xué)院 </p><p><b> 年級(jí)專業(yè): </b></p><p> 學(xué) 號(hào): </p><
2、p> 學(xué)生姓名: </p><p> 指導(dǎo)教師: </p><p> 教師職稱: </p><p> 課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書</p><p> 院(系):電氣工程學(xué)院
3、 基層教學(xué)單位:電子實(shí)驗(yàn)中心 </p><p> 說明:此表一式四份,學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。</p><p> 2012年 3月16日 </p><p><b> 目 錄</b></p><p> 第1章 摘要…………………………………………………………………………………4</p
4、><p> 第2章 引言…………………………………………………………………………………4 </p><p> 第3章 基本原理……………………………………………………………………………4</p><p> 第4章 參數(shù)設(shè)計(jì)及運(yùn)算……………………………………………………………………5</p><p> 4.1 二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制……
5、…………………………………………………………5</p><p> 4.2 兩個(gè)輸入端做減法運(yùn)算……………………………………………………………6</p><p> 4.3 加入比較器…………………………………………………………………………8</p><p> 4.4 蜂鳴器………………………………………………………………………………9</p>
6、<p> 4.5 設(shè)計(jì)總電路圖………………………………………………………………………10</p><p> 4.6 波形仿真圖…………………………………………………………………………11</p><p> 第5章 管腳鎖定及硬件連線 ……………………………………………………………12</p><p> 第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) …………………
7、…………………………………………………12</p><p> 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………13</p><p><b> 第1章 摘要</b></p><p> 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心是EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)。EDA就是依賴功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī),在
8、EDA工具軟件平臺(tái)上,對(duì)以硬件描述語言HDL(Hardware Description Language)為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件,自動(dòng)地完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)總和(布局布線),以及邏輯優(yōu)化和仿真測試,直至實(shí)現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。售貨機(jī)在我們的日常生活中隨處可見,比如說我們?nèi)コ匈徫?,收銀員只要輸入顧客的購物金額和付款金額,電腦就會(huì)自動(dòng)的顯示并計(jì)算出應(yīng)找的錢數(shù),自動(dòng)的找出零錢。</p>
9、<p><b> 第2章 引言</b></p><p> EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線和設(shè)計(jì)仿真等工作。電路設(shè)計(jì)者只需要完成對(duì)系統(tǒng)功能的描述,就可以由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行系統(tǒng)處理,最后得到設(shè)計(jì)結(jié)果,并且修改設(shè)計(jì)方案如同修改軟件一樣方便。利用EDA工具可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。利用硬件描述語言編程來表示邏輯器件及系統(tǒng)硬件的功能和行為,是EDA設(shè)計(jì)方法的一
10、個(gè)重要特征。這次的題目就是設(shè)計(jì)簡易售貨機(jī),首先要用數(shù)字開關(guān)設(shè)置大小在0~15內(nèi)的購物金額和付款金額,然后要以以十進(jìn)制形式顯示購物金額、付款金額和找零金額,若付款金額小于購物金額則蜂鳴3s。</p><p><b> 第3章 基本原理</b></p><p> 這次的題目是設(shè)計(jì)簡易售貨機(jī),解決的問題也并不復(fù)雜,仔細(xì)研究主要集中在兩個(gè)核心問題上:(1)將二進(jìn)制的輸入
11、轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制并用數(shù)碼管顯示。(2)對(duì)兩個(gè)二進(jìn)制輸入做減法運(yùn)算,結(jié)果也用數(shù)碼管輸出。(3)蜂鳴器工作3s。</p><p> 針對(duì)于以上的問題,首先是根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式,通過組合邏輯電路將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制。因?yàn)橐鰷p法運(yùn)算,為了得到四位減法器,利用74283四位超前進(jìn)位加法器,將一個(gè)輸入端與另一個(gè)輸入端的補(bǔ)碼進(jìn)行相加即可實(shí)現(xiàn)。其次,考慮到如果當(dāng)被減數(shù)的付款金額小于購物金額時(shí)的情況,在輸入端口利用7485
12、四位數(shù)字比較器,在正常情況下不影響差值結(jié)果,如果被減數(shù)小于減數(shù),無論輸入為多少其結(jié)果皆為0,同時(shí)蜂鳴器工作3s。最后,我們要使購物金額,付款金額,找零金額在6個(gè)數(shù)碼管中分別顯示出來。</p><p> 第4章 參數(shù)設(shè)計(jì)及運(yùn)算</p><p> 4.1二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制</p><p> 根據(jù)要求用4位數(shù)字開關(guān)(A,B,C,D)控制兩個(gè)數(shù)碼管(共八個(gè)引腳 十位
13、</p><p> X3,X2,X1,X0, 個(gè)位 Y3,Y2,Y1,Y0)可得真值表如下:</p><p> 根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式:</p><p> 表示十位 : X3=0 個(gè)位: Y3=B'C'D</p><p> X2=0 Y2=B
14、C+CD'</p><p> X1=0 Y1=BD'+B'CD</p><p> X0=(B+C)D Y0=A</p><p> 根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出組合邏輯電路圖如下:</p><p> 為了應(yīng)用方便與清晰,將上電路圖模塊化:</p&g
15、t;<p> 此模塊可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)碼管輸出</p><p> 4.2兩個(gè)輸入端做減法運(yùn)算</p><p> 為了得到兩個(gè)四位二進(jìn)制輸入相減的效果,可利用74283四位超前進(jìn)位加法器,將一個(gè)輸入端和另一個(gè)輸入端的補(bǔ)碼進(jìn)行加法即可。購物金額的四位輸入端(PRICE3,PRICE2,PRICE1,PRICE0)作為減數(shù),要進(jìn)行補(bǔ)碼運(yùn)算,付款金額的四位輸入端(PAY
16、3,PAY3,PAY2,PAY1)作為被減數(shù),找零四位輸入端為(SUM4,SUM3,SUM2,SUM1)作為差值。</p><p> 74283的真值表:</p><p><b> 此電路圖如下:</b></p><p><b> 4.3加入比較器</b></p><p> 考慮到如果當(dāng)被減
17、數(shù)的付款金額小于購物金額時(shí)的情況,在輸入端口利用7485四位數(shù)字比較器,在正常情況下不影響差值結(jié)果,如果被減數(shù)小于減數(shù),無論輸入為多少其結(jié)果皆為0。</p><p> 比較器的八位輸入分別是購物金額和付款金額,7485有三個(gè)輸出端口:</p><p> ALBO(PRICE<PAY) AEBO (PRICE=PAY) AGBO (PAICE>PAY)</p&g
18、t;<p> 當(dāng)購物金額PRICE小于付款金額PAY時(shí),有ALBO(PRICE<PAY)端口輸出高電平1,購物金額PRICE大于或等于付款金額PAY時(shí),有ALBO(PRICE<PAY)端口輸出低電平0,此時(shí)AGBO輸出1,連接蜂鳴器模塊,可完成蜂鳴,再讓輸出端ALBO分別與找零金額的每個(gè)輸出端口相與,即可達(dá)到要求的目的。</p><p><b> 7485的真值表:<
19、/b></p><p><b> 電路圖如下:</b></p><p><b> 4.4蜂鳴器</b></p><p> 當(dāng)付款金額小于購物金額的話,蜂鳴器開始響,三秒鐘結(jié)束,本設(shè)計(jì)利用74160十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制時(shí)間。74160為同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,通過時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)從零開始計(jì)數(shù),計(jì)到十五,進(jìn)位端輸出高電平同時(shí)
20、狀態(tài)回到零重新計(jì)數(shù)。芯片有異步置零端和異步置位,可以接小于十六進(jìn)制的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p> 計(jì)數(shù)器本次設(shè)計(jì)用1HZ的始終頻率,用一個(gè)74160接成3進(jìn)制計(jì)數(shù)器,進(jìn)位端取反與時(shí)鐘信號(hào)相與,接到74160的時(shí)鐘信號(hào)輸入端口。當(dāng)有進(jìn)位時(shí),即進(jìn)位輸出為1時(shí),取反為0,與始終信號(hào)相與后仍然是0。由于沒有時(shí)鐘信號(hào)的輸入,74160停止工作,技術(shù)停止。從開始到計(jì)數(shù)停止時(shí)間為3秒。</p><p
21、> 7485的AGBO輸出端,既與74160的CLRN(異步置零端)相連,又和74160進(jìn)位取反后的輸出相與后接蜂鳴器。當(dāng)付款小于購物時(shí),AGBO輸出1與進(jìn)位取反相與為1,即蜂鳴器開始響。計(jì)數(shù)器開始工作,3秒之后,進(jìn)位端輸出為1,取反為0,與時(shí)鐘信號(hào)相與為0,計(jì)數(shù)器停止工作,同時(shí)蜂鳴器停止蜂鳴。</p><p> 74160真值表如下:</p><p> 蜂鳴器控制電路圖如下:
22、</p><p><b> 4.5設(shè)計(jì)總電路圖</b></p><p> PRICE0 PRICE1 PRICE2 PRICE3 四位數(shù)字開關(guān)表示物品的購物金額</p><p> PAY0 PAY1 PAY2 PAY3 四位數(shù)字開關(guān)表示物品的付款金額</p><p> L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1
23、L0 表示物品的購物金額的數(shù)碼管輸出端</p><p> M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0表示物品的付款金額的數(shù)碼管輸出端 </p><p> N7 N6 N5 N4 N3 N2 N1 N0表示物品的找零金額的數(shù)碼管輸出端</p><p><b> 4.6 波形仿真圖</b></p><p> ?。?/p>
24、1)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制組合邏輯電路仿真</p><p> ( 2 ) 總電路仿真</p><p> 仿真時(shí)隨意給出了幾組數(shù)據(jù),代表了三種情況分別是付款金額等于購物金額,付款金額小于購物金額,付款金額大于購物金額。</p><p> 第5章 管腳鎖定及硬件連線</p><p> 1.控制購物金額的4位數(shù)字開關(guān):PRICE0=PIN39,
25、 PRICE1=PIN40, PRICE2=PIN41, PRICE3=PIN44 </p><p> 控制付款金額的4位數(shù)字開關(guān):PAY0=PIN45, PAY1=PIN46, PAY2=PIN47, PAY3=PIN53</p><p> 2.顯示購物金額的兩個(gè)4位數(shù)碼管:L7=PIN148,L6=PIN147,L5=PIN144,L4=PIN143</p><
26、p> L3=PIN142,L2=PIN141,L1=PIN140,L0=PIN139</p><p> 顯示付款金額的兩個(gè)4位數(shù)碼管:M7=PIN196,M6=PIN195, M5=PIN193, M4=PIN192</p><p> M3=PIN191, M2=PIN190, M1=PIN189, M0=PIN187</p><p> 顯示找零金
27、額的兩個(gè)4位數(shù)碼管:N7= PIN136N,N6=PIN135,N5=PIN134,N4=PIN 133 </p><p> N3=PIN132,N2= PIN 131,N1=PIN 128,N0=PIN127</p><p> 6個(gè)數(shù)碼管的位控位分別鎖定為:</
28、p><p> K1=PIN94,K2=PIN95,K3=PIN96,K4PIN97,K5=PIN99,K6=PIN100</p><p> 3.時(shí)鐘信號(hào):SHIZHONG=PIN75,</p><p> 蜂鳴器:FENGMING=38</p><p> 4,其中顯示購物金額的數(shù)碼管需要連線,在試驗(yàn)箱上的對(duì)應(yīng)分別是:3D0=PIN187,&
29、lt;/p><p> 3D1=PIN189,3D2=PIN190,3D3=PIN191,3D4=PIN192,3D5=PIN193,3D6=PIN195,3D7=PIN196</p><p> 第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p> 就要結(jié)束這一周的課程設(shè)計(jì)了,可以說是度過了緊張又充實(shí)的五天。但看到自己努力完成的設(shè)計(jì)任務(wù)報(bào)告書,感到的是更多的快樂和自豪。</
30、p><p> 拿到自己的任務(wù)書,簡易售貨機(jī)的題目赫然紙上,萬事開頭難,自己一時(shí)沒有什么想法。不過經(jīng)過仔細(xì)的分析,把核心的問題分為三個(gè),然后就這三個(gè)問題一一攻破。在解決第一個(gè)問題時(shí),將二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制的問題有過兩個(gè)想法。一個(gè)就是利用真值表組合邏輯電路,其二是用比較器判斷出是否大于九,分開十位和個(gè)位。最后出于電路簡單明了的原因用了組合邏輯電路。第二個(gè)問題出在找零時(shí)怎么做減法,利用微機(jī)原理課上學(xué)過的將減數(shù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼加
31、一,可以將其轉(zhuǎn)化為加法計(jì)算出差值來,因?yàn)橐右?,就?4283的進(jìn)位標(biāo)志CIN接入高電平。同時(shí)為了考慮到實(shí)際中可能會(huì)出現(xiàn)付款金額不夠支付購物金額的情況,因此加入比較器,使在此情況下找零顯示皆為零。第三個(gè)問題就是付款小于購物金額時(shí)候,蜂鳴器響3s,考慮到數(shù)電中學(xué)到了74160為同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,通過時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)從零開始計(jì)數(shù),計(jì)到十五,進(jìn)位端輸出高電平同時(shí)狀態(tài)回到零重新計(jì)數(shù),而本設(shè)計(jì)只需把74160接成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p>
32、<p> 經(jīng)過這次對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì),讓我對(duì)于電路設(shè)計(jì)的基本步驟及原理等有了更深更具體的了解,不再是紙上談兵的討論,而是要付諸實(shí)踐的去嘗試和檢驗(yàn)。在這樣的過程中,不斷的進(jìn)步與創(chuàng)新。在這過程中EDA顯現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢,雖然是第一次接觸,但它給設(shè)計(jì)所帶來的方便快捷,使我對(duì)它產(chǎn)生了濃厚的興趣。這樣也為以后的課設(shè)或畢業(yè)設(shè)計(jì)等打好了基礎(chǔ)。</p><p> 課設(shè)順利的結(jié)束了,不但學(xué)會(huì)了EDA軟件并能自己獨(dú)
33、立使用,還增強(qiáng)了自己獨(dú)立思考的能力,學(xué)會(huì)將課本上的知識(shí)擴(kuò)展為自己運(yùn)用的解決問題的辦法。在連接實(shí)驗(yàn)箱的時(shí)候,也檢驗(yàn)了自己的動(dòng)手操作能力,或許一個(gè)微小的失誤就會(huì)導(dǎo)致自己的實(shí)驗(yàn)失敗。理論的成功更需要實(shí)踐去檢驗(yàn)。</p><p> 最后,對(duì)于在這次課設(shè)過程中給予自己悉心指導(dǎo)與幫助的老師,和探討過問題的同學(xué),表示感謝。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p
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