課程設(shè)計--簡易售貨機

1、<p><b>　　燕山大學(xué)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　題 目： 簡易售貨機 </p><p>　　學(xué)院（系）： </p><p><b>　　年級專業(yè)： </b></p>

2、<p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　教師職稱： </p><p>　　燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　院

3、（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實驗中心 </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><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1

4、章 摘要…………………………………………………………………………………1</p><p>　　第2章 引言…………………………………………………………………………………2 </p><p>　　第3章 基本原理……………………………………………………………………………3</p><p>　　第4章 參數(shù)設(shè)計及運算……………………………………………………………

5、………5</p><p>　　4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………………5</p><p>　　4.2 電容設(shè)計與計算……………………………………………………………………8</p><p>　　4.3 其他參數(shù)的計算 …………………………………………………………………10</p><p>　　4.4 測

6、量電路的設(shè)計 …………………………………………………………………12</p><p>　　第5章 誤差分析 …………………………………………………………………………14</p><p>　　第6章 結(jié)論 ………………………………………………………………………………16</p><p>　　心得體會 ……………………………………………………………………………………

7、17</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………………………18</p><p><b>　　第1章 摘要</b></p><p>　　現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心是EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)。EDA就是依賴功能強大的計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言

8、HDL（Hardware description Language）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計文件，自動地完成邏輯編譯、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，直至實現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。售貨機在我們的日常生活中隨處可見，比如說我們?nèi)コ匈徫铮浙y員只要輸入顧客的購物金額和付款金額，電腦就會自動的顯示并計算出應(yīng)找的錢數(shù)，自動的找出零錢。</p><p><b>

9、　　第2章 引言</b></p><p>　　EDA技術(shù)是以計算機為工具完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線和設(shè)計仿真等工作。電路設(shè)計者只需要完成對系統(tǒng)功能的描述,就可以由計算機軟件進行系統(tǒng)處理,最后得到設(shè)計結(jié)果,并且修改設(shè)計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)計方法的一個重要特征。這次的題目就是設(shè)計簡易售貨

10、機，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5s。</p><p><b>　　第3章 基本原理</b></p><p>　　本題目是設(shè)計簡易售貨機，解決的問題也并不復(fù)雜，仔細(xì)研究主要集中在兩個核心問題上：（1）將撥碼開關(guān)控制的二進制的輸入轉(zhuǎn)化為十進制并用數(shù)碼管顯示。

11、（2）對兩個二進制輸入做減法運算，結(jié)果也用數(shù)碼管輸出。（3）減數(shù)大于被減數(shù)時蜂鳴器工作5s。</p><p>　　針對于以上的問題，首先是根據(jù)二進制轉(zhuǎn)化為十進制關(guān)系寫出真值表，從而得到邏輯表達(dá)式，通過組合邏輯電路將二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制，此時，可以創(chuàng)建缺省符號簡化電路。因為要做減法運算，為了得到四位減法器，利用74283四位超前進位加法器，將一個輸入端與另一個輸入端的補碼進行相加即可實現(xiàn)，補碼由反相器得到。其次，考

12、慮到如果當(dāng)被減數(shù)的付款金額小于購物金額時的情況，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，同時蜂鳴器工作5s。最后，我們要使購物金額，付款金額，找零金額在6個數(shù)碼管中分別顯示出來。</p><p>　　第4章 參數(shù)設(shè)計及運算</p><p>　　4.1二進制轉(zhuǎn)化為十進制</p><p>　　根

13、據(jù)要求用4位數(shù)字開關(guān)（S1，S2，S3，S4）控制兩個數(shù)碼管（共八個引腳：十位</p><p>　　X3,X2,X1,X0, 個位 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 個位: Y3=S2'S3'S4</p>

14、<p>　　X2=0 Y2=S2S3+S3S4'</p><p>　　X1=0 Y1=S2S4'+S2'S3S4</p><p>　　X0=(S2+S3)S4 Y0=S1</p><p>　　根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出組合邏輯電路圖如

15、下：</p><p>　　創(chuàng)建缺省符號得到如下模塊：</p><p><b>　　以使電路更為精簡。</b></p><p>　　4.2兩個輸入端做減法運算</p><p>　　為了得到兩個四位二進制輸入相減的效果，可利用74283四位超前進位加法器，將一個輸入端和另一個輸入端的補碼進行加法即可。購物金額的四位輸入端（P

16、RICE3,PRICE2,PRICE1,PRICE0）作為減數(shù)，要進行補碼運算,付款金額的四位輸入端（PAY3，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的功能表如下：</p><p><b>　　此部分電路圖如下：</b></p><p>&l

17、t;b>　　4.3加入比較器</b></p><p>　　考慮到如果當(dāng)被減數(shù)的付款金額小于購物金額時的情況，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有三個輸出端口： ALBO（PRICE<PAY） A

18、EBO (PRICE=PAY) AGBO (PAICE>PAY)</p><p>　　當(dāng)購物金額PRICE小于付款金額PAY時，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，有ALBO（PRICE<PAY）端口輸出低電平0，此時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輸出端口相與，即可達(dá)到要求的目的

19、。</p><p>　　7485的真值表如下：</p><p><b>　　該部分電路圖如下：</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，蜂鳴器報警五秒鐘結(jié)束，本設(shè)計利用74160十六進制計數(shù)器控制時間。74160為同步十六進制計數(shù)器，

20、通過時鐘信號觸發(fā)從零開始計數(shù)，計到十五，進位端輸出高電平同時狀態(tài)回到零重新計數(shù)。芯片有異步置零端和異步置位，因此可以改造成小于十六進制的任意進制計數(shù)器。</p><p>　　7485的AGBO輸出端，既與74160的CLRN（異步置零端）相連，又和74160進位取反后的輸出相與后接蜂鳴器。當(dāng)付款小于購物時，AGBO輸出1與進位取反相與為1，即蜂鳴器開始響。計數(shù)器開始工作，5秒之后，進位端輸出為1，取反為0，與時鐘

21、信號相與為0，計數(shù)器停止工作，同時蜂鳴器停止蜂鳴。</p><p>　　計數(shù)器本次設(shè)計用1HZ的時鐘頻率，用一個74160接成5進制計數(shù)器，進位端取反與時鐘信號相與，接到74160的時鐘信號輸入端口。當(dāng)有進位時，即進位輸出為1時，取反為0，與時鐘信號相與后仍然是0。相當(dāng)于沒有時鐘信號的輸入，74160停止工作，計數(shù)停止。從開始到計數(shù)停止時間為5秒。</p><p>　　74160真值表如下

22、：</p><p>　　蜂鳴器控制電路圖如下：</p><p>　　4.5設(shè)計總電路圖為：</p><p>　　PRICE0、PRICE1、PRICE2、PRICE3，四位數(shù)字撥碼開關(guān)表示物品的購物金額</p><p>　　PAY0、PAY1、PAY2、PAY3，四位數(shù)字撥碼開關(guān)表示物品的付款金額</p><p>　　

23、L7、L6、L5、L4、L3、L2、L1、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>&l

24、t;/p><p>　?。?）二進制轉(zhuǎn)化為十進制組合邏輯電路仿真：</p><p>　　合并后的十進制顯示：</p><p>　　( 2 ) 總電路仿真：</p><p>　　下圖為了仿真直觀，沒有將高電平輸入端K1-K6輸入波形圖</p><p>　　這里隨意給出了幾組數(shù)據(jù)，代表了付款金額等于購物金額，付款金額小于購物金額

25、，付款金額大于購物金額等三種情況。</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， 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，

26、PAY3=PIN53</p><p>　　2.顯示購物金額的兩個4位數(shù)碼管：L7=PIN148，L6=PIN147，L5=PIN144，L4=PIN143</p><p>　　L3=PIN142，L2=PIN141，L1=PIN140，L0=PIN139</p><p>　　顯示付款金額的兩個4位數(shù)碼管:M7=PIN196，M6=PIN195， M5=PIN193，

27、 M4=PIN192</p><p>　　M3=PIN191， M2=PIN190， M1=PIN189， M0=PIN187</p><p>　　顯示找零金額的兩個4位數(shù)碼管：N7= PIN136N，N6=PIN135，N5=PIN134，N4=PIN 133 <

28、;/p><p>　　N3=PIN132，N2= PIN 131，N1=PIN 128，N0=PIN127</p><p>　　6個數(shù)碼管的位控位： K1=PIN94,K2=PIN95,K3=PIN96,K4PIN97,K5=PIN99,K6=PIN100</p><p>　　3.時鐘信號：SHIZHONG=PIN75, 蜂鳴器：FENGMING=38</

29、p><p>　　4,其中顯示付款金額的數(shù)碼管需要連線，在試驗箱上的對應(yīng)分別是：3D0=PIN187，3D1=PIN189,3D2=PIN190,3D3=PIN191,3D4=PIN192,3D5=PIN193,3D6=PIN195,3D7=PIN196蜂鳴器：PIN75=21（1HZ時鐘輸入）</p><p>　　第6章 課程設(shè)計總結(jié)</p><p>　　就要結(jié)束這一周

30、的課程設(shè)計了，可以說是度過了緊張又充實的四天半。但看到自己努力完成的設(shè)計任務(wù)報告書，感到的是更多的快樂和自豪。</p><p>　　拿到自己的任務(wù)書，簡易售貨機的題目赫然紙上，萬事開頭難，自己一時沒有什么想法。不過經(jīng)過仔細(xì)的分析，把核心的問題分為三個，然后就這三個問題一一攻破。在解決第一個問題時，將二進制轉(zhuǎn)化為十進制的問題有過兩個想法。一個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，分開十位和個位

31、。最后出于電路簡單明了的原因用了組合邏輯電路。第二個問題出在找零時怎么做減法，利用微機原理課上學(xué)過的將減數(shù)的二進制補碼加一，可以將其轉(zhuǎn)化為加法計算出差值來，因為要加一，就將74283的進位標(biāo)志CIN接入高電平。同時為了考慮到實際中可能會出現(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。第三個問題就是付款小于購物金額時候，蜂鳴器響5s，考慮到數(shù)電中學(xué)到了74160為同步十六進制計數(shù)器，通過時鐘信號觸發(fā)從零開始

32、計數(shù)，計到十五，進位端輸出高電平同時狀態(tài)回到零重新計數(shù)，而本設(shè)計只需把74160接成五進制計數(shù)器。</p><p>　　經(jīng)過這次對于自動售貨機的設(shè)計，讓我對于電路設(shè)計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，而是要付諸實踐的去嘗試和檢驗。在這樣的過程中，不斷的進步與創(chuàng)新。在這過程中EDA顯現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢，雖然是第一次接觸，但它給設(shè)計所帶來的方便快捷，使我對它產(chǎn)生了濃厚的興趣。這樣也為以后的課

33、設(shè)或畢業(yè)設(shè)計等打好了基礎(chǔ)。</p><p>　　課設(shè)順利的結(jié)束了，不但學(xué)會了EDA軟件并能自己獨立使用，還增強了自己獨立思考的能力，學(xué)會將課本上的知識擴展為自己運用的解決問題的辦法。在連接實驗箱的時候，也檢驗了自己的動手操作能力，或許一個微小的失誤就會導(dǎo)致自己的實驗失敗。理論的成功更需要實踐去檢驗。</p><p>　　最后，對于在這次課設(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

34、同學(xué)，表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.常丹華主編.電子工業(yè)出版社.2011年10月出版</p><p>　　引用自P.211-P.215，</p><p>　　2、《EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書》</p><p>　　燕山大學(xué)課程設(shè)