課程設(shè)計(jì)--簡(jiǎn)易售貨機(jī)

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

2、<p>　　學(xué) 號(hào)： </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(jì)（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(shí)驗(yàn)中心 </p><p>　　說(shuō)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(jì)及運(yùn)算……………………………………………………………

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

6、量電路的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………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(huì) ……………………………………………………………………………………

7、17</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………18</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EDA工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語(yǔ)言

8、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(jiǎn)、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(cè)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(shuō)我們?nèi)コ匈?gòu)物，收銀員只要輸入顧客的購(gòu)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><p><b>

9、　　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(yǔ)言編程來(lái)表示邏輯器件及系統(tǒng)硬件的功能和行為，是EDA設(shè)計(jì)方法的一個(gè)重要特征。這次的題目就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易售貨

10、機(jī)，首先要用數(shù)字開關(guān)設(shè)置大小在0~15內(nèi)的購(gòu)物金額和付款金額，然后要以以十進(jìn)制形式顯示購(gòu)物金額、付款金額和找零金額，若付款金額小于購(gòu)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(jì)簡(jiǎn)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）將撥碼開關(guān)控制的二進(jìn)制的輸入轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制并用數(shù)碼管顯示。

11、（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）減數(shù)大于被減數(shù)時(shí)蜂鳴器工作5s。</p><p>　　針對(duì)于以上的問題，首先是根據(jù)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)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(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，此時(shí)，可以創(chuàng)建缺省符號(hào)簡(jiǎn)化電路。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)，補(bǔ)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(gòu)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(wú)論輸入為多少其結(jié)果皆為0，同時(shí)蜂鳴器工作5s。最后，我們要使購(gòu)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(lái)。</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

13、據(jù)要求用4位數(shù)字開關(guān)（S1，S2，S3，S4）控制兩個(gè)數(shù)碼管（共八個(gè)引腳：十位</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=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(hào)得到如下模塊：</p><p><b>　　以使電路更為精簡(jiǎn)。</b></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(gòu)物金額的四位輸入端（P

16、RICE3,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（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(gòu)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(wú)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(gòu)物金額和付款金額，7485有三個(gè)輸出端口： ALBO（PRICE<PAY） A

18、EBO (PRICE=PAY) AGBO (PAICE>PAY)</p><p>　　當(dāng)購(gòu)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(gòu)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

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(gòu)物金額的話，蜂鳴器報(bào)警五秒鐘結(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，

20、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)。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(jìn)制的任意進(jìn)制計(jì)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(jìn)位取反后的輸出相與后接蜂鳴器。當(dāng)付款小于購(gòu)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，5秒之后，進(jìn)位端輸出為1，取反為0，與時(shí)鐘

21、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>　　計(jì)數(shù)器本次設(shè)計(jì)用1HZ的時(shí)鐘頻率，用一個(gè)74160接成5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，與時(shí)鐘信號(hào)相與后仍然是0。相當(dāng)于沒有時(shí)鐘信號(hào)的輸入，74160停止工作，計(jì)數(shù)停止。從開始到計(jì)數(shù)停止時(shí)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(jì)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(gòu)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(gòu)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>　　（1）二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制組合邏輯電路仿真：</p><p>　　合并后的十進(jìn)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(gòu)物金額，付款金額小于購(gòu)物金額

25、，付款金額大于購(gòu)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(gòu)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(gòu)物金額的兩個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)數(shù)碼管的位控位： K1=PIN94,K2=PIN95,K3=PIN96,K4PIN97,K5=PIN99,K6=PIN100</p><p>　　3.時(shí)鐘信號(hào)：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(yàn)箱上的對(duì)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(shí)鐘輸入）</p><p>　　第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p>　　就要結(jié)束這一周

30、的課程設(shè)計(jì)了，可以說(shuō)是度過了緊張又充實(shí)的四天半。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。</p><p>　　拿到自己的任務(wù)書，簡(jiǎn)易售貨機(jī)的題目赫然紙上，萬(wàn)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

31、。最后出于電路簡(jiǎn)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)碼加一，可以將其轉(zhuǎn)化為加法計(jì)算出差值來(lái)，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(gòu)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(gòu)物金額時(shí)候，蜂鳴器響5s，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

32、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接成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><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(shì)，雖然是第一次接觸，但它給設(shè)計(jì)所帶來(lái)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

33、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)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

34、同學(xué)，表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</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(jì)B指導(dǎo)書》</p><p>　　燕山大學(xué)課程設(shè)