關(guān)于自動販賣機(jī)的電子課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計實驗報告</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計課題………………………2</p><p>　　設(shè)計思路………………………2</p>&l

2、t;p>　　所用器件………………………2</p><p>　　設(shè)計原理………………………2</p><p>　　邏輯電路部分……………………2</p><p>　　計數(shù)器部分……………………..6</p><p>　　顯示部分……………………….9</p><p>　　工作過程及仿真………………10</p&

3、gt;<p>　　總電路圖……………………………….10</p><p>　　仿真過程………………………………..11</p><p>　　實驗總結(jié)………………………11</p><p>　　1.問題與思考………………………11</p><p>　　2.實驗總結(jié)………………………...12</p><p>

4、;　　參考文獻(xiàn)……………………….12</p><p><b>　　一、設(shè)計課題</b></p><p>　　課題名稱：《關(guān)于自動販賣機(jī)的電子課程設(shè)計》</p><p>　　課題說明：題目要求設(shè)計一個自動售貨機(jī)的邏輯電路及顯示剩余量的電路。假設(shè)售貨機(jī)只能識別一元硬幣及五元紙幣，且售貨機(jī)只賣一種飲料，其價格為兩元錢。同時，題目還要求顯示找錢信息。

5、</p><p><b>　　二、設(shè)計思路</b></p><p>　　由題目要求可知，可以將待設(shè)計的電路分為三大塊：邏輯電路、計數(shù)電路及顯示電路。</p><p>　　邏輯電路部分利用數(shù)字電路技術(shù)中卡諾圖化簡法將問題簡化，再結(jié)合時序邏輯電路的分析方法進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　計數(shù)電路部分可以利用兩個減法計數(shù)器級聯(lián)

6、進(jìn)行減法計數(shù)。</p><p>　　顯示部分可以利用譯碼器加數(shù)碼管的組合進(jìn)行顯示。</p><p><b>　　三、所用器件</b></p><p>　　74ls74*2（D觸發(fā)器）、74ls32*4（兩輸入或門）、74ls02（兩輸入或非門）、sw-spst若干（開關(guān)）、74ls192*2（減法計數(shù)器）、74ls48*2（譯碼器）、數(shù)碼管兩個

7、、時鐘脈沖發(fā)生器一個、LED兩個、電阻若干。</p><p><b>　　四、設(shè)計原理</b></p><p><b>　　(1)邏輯電路</b></p><p>　　由給定的邏輯功能確定電路應(yīng)包含的狀態(tài)，并畫出狀態(tài)表。</p><p>　　假設(shè)投幣信號為輸入邏輯變量，投入兩元錢時（兩個一元）用A=

8、1表示，未投入時用A=0表示。投入一張五元錢用B=1表示，未投入時B=0。給出飲料及找錢為兩個輸出變量，分別以Y和Z表示。給出飲料時Y=1，不給出時Y=0；找錢時Z=1，不找錢時Z=0。</p><p>　　當(dāng)然，需要假定通過傳感器產(chǎn)生的投幣信號（A或B）在電路轉(zhuǎn)入新狀態(tài)的同時隨之消失。</p><p>　　設(shè)未投幣前電路的初始狀態(tài)為S，投入兩元錢后電路狀態(tài)為S（出飲料但是不找錢，同時輸出

9、Y=1，Z=0），投入五錢后電路狀態(tài)為S（出飲料而且找錢，同時輸出Y=1，Z=1）。</p><p>　　由上述假設(shè)我們可以得到電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（表1）。</p><p><b>　　表1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表</b></p><p>　　因為正常工作中不會出現(xiàn)AB=11的情況，所以與之對應(yīng)的S及YZ均作約束處理。</p><p&g

10、t;　　取觸發(fā)器的位數(shù)為n=2，以觸發(fā)器的狀態(tài)QQ的00、01、10、11分別代表S、S、S、S，則從狀態(tài)轉(zhuǎn)換表即可畫出表示電路次態(tài)/輸出（QQ/YZ）的卡諾圖（表2）。因為正常工作時不出現(xiàn)QQ=11的狀態(tài)，所以與之對應(yīng)的最小項也作約束項處理。</p><p>　　表2 電路次態(tài)/輸出卡諾圖</p><p>　　將表2的卡諾圖分解，分別畫出表示Q、Q、Y和Z的卡諾圖。（見表3-表6）&

11、lt;/p><p>　　表3 Q的卡諾圖分析</p><p>　　表4 Q的卡諾圖分析</p><p>　　表5 Y的卡諾圖分析</p><p>　　表6 Z的卡諾圖分析</p><p>　　這里我們選用D觸發(fā)器，則根據(jù)上表的卡諾圖可以寫出以下狀態(tài)方程、驅(qū)動方程和輸出方程，分別為：</p><

12、;p><b>　　Q= Q+B</b></p><p><b>　　Q= Q+A</b></p><p>　　Y= Q+A +Q+B</p><p><b>　　Z= Q+B</b></p><p>　　注：當(dāng)電路進(jìn)入無效狀態(tài)11以后，在無輸入信號的情況下不呢不過自動返回

13、有效循環(huán)，所以不能自啟動。當(dāng)AB=10或01時，電路在時鐘信號作用下雖然返回有效循環(huán)中去，但結(jié)果錯誤。所以，在開始工作時，應(yīng)將D觸發(fā)器異步置零端加入低電平信號，將電路置零（電路中R端與AB開關(guān)分別相連）。</p><p>　　圖1 邏輯電路部分電路圖</p><p>　　注：上圖中一元開關(guān)不參與邏輯功能。</p><p><b>　?。?）計數(shù)器部分&l

14、t;/b></p><p><b>　　1、計數(shù)器的選取</b></p><p>　　首先，為了更清楚地顯示剩余飲料數(shù)量，電路中應(yīng)該使用具有減法計數(shù)功能的計數(shù)器。其次，由于使電路更接近實際，計數(shù)器需級聯(lián)。同時，計數(shù)器應(yīng)具有預(yù)置功能，方便使用。</p><p>　　綜合上述要求，本實驗選用的計數(shù)器為74ls192十進(jìn)制可逆計數(shù)器。</

15、p><p>　　2、74ls192功能說明</p><p>　?、僖_說明（見圖2）</p><p>　　圖2 74ls192</p><p>　　說明：上圖中，D0~D3為數(shù)據(jù)輸入端，本例中接預(yù)置信號；Q0~Q3為數(shù)據(jù)輸出端，本例中接譯碼器；UP（下圖CPU）端為加法計數(shù)器脈沖信號接口；DN（下圖CPD）端為減法計數(shù)器脈沖信號接口；PL端為

16、預(yù)置端，當(dāng)PL低電平時，Q0~Q3中數(shù)據(jù)等于D0~D3中數(shù)據(jù)，實現(xiàn)預(yù)置功能；</p><p>　　MR為清零端，高電平有效；TCU為進(jìn)位端，UP有效時，1001狀態(tài)后輸出負(fù)脈沖；TCD為借位端，DN有效時0000后輸出負(fù)脈沖。</p><p><b>　　②功能表</b></p><p>　　圖3 74ls192功能表</p>

17、<p><b>　　（摘自百度）</b></p><p><b>　?、奂壜?lián)方法</b></p><p>　　圖4 74ls192級聯(lián)計數(shù)圖</p><p>　　說明:所謂級聯(lián)，指的是兩片計數(shù)器以某種方式連接在一起，一個作為高位，一個作為低位，同時進(jìn)行計數(shù)。通過兩個十進(jìn)制計數(shù)器的級聯(lián)，便可實現(xiàn)100進(jìn)制計數(shù)。

18、</p><p>　　級聯(lián)的具體方法：首先，將高位計數(shù)器的減計數(shù)脈沖（DN）端與低位計數(shù)器的借位（TCD）端相連，當(dāng)?shù)臀挥嫈?shù)器輸出0000時，TCD端輸出負(fù)脈沖，使高位計數(shù)器計數(shù)，由于74ls192為同步計數(shù)器，所以低位計數(shù)器在0000之后的下個脈沖會顯示1001。其次，將兩片計數(shù)器的借位端（TCD）作為或非門的輸入，兩片計數(shù)器的清零端（MR）作為輸出，其作用是在計數(shù)結(jié)束時，使兩片計數(shù)器同時輸出0000。<

19、/p><p>　?、茴A(yù)置功能（見圖4）</p><p><b>　　(3)顯示電路</b></p><p>　　1、74ls48功能說明</p><p>　　圖5 74ls48引腳圖</p><p>　　說明：74ls48的功能是借助數(shù)碼管將輸入的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制字符并顯示出來。上圖中，A~D為

20、二進(jìn)制數(shù)輸入端；QA~QG為輸出端，與數(shù)碼管相連；試燈輸入(LT)端、滅燈輸入動態(tài)滅燈輸出(BI/RBO)端及動態(tài)滅燈輸(RBI)端在正常工作時均接無效信號。</p><p><b>　　2、數(shù)碼管顯示原理</b></p><p>　　圖6 數(shù)碼管引腳圖</p><p><b>　?。ㄕ园俣龋?lt;/b></p>

21、;<p>　　說明:數(shù)碼管的每一個輸入端對應(yīng)一段內(nèi)部的LED（公共端除外），通過輸入端的高低電平（共陽極為低電平，共陰極為高電平）使每段LED亮滅不同，從而顯示不同的字符。</p><p>　　表7 數(shù)碼管字符對應(yīng)表</p><p><b>　　五、工作過程及仿真</b></p><p>　　1、總電路圖（見下頁)</p&

22、gt;<p><b>　　2、仿真過程</b></p><p>　?、僭O(shè)置預(yù)置值：通過與計數(shù)器預(yù)置端相連的開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，開關(guān)位置由上到下對應(yīng)位數(shù)由高到低，高電平為1，低電平為0。</p><p>　?、诖蜷_仿真按鈕，閉合兩個計數(shù)器預(yù)置端開關(guān)再斷開，使數(shù)碼管顯示預(yù)置值。</p><p>　　③閉合對應(yīng)一元的按鈕再斷開，左上角LED亮

23、，代表投幣不夠；閉合對應(yīng)兩元按鈕再斷開，計數(shù)器計數(shù)，代表出飲料；閉合對應(yīng)五元開關(guān)再斷開，計數(shù)器計數(shù)且下方LED滅，代表出飲料而且找錢。</p><p>　　注：上述輸入開關(guān)每次均只能有一個有效，否則在現(xiàn)實中不能發(fā)生。</p><p><b>　　六、實驗總結(jié)</b></p><p><b>　　1.問題及思考</b><

24、;/p><p>　?、儆嫈?shù)器不能預(yù)置的問題：計數(shù)器接線沒錯，預(yù)置端輸入低電平后不能預(yù)置。</p><p>　　答：74ls192為同步預(yù)置計數(shù)器，在預(yù)置時時鐘脈沖（DN或UP）必須接高電平才可實現(xiàn)預(yù)置。</p><p>　　②邏輯電路中為什么接入D觸發(fā)器？</p><p>　　答：邏輯電路中接入D觸發(fā)器起到起到所存狀態(tài)的作用，同時，時鐘信號給邏輯

25、電路以激勵源，否則電路無法工作。</p><p>　?、圻壿嬰娐分蠨觸發(fā)器的頻率為多大合適？</p><p>　　答：邏輯電路中D觸發(fā)器的頻率不能過小，應(yīng)大于手點開關(guān)的頻率。</p><p><b>　　2.實驗總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，讓我對數(shù)字電路的知識有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，加深了我對數(shù)字電路