简易售货机课程设计.doc

1、 目 录第1章 摘要1第2章 引言2 第3章 基本原理3第4章 参数设计及运算5 4.1 结构设计5 4.2 电容设计与计算8 4.3 其他参数的计算 10 4.4 测量电路的设计 12第5章 误差分析 14第6章 结论 16心得体会 17参考文献 18第1章 摘要现代电子设计技术的核心是EDA（Electronic Design Automation）技术。EDA就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构总和（布局

2、布线），以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。售货机在我们的日常生活中随处可见，比如说我们去超市购物，收银员只要输入顾客的购物金额和付款金额，电脑就会自动的显示并计算出应找的钱数，自动的找出零钱。第2章 引言EDA技术是以计算机为工具完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。电路设计者只需要完成对系统功能的描述,就可以由计算机软件进行系统处理,最后得到设计结果,并且修改设计方案如同修改软件一样方便。利用EDA工具可以极大地提高设计效率。利用硬件描述语言编程来表示逻辑器件及系统硬件的功能和行为，是EDA设计方法的一个重要特征。这次的题目就是设计简易售货机，首先要用数字开

3、关设置大小在015内的购物金额和付款金额，然后要以以十进制形式显示购物金额、付款金额和找零金额，若付款金额小于购物金额则蜂鸣5s。第3章 基本原理本题目是设计简易售货机，解决的问题也并不复杂，仔细研究主要集中在两个核心问题上：（1）将拨码开关控制的二进制的输入转化为十进制并用数码管显示。（2）对两个二进制输入做减法运算，结果也用数码管输出。（3）减数大于被减数时蜂鸣器工作5s。针对于以上的问题，首先是根据二进制转化为十进制关系写出真值表，从而得到逻辑表达式，通过组合逻辑电路将二进制数转化为十进制，此时，可以创建缺省符号简化电路。因为要做减法运算，为了得到四位减法器，利用74283四位超前进位加

4、法器，将一个输入端与另一个输入端的补码进行相加即可实现，补码由反相器得到。其次，考虑到如果当被减数的付款金额小于购物金额时的情况，在输入端口利用7485四位数字比较器，在正常情况下不影响差值结果，如果被减数小于减数，无论输入为多少其结果皆为0，同时蜂鸣器工作5s。最后，我们要使购物金额，付款金额，找零金额在6个数码管中分别显示出来。第4章 参数设计及运算4.1二进制转化为十进制根据要求用4位数字开关（S1，S2，S3，S4）控制两个数码管（共八个引脚：十位S4S3S2S1X3X2X1X0Y3Y2Y1Y00000000000000001000000010010000000100011000000

5、11010000000100010100000101011000000110011100000111100000001000100100001001101000010000101100010001110000010010110100010011111000010100111100010101X3,X2,X1,X0, 个位 Y3,Y2,Y1,Y0）可得真值表如下：根据真值表写出逻辑表达式： 表示十位 : X3=0 个位: Y3=S2S3S4 X2=0 Y2=S2S3+S3S4 X1=0 Y1=S2S4+S2S3S4 X0=(S2+S3)S4 Y0=S1根据逻辑表达式画出组合逻辑电路图如下：创建缺

6、省符号得到如下模块：以使电路更为精简。4.2两个输入端做减法运算为了得到两个四位二进制输入相减的效果，可利用74283四位超前进位加法器，将一个输入端和另一个输入端的补码进行加法即可。购物金额的四位输入端（PRICE3,PRICE2,PRICE1,PRICE0）作为减数，要进行补码运算,付款金额的四位输入端（PAY3，PAY3，PAY2，PAY1）作为被减数，找零四位输入端为（SUM4,SUM3,SUM2,SUM1）作为差值。74283的功能表如下：此部分电路图如下：4.3加入比较器考虑到如果当被减数的付款金额小于购物金额时的情况，在输入端口利用7485四位数字比较器，在正常情况下不影响差值结

7、果，如果被减数小于减数，无论输入为多少其结果皆为0。比较器的八位输入分别是购物金额和付款金额，7485有三个输出端口： ALBO（PRICEPAY)当购物金额PRICE小于付款金额PAY时，有ALBO（PRICEPAY）端口输出高电平1，购物金额PRICE大于或等于付款金额PAY时，有ALBO（PRICEPAY）端口输出低电平0，此时AGBO输出1，连接蜂鸣器模块，可完成蜂鸣，再让输出端ALBO分别与找零金额的每个输出端口相与，即可达到要求的目的。7485的真值表如下：该部分电路图如下：4.4蜂鸣器当付款金额小于购物金额的话，蜂鸣器报警五秒钟结束，本设计利用74160十六进制计数器控制时间。7

8、4160为同步十六进制计数器，通过时钟信号触发从零开始计数，计到十五，进位端输出高电平同时状态回到零重新计数。芯片有异步置零端和异步置位，因此可以改造成小于十六进制的任意进制计数器。7485的AGBO输出端，既与74160的CLRN（异步置零端）相连，又和74160进位取反后的输出相与后接蜂鸣器。当付款小于购物时，AGBO输出1与进位取反相与为1，即蜂鸣器开始响。计数器开始工作，5秒之后，进位端输出为1，取反为0，与时钟信号相与为0，计数器停止工作，同时蜂鸣器停止蜂鸣。计数器本次设计用1HZ的时钟频率，用一个74160接成5进制计数器，进位端取反与时钟信号相与，接到74160的时钟信号输入端口

9、。当有进位时，即进位输出为1时，取反为0，与时钟信号相与后仍然是0。相当于没有时钟信号的输入，74160停止工作，计数停止。从开始到计数停止时间为5秒。74160真值表如下：蜂鸣器控制电路图如下：4.5设计总电路图为：PRICE0、PRICE1、PRICE2、PRICE3，四位数字拨码开关表示物品的购物金额PAY0、PAY1、PAY2、PAY3，四位数字拨码开关表示物品的付款金额L7、L6、L5、L4、L3、L2、L1、L0，表示物品的购物金额的数码管输出端M7、M6、M5、M4、M3、M2、M1、M0表示物品的付款金额的数码管输出端 N7、N6、N5、N4、N3、N2、N1、N0，表示物品的

10、找零金额的数码管输出端4.6 波形仿真图（1）二进制转化为十进制组合逻辑电路仿真：合并后的十进制显示：( 2 ) 总电路仿真：下图为了仿真直观，没有将高电平输入端K1-K6输入波形图这里随意给出了几组数据，代表了付款金额等于购物金额，付款金额小于购物金额，付款金额大于购物金额等三种情况。第5章 管脚锁定及硬件连线1.控制购物金额的4位数字开关：PRICE0=PIN39， PRICE1=PIN40， PRICE2=PIN41， PRICE3=PIN44 控制付款金额的4位数字开关：PAY0=PIN45， PAY1=PIN46， PAY2=PIN47， PAY3=PIN532.显示购物金额的两个4

11、位数码管：L7=PIN148，L6=PIN147，L5=PIN144，L4=PIN143 L3=PIN142，L2=PIN141，L1=PIN140，L0=PIN139 显示付款金额的两个4位数码管:M7=PIN196，M6=PIN195， M5=PIN193， M4=PIN192 M3=PIN191， M2=PIN190， M1=PIN189， M0=PIN187 显示找零金额的两个4位数码管：N7= PIN136N，N6=PIN135，N5=PIN134，N4=PIN 133 N3=PIN132，N2= PIN 131，N1=PIN 128，N0=PIN1276个数码管的位控位： K1=P

12、IN94,K2=PIN95,K3=PIN96,K4PIN97,K5=PIN99,K6=PIN1003.时钟信号：SHIZHONG=PIN75, 蜂鸣器：FENGMING=384,其中显示付款金额的数码管需要连线，在试验箱上的对应分别是：3D0=PIN187，3D1=PIN189,3D2=PIN190,3D3=PIN191,3D4=PIN192,3D5=PIN193,3D6=PIN195,3D7=PIN196蜂鸣器：PIN75=21（1HZ时钟输入）第6章 课程设计总结就要结束这一周的课程设计了，可以说是度过了紧张又充实的四天半。但看到自己努力完成的设计任务报告书，感到的是更多的快乐和自豪。拿到

13、自己的任务书，简易售货机的题目赫然纸上，万事开头难，自己一时没有什么想法。不过经过仔细的分析，把核心的问题分为三个，然后就这三个问题一一攻破。在解决第一个问题时，将二进制转化为十进制的问题有过两个想法。一个就是利用真值表组合逻辑电路，其二是用比较器判断出是否大于九，分开十位和个位。最后出于电路简单明了的原因用了组合逻辑电路。第二个问题出在找零时怎么做减法，利用微机原理课上学过的将减数的二进制补码加一，可以将其转化为加法计算出差值来，因为要加一，就将74283的进位标志CIN接入高电平。同时为了考虑到实际中可能会出现付款金额不够支付购物金额的情况，因此加入比较器，使在此情况下找零显示皆为零。第三

14、个问题就是付款小于购物金额时候，蜂鸣器响5s，考虑到数电中学到了74160为同步十六进制计数器，通过时钟信号触发从零开始计数，计到十五，进位端输出高电平同时状态回到零重新计数，而本设计只需把74160接成五进制计数器。经过这次对于自动售货机的设计，让我对于电路设计的基本步骤及原理等有了更深更具体的了解，不再是纸上谈兵的讨论，而是要付诸实践的去尝试和检验。在这样的过程中，不断的进步与创新。在这过程中EDA显现出了强大的优势，虽然是第一次接触，但它给设计所带来的方便快捷，使我对它产生了浓厚的兴趣。这样也为以后的课设或毕业设计等打好了基础。课设顺利的结束了，不但学会了EDA软件并能自己独立使用，还增

15、强了自己独立思考的能力，学会将课本上的知识扩展为自己运用的解决问题的办法。在连接实验箱的时候，也检验了自己的动手操作能力，或许一个微小的失误就会导致自己的实验失败。理论的成功更需要实践去检验。最后，对于在这次课设过程中给予自己悉心指导与帮助的老师，和探讨过问题的同学，表示感谢。参考文献1、数字电子技术基础.常丹华主编.电子工业出版社.2011年10月出版引用自P.211-P.215，2、EDA课程设计B指导书燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象 （有 无）该生依赖他人进行设计情况 （有 无）平时成绩： 指导教师签字： 2012 年 12 月 14 日图面及其它成绩：答辩小组评语：设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。 设计合理，实现设计要求。 实现了大部分设计要求。 没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。 答辩成绩： 组长签字： 2012 年 12 月 14 日课程设计综合成绩：答辩小组成员签字： 2012年 12 月 14 日 共 页 第 页