自動電子售票機的設計.doc

課程設計任務書課程設計任務書 一 課程設計的內(nèi)容 完成自動電子售票機的設計任務 二 課程設計的要求與數(shù)據(jù) 設計要求包括 1 售賣的票共有 3 種 每種的單價用 1 個 LED 顯示 假設面額分別為 9 元 8 元 5 元 2 用 3 個按鍵分別代表這 3 種面額的票 按下按鍵就表示選中該種面額的票 每個按鍵 可以按多次 按鍵的次數(shù)表示欲購買該種面額票的數(shù)量 3 用 3 個按鍵 分別代表投入的錢幣的面值 共有 3 種情況 1 元 2 元 5 元 每個按 鍵可以按多次 按鍵的次數(shù)表示投入該種面值錢幣的數(shù)量 4 當投入的錢不夠的時候 用 1 個紅燈亮來表示 同時用 LED 顯示所缺的錢數(shù)額 當 投入的錢達到或者超過所需的金額時 用 1 個綠燈亮來表示 同時用 LED 顯示應找 回給用戶的錢數(shù)額 三 課程設計應完成的工作 1 利用各種電子器件設計自動電子售票機 2 利用 DE2 板對所設計的電路進行驗證 3 總結電路設計結果 撰寫課程設計報告 四 課程設計進程安排 序號設計各階段內(nèi)容地點起止日期 1 選擇課程設計題目 分析題目要求及熟悉實驗 軟件 實驗 2 號樓 214 星期一 2 查閱資料 提出設計方案并討論 設計電路 實驗 2 號樓 214 星期二 3 進行原理圖輸入并調(diào)試電路 實驗 2 號樓 214 星期三 4 調(diào)試電路 改進 實驗 2 號樓 214 星期四 5 下載并檢查 實驗 2 號樓 214 星期五 6 撰寫報告宿舍星期六 五 應收集的資料及主要參考文獻 1 閻石主編 數(shù)字電子技術基礎 第五版 M 北京 高等教育出版社 200605 2 謝云 劉冰茹 易波 王春茹 現(xiàn)代電子技術實踐課程指導 機械工業(yè)出版社 200301 3 華成英 董詩白 模擬電子基礎基礎 清華大學 200605 發(fā)出任務書日期 2009 年 10 月 23 日 指導教師簽名 計劃完成日期 2009 年 10 月 30 日 基層教學單位責任人簽章 主管院長簽章 摘 要 此次實驗主要是運用 EDA 技術設計出來的一個簡單的自動售票系統(tǒng) 主要 內(nèi)容包括 設計的整體思路方案 目的和要求 設計原理 各模塊的分部介紹 設計電路圖 實驗數(shù)據(jù)的處理 實驗心得體會等 本報告的試驗平臺為 Quartus II 實驗所用的元器件以 74LS 系列大 中 小規(guī)模集成電路為主 能 夠進行正確的仿真并下載到 DE2 板上進行成功的驗證 基本實現(xiàn)了售票系統(tǒng)的 基本功能 關鍵詞 自動售票系統(tǒng) EDA 技術 數(shù)值累計和數(shù)位比較 數(shù)制轉換 目 錄 1 設計任務目的及要求設計任務目的及要求 5 1 1 設計目的 5 1 2 設計要求 5 2 設計方案設計方案 5 2 1 設計功能面板 5 2 2 各模塊設計構思 5 3 方案的實現(xiàn)方案的實現(xiàn) 6 3 1 選票模塊 6 3 2 票價累計模塊 7 3 3 投幣累計模塊 7 3 4 比較模塊 8 3 5 差額計算模塊 8 3 6 進制裝換輸出模塊 9 4 測試步驟及實驗結果測試步驟及實驗結果 10 4 1 測試電路 10 4 2 實驗結果 10 5 結論與問題討論結論與問題討論 10 5 1 遇到的問題及改正 10 5 2 收獲和心得 10 參考文獻參考文獻 10 附錄附錄 11 1 設計任務目的及要求設計任務目的及要求 1 1 設計目的設計目的 此次設計實驗的目的是幫助學生更好的掌握電子設計的方法 加深對 74LS 系類芯片 的認識 要求學生在經(jīng)過這次訓練之后 提高分析問題的能力 了解電子設計的方法 懂 得通過查找資料 獨立完成要求的電子設計 1 2 設計要求設計要求 設計要求包括 1 售賣的票共有 3 種 每種的單價用 1 個 LED 顯示 假設面額分別為 9 元 8 元 5 元 2 用 3 個按鍵分別代表這 3 種面額的票 按下按鍵就表示選中該種面額的票 每個按鍵 可以按多次 按鍵的次數(shù)表示欲購買該種面額票的數(shù)量 3 用 3 個按鍵 分別代表投入的錢幣的面值 共有 3 種情況 1 元 2 元 5 元 每個按 鍵可以按多次 按鍵的次數(shù)表示投入該種面值錢幣的數(shù)量 4 當投入的錢不夠的時候 用 1 個紅燈亮來表示 同時用 LED 顯示所缺的錢數(shù)額 當 投入的錢達到或者超過所需的金額時 用 1 個綠燈亮來表示 同時用 LED 顯示應找 回給用戶的錢數(shù)額 2 設計方案設計方案 2 1 設計功能面板設計功能面板 HEX4 HEX3 HEX2 HEX1 HEX0 票的單價 投入貨幣與票價總額的差值 投入貨幣的總額 sw3 sw2 sw1 sw0 key4 key3 key2 key1 清零 9 8 5 票數(shù) 5 元 2 元 1 元 LEDR 紅燈 當投入的貨幣總額小于總票價的時候亮 LEDG 綠燈 當投入的貨幣總額大于或等于總票價的時候亮 2 2 各模塊設計構思各模塊設計構思 1 選票模塊 這個模塊要使用三個撥動鍵分別代表 5 元 8 元 9 元 和一個按鍵代表買票的數(shù)量 將代 表要購買的票的單價的鍵 sw2 1 0 向上撥起 數(shù)碼管 Hex4 顯示所選擇的票的單價 然后按按鍵 key4 按一下代表買一張 此處計劃使用一個 7447 芯片 并將輸入傳送到累 計模塊 2 投幣模塊 用三個按鍵 key3 key2 key1 代表 5 元 2 元 1 元貨幣 按一下代表存入一個相應的貨 幣 數(shù)碼管 Hex0 Hex1 顯示兩位的十進制數(shù) 代表投入貨幣的總額 將輸入傳送到累計電路 預計使用兩片 7447 和三片 74185 組合顯示結果 3 累計模塊 作出兩個累計模塊 分別計算票的總額和投入貨幣總額 并分別將結構送入差額計算模塊 預計每個累計模塊使用一片 8fadd 和兩片 74175 4 差額計算模塊 使用一片 8mcomp 對兩個總額進行計算 然后對較小的數(shù)進行求補 再把所求與較大的數(shù) 用 8fadd 加和 的到的結果即為差額 用兩片 7447 和三片 74185 配合兩個數(shù)碼管 Hex2 Hex3 顯示出來 3 方案的實現(xiàn)方案的實現(xiàn) 3 1 選票模塊選票模塊 1 模塊要求 選擇票的單價 票價顯示數(shù)碼管出現(xiàn)相應的數(shù)字 并把所選擇的票價傳送到票價累計模塊 2 根據(jù)要求列出真值表 其中 x y z 分別為 9 8 5 的選擇端 ABCD 是數(shù)碼管的輸入端 列出所需情況的真值 表 XYZABCD 0000000 1001001 0100001 0011010 3 寫出表達式 A X Z B 0 C Z Z X Y 4 畫出電路圖如圖 1 圖 1 選票模塊電路圖 3 2 票價累計模塊票價累計模塊 由 3 1 分析可知 將 ABCD 位置變換成 DCBA 恰好對應 9 8 5 的二進制表示因此 直 接將 ABCD 如圖所示輸入累計模塊 模塊如圖 2 所示 圖 2 票價累計模塊 票數(shù)選擇按鍵和兩片 74175 的脈沖輸入連接 每按一次票數(shù)按鍵 74175 將保存的數(shù)據(jù)送 入 8fadd 與 DCBA 相加 所得結果再次送回 74175 并從 74175 的輸出端輸出 進入下個模 塊 清零按鍵連接 74175 的清零端 按下按鍵即可清零 3 3 投幣累計模塊投幣累計模塊 該模塊的累計元件與票價累計模塊類似 運用一片 8fadd 和兩片 74175 不同之處是投幣 累計模塊的輸入端有三個按鍵 分別代表 1 2 5 元 現(xiàn)用 XYZ 代表 1 2 5 用 ABCD 代 表輸入端 且注意到按鍵在按下時 輸入低電平 可得如下真值表 XYZABCD 1110000 0111000 1010100 1101010 由真值表得出 A XY B Y C Z D 0 畫出電路圖如下 將 ABCD 輸入累計模塊 將三個輸入端用與門連接起來 結果送入 74175 的脈沖端 當按下 1 2 5 按鍵的其中一個 送入一個脈沖 累計模塊加一個相應的數(shù) 圖 3 投幣累計模塊 3 4 比較模塊比較模塊 此模塊較為簡單 將投幣累計模塊的結果和票價累計模塊的結構送入 8mcomp 進行比較 當 投入貨幣總額大于或等于票價總額亮綠燈 否則亮紅燈 實現(xiàn)模塊如圖 4 所示 圖 4 比較模塊 3 5 差額計算模塊差額計算模塊 將 8mcomp 的 AGTB 端口與投入貨幣的總額進行異或 將 AEQB ALTB 的結果與票價總額進行 異或 當投入貨幣總額大于票價總額時 AGTB 1 AEQB ALTB 0 否則 AGTB 0 AEQB ALTB 1 由于異或門的功能 A 1 A A 0 A 通過比較器和異或門的組合 可 將兩個比較的數(shù)中較小的一個求補 用一片 8fadd 將兩數(shù)相加 即可實現(xiàn)大數(shù)減小數(shù)的目 的 得到差額 電路圖實現(xiàn)如圖 5 所示 圖 5 差額計算模塊 3 6 進制裝換輸出模塊進制裝換輸出模塊 此模塊用三個 74185 進行組合連接 即可實現(xiàn)二進制數(shù)裝換成十進制數(shù)的目的 用兩個 7447 配合數(shù)碼管 Hex2 Hex3 顯示結果 電路圖如圖 6 所示 圖 6 數(shù)制裝換輸出模塊 4 測試步驟及實驗結果測試步驟及實驗結果 4 1 測試電路測試電路 1 在 Quartus II 軟件平臺上新建一個新的工作區(qū) 建立一個新的文件 按設計的電路 畫出完整的電路圖 保存并進行編譯 2 編譯完成后 分配管腳 然后下載到 DE2 板 3 若與設計要求不同 則重新分析檢查電路圖 找出錯誤并改正 重新下載到 DE2 板 上進行驗證 4 2 實驗結果實驗結果 電路基本實現(xiàn)了題目的要求 各顯示管能夠按預計的情況正確的顯示結果 無故障 5 結論與問題討論結論與問題討論 5 1 遇到的問題及改正遇到的問題及改正 1 錯誤情況 單價顯示管不能顯示正確的票價 錯誤原因 邏輯門使用錯誤 改正 調(diào)整邏輯門 2 錯誤情況 差額顯示管顯示數(shù)據(jù)出錯 錯誤原因 比較電路連線錯誤 改正 調(diào)整電路的連線 5 2 收獲和心得收獲和心得 在本次實驗的過程中 根據(jù)任務書的要求 查找資料 設計了電路的方案 在差額計算 模塊 投幣模塊 選票模塊 均有幾種可實行的方案 分析之后 選擇最簡單的實現(xiàn)方式 在設計過程中 由于對電子芯片的了解較為淺顯 在設計的一開始 使用了相當多的芯片 通過查找資料和與同學老師的探討過程中 找出初始電路圖中一些部分的簡化芯片 如八 位加法器 8fadd 此次實驗最大的收獲既是明白到準備工作的總要性及其深刻的作用 在以 往的學習 實驗中 往往拿到課題就迫不及待的