數(shù)電課程設計-自動電子售票機

課程設計課程名稱電子技術綜合設計與實踐題目名稱自動電子售票機_學生學院專業(yè)班級_學號學生姓名_指導教師___20年月日廣東工業(yè)大學課程設計任務書題目名稱電子技術綜合設計與實踐學生學院專業(yè)班級姓名學號一、課程設計的內容1〕利用邏輯器件設計自動電子售票機，售票機的主要功能模塊有：顯示模塊：顯示票面值、票數(shù)，應找回的錢與已找回的錢的差值，1元幣的數(shù)目、2元幣的數(shù)目、5元幣的數(shù)目；票價與幣值設定模塊：用不同的開關分別表示1元票、2元票、5元票、1元幣、2元幣、5元幣；計算模塊：用計數(shù)器、乘法器、數(shù)值比擬器、鎖存器等實現(xiàn)需要的各種數(shù)值的計算與保存。2〕利用DE2板對所設計的電路進行驗證。

3〕總結電路設計結果二、課程設計的要求與數(shù)據(jù)1.售賣的票共有3種，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那種票；2.用1個按鍵表示表示購置票的數(shù)量，按1次數(shù)量加1；3.用1個LED顯示買票的總票數(shù)，用1個LED顯示投入總錢數(shù)；4.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，每個按鍵可以按屢次，表示投入此種面值錢幣的數(shù)量，5.用3個LED分別顯示各種幣的數(shù)量；6.當投入的錢不夠的時候，用1個綠燈亮來表示，同時用LED顯示所缺的錢數(shù)額；當投入的錢到達或者超過所需的金額時，用1個紅燈亮，并閃爍〔可閃爍一分鐘〕，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〔一〕設計思路1.學習要求：復習鎖存器、全加器、數(shù)值比擬器以及十進制加/減計數(shù)器的工作原理，分析與設計時序控制電路。畫出自動電子售票機的整機邏輯電路圖，掌握自動電子售票機的工作原理及其設計方法，并對各種元器件的功能和應用有所了解。并能對其在電路中的作用進行分析。例如：全加器74LS283、數(shù)值比擬器74LS85、RS鎖存器74LS279以及十進制同步加/減計數(shù)器74LS192，乘法器模塊mult4等。2.設計思路設定一個清零控制，用于去除上一次售票的顯示，高電平清零?？梢杂面i存器鎖存不同種類票的面額。投入錢幣的面值總額可以用全加器累加得到。數(shù)值比擬器可以用來判斷購票的錢幣面值總額是否到達票款的總額。由于DE2板上僅提供50MHz和27MHz的時鐘，需設定lpm_counter分頻器〔或者74LS292、74LS56分頻器〕對系統(tǒng)時鐘進行分頻，再結合計數(shù)器得到0.5秒的時間長度?！捕衬M仿真使用QUARTUSII軟件，用原理圖輸入方法，進行編譯，仿真?！踩诚螺d模擬仿真結果正確后，結合實驗板設置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結果正確后下載到相應芯片中?！菜摹硨嶒灲Y果驗證下載完成后，在實驗板上驗證結果。四、課程設計進程安排序號設計各階段內容地點起止日期1實驗資料搜索圖書館、宿舍2實驗電路圖設計教室、宿舍3硬件模擬仿真及調試教室4結果驗證及檢查教室五、應收集的資料及主要參考文獻1.閻石.數(shù)字電子技術.高等教育出版社,2006.2.廖日坤.CPLD/FPGA嵌入式應用開發(fā)技術白金手冊.中國電力出版社，2005.3.何希才.常用集成電路簡明速查手冊.國防工業(yè)出版社，2006.4.李洪偉.基于QuartusII的FPGA/CPLD設計.電子工業(yè)出版社，2006.5.周潤景.基于QuartusII的FPGA/CPLD數(shù)字系統(tǒng)設計實例.電子工業(yè)出版社，2007.發(fā)出任務書日期：年月日指導教師簽名：方案完成日期：年月日基層教學單位責任人簽章：主管院長簽章：目錄139101設計任務及要求 -1-252001.1設計的主要任務 -1-67031.2設計任務目的 -1-76161.3設計任務要求 -2-137762原理與模塊介紹 -3-234942.1功能概況 -3-235832.2功能實現(xiàn)的原理 -4-36702.2.1整體電路圖 -4-262.2.2購票模塊 -4-273982.2.3投幣模塊 -5-74962.2.4比擬模塊 -6-210933方案的實現(xiàn) -8-83413.1設計思想 -8-148133.2設計流程 -8-156623.2.1做好準備工作 -8-301233.2.2分模塊進行設計 -8-135923.3.3上機畫圖 -9-275384測試步驟及實驗結果 -10-70594.1測試步驟 -10-154144.2實驗現(xiàn)象 -10-19304.3功能分析 -10-82594.4測試結果 -11-78455結論與問題討論 -12-245215.1完成設計要求的程度 -12-260335.2存在的缺乏及改良思路 -12-157305.3收獲及心得體會 -12-26999參考文獻 -12-1設計任務及要求1.1設計的主要任務〔1〕利用邏輯器件設計自動電子售票機，售票機的主要功能模塊有：顯示模塊：顯示票面值、票數(shù)，應找回的錢與已找回的錢的差值，1元幣的數(shù)目、2元幣的數(shù)目、5元幣的數(shù)目；票價與幣值設定模塊：用不同的開關分別表示1元票、2元票、5元票、1元幣、2元幣、5元幣；計算模塊：用計數(shù)器、乘法器、數(shù)值比擬器、鎖存器等實現(xiàn)需要的各種數(shù)值的計算與保存?！?〕利用DE2板對所設計的電路進行驗證。

〔3〕總結電路設計結果1.2設計任務目的為了加深學生對數(shù)字電子技術的認識，提高學生的課程設計水平，加強學生的實驗能力，學校開了“電子技術綜合設計與實踐”課程。設計的任務為：〔1〕利用各種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1.3設計任務要求1.售賣的票共有3種，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那種票；2.用1個按鍵表示表示購置票的數(shù)量，按1次數(shù)量加1；3.用1個LED顯示買票的總票數(shù)，用1個LED顯示投入總錢數(shù)；4.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，每個按鍵可以按屢次，表示投入此種面值錢幣的數(shù)量，5.用3個LED分別顯示各種幣的數(shù)量；6.當投入的錢不夠的時候，用1個綠燈亮來表示，同時用LED顯示所缺的錢數(shù)額；當投入的錢到達或者超過所需的金額時，用1個紅燈亮，并閃爍〔可閃爍一分鐘〕，同時用LED顯示應找回給用戶的錢數(shù)額。2原理與模塊介紹2.1功能概況電路共分三大模塊，每個模塊分別設有2-3個功能，總體功能框架如圖1所示：自動電子售票機自動電子售票機〔三〕比擬模塊〔三〕比擬模塊〔二〕投幣模塊〔一〕購票模塊〔二〕投幣模塊〔一〕購票模塊用紅燈提示付款情況用綠燈提示所差余額比擬并顯示差額或找余三個按鈕對應三種幣值數(shù)碼管顯示投錢幣數(shù)量數(shù)碼管顯示購票數(shù)量一個按鈕選擇購票數(shù)量三個開關對應選票單價用紅燈提示付款情況用綠燈提示所差余額比擬并顯示差額或找余三個按鈕對應三種幣值數(shù)碼管顯示投錢幣數(shù)量數(shù)碼管顯示購票數(shù)量一個按鈕選擇購票數(shù)量三個開關對應選票單價圖1總體功能框圖“購票模塊”使用了三個撥碼開關實現(xiàn)選票，票的單價分別為1元、2元和5元，一個撥碼開關實現(xiàn)購票數(shù)量的增加，另外通過8fadd加法器74175存放器以及74185實現(xiàn)8421BCD碼的數(shù)制轉換顯示顯示購票數(shù)量?！巴稁拍K”使用了三個按鈕、8fadd加法器、74283加法器、74175存放器以及74185實現(xiàn)8421BCD碼的數(shù)制轉換顯示電路，實現(xiàn)了投入錢幣數(shù)量以及總額統(tǒng)計功能?！氨葦M模塊”使用了兩片74LS85接成的8位數(shù)值比擬器、8fadd加法器、和門電路，實現(xiàn)了比擬投入錢幣總額和選票總額并給予提示等功能。2.2功能實現(xiàn)的原理整體電路圖自動電子售票機整體電路圖如圖2所示：圖2自動電子售票機電路2.2.2購票模塊“購票模塊”電路如圖3所示。使用了8fadd加法器、74175存放器和一系列門電路，實現(xiàn)統(tǒng)計購票總額，票數(shù)，并通過74185實現(xiàn)數(shù)制轉換，并顯示出來。圖3“購票模塊”電路2.2.3投幣模塊“投幣模塊”電路。如圖4所示，使用了8fadd加法器、74175存放器和一系列門電路，實現(xiàn)統(tǒng)計投入錢幣總額，由門電路構成的“數(shù)制轉換顯示電路”顯示出來。圖4“投幣模塊”電路投入錢幣的面值分別為1元、2元和5元，分別由三個按鈕輸入。按下按鈕，通過門電路把對應的數(shù)值輸入8fadd加法器進行累加，輸出數(shù)值后由74175存放器保存前一次輸入，待有下一個數(shù)值輸入，即可再次累加，通過顯示電路顯示出來。用74185實現(xiàn)數(shù)制轉換顯示電路，與“購票模塊”的顯示電路功能相同。2.2.4比擬模塊“比擬模塊”電路。如圖6所示，使用了8mcomp數(shù)值比擬器、8fadd加法器以及門電路，實現(xiàn)了余額顯示、欠費狀態(tài)顯示和提醒等功能。圖5“比擬模塊”電路電路設計分析：需用指示燈顯示的購置結果有兩種：欠費和找零。此時要用到數(shù)值比擬器來判斷票總額和錢總額的大小。當票總額比投入的錢總額小時，用付費總額減去票價總額〔加上票價總額的補碼〕；當票價總額比投入的付費總額大時，用票價總額減去付費總額〔加上付費總額的補碼〕。同時，使用數(shù)值比擬器的輸出端驅動欠費提示燈〔綠燈〕和找零提示燈〔紅燈〕。3方案的實現(xiàn)3.1設計思想自動電子售票機，設計要求的功能包括，顯示：已選票的數(shù)量、票價的總額、投入錢幣數(shù)量、欠費提醒和顯示、余額和找零提醒和顯示。選擇和顯示數(shù)值，需要編碼器和顯示器；計算票和錢的總額，需要加法器和存放器；顯示購置結果，需要數(shù)值比擬器、加法器和顯示譯碼器；找零閃爍提示，需要分頻器和計數(shù)器。查找74系列的各種芯片，找出適合芯片的邏輯功能和管腳排布，在紙上畫出電路草圖，逐個模塊進行理論驗證。3.2設計流程3.2.1做好準備工作認真閱讀設計任務要求，列出需要實現(xiàn)的功能，并結合成模塊，列出各個模塊框圖〔圖1〕。統(tǒng)計每個模塊所需使用到的芯片，了解各個芯片管腳的接法和用途。3.2.2分模塊進行設計遵循操作順序來設計電路。由輸入操作――分析計算――輸出，把芯片的管腳一一連接起來。檢查各連線是否有誤，再把芯片排列整齊。最后，把各模塊的輸出和輸入連接起來。3.3.3上機畫圖在實驗室應用Quartus軟件，將完整電路輸入進行檢查，修正，主要是連線〔結點〕問題。檢查無誤后編譯和分配管腳。4測試步驟及實驗結果4.1測試步驟把整體電路編譯并下載到DE2，輸入多組票值和錢幣值，對照課程設計要求檢查輸出值。4.2實驗現(xiàn)象編譯時出現(xiàn)錯誤警告，經檢查發(fā)現(xiàn)是結點粘連，造成多信號輸入。是繪制問題，改正后即正常運行。4.3功能分析1、自動電子售票機總共使用了八個數(shù)碼管，顯示的數(shù)值類型如圖7所示：票數(shù)5元幣數(shù)2元幣數(shù)1元幣數(shù)差額或找余零票價總額票數(shù)5元幣數(shù)2元幣數(shù)1元幣數(shù)差額或找余零票價總額圖6數(shù)碼管分配圖2、自動電子售票機總共使用了4個撥碼開關和4個按鈕，功能如圖8所示：清零2元幣1元幣復位票數(shù)5元幣5元票2元票1元票清零2元幣1元幣復位票數(shù)5元幣5元票2元票1元票SW17SW16SW15KEY3SW13KEY2KEY1KEY0SW9圖7開關和按鈕的功能4.4測試結果SW13=1,買票1元4張，2元2張，5元2張，共18元〔在票價總額中顯示“18”，票數(shù)顯示“8”路燈亮，差額顯示“18”?！?。付款按KEY2，5次，KEY1,2次，KEY0,2次，共19元〔在投入錢幣幣數(shù)中分別顯示“5”“2”“2”，紅燈閃爍，找零顯示“1”〕。5結論與問題討論5.1完成設計要求的程度該設計完成了設計要求的功能，并人性化實現(xiàn)。5.2存在的缺乏及改良思路※缺乏：電路使用的芯片較多，連線繁雜，不便于制造人員閱讀電路結構?！牧迹撼巡捎脤ΨQ式結構盡量簡化電路外，在今后實踐中不斷探索，以簡化接線、減少芯片使用量。5.3收獲及心得體會初步見識了電子產品