自動販賣機(jī)課程設(shè)計

1、課程設(shè)計名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 題 目：基于Multisim12仿真軟件 的自動販賣機(jī)的設(shè)計 學(xué) 期：2013-2014學(xué)年第2學(xué)期專 業(yè)：自動化 班 級：12級3班 姓 名：溫亮 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：謝國民 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計 成 績 評 定 表評定標(biāo)準(zhǔn)評定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評定合格不合格單元電路及整體設(shè)計方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真是否進(jìn)行仿真技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計要求有完成結(jié)果設(shè)計報告格式正確內(nèi)容充實語言流暢標(biāo)準(zhǔn)說明：以上三大項指標(biāo)中，每大項中有兩小 項或三小項合格，視為總成績合格?？偝煽?nèi)掌谀?月 日摘要 本文用JK觸發(fā)器和基本邏輯門電路通過時序電路的設(shè)計方法完成了一種自動販賣機(jī)的設(shè)

2、計，該販賣機(jī)能夠販賣三種商品，每種商品都有相應(yīng)的指示燈顯示所投入的錢是否足夠購買該種商品，同時還具有找零功能。本文給出了設(shè)計中每個模塊的電路圖，并通過Multisim12進(jìn)行了仿真，驗證了結(jié)果的可行性和正確性。關(guān)鍵詞：自動販賣 時序邏輯 JK觸發(fā)器 Multisim12目錄綜述1 1 設(shè)計要求22 方案設(shè)計與分析2 2.1 邏輯抽象3 2.2 各部分單元電路的設(shè)計與分析3 2.2.1 指示燈部分2 2.2.2 商品輸出部分5 2.2.3 找錢部分53 電路設(shè)計電路圖及功能概述8 3.1 電路設(shè)計電路圖8 3.2 各部分元件功能簡述94 電路仿真及95 結(jié)論126 課程設(shè)計體會12附錄13 電路

3、元器件清單13 參考文獻(xiàn)14綜述自動售貨機(jī)是能根據(jù)投入的錢幣自動付貨的機(jī)器。自動售貨機(jī)是商業(yè)自動化的常用設(shè)備，它不受時間、地點的限制，能節(jié)省人力、方便交易。是一種全新的商業(yè)零售形式，又被稱為24小時營業(yè)的微型超市。能分為三種：飲料自動售貨機(jī)、食品自動售貨機(jī)、綜合自動售貨機(jī)。公元1世紀(jì)，希臘人希羅制造的自動出售圣水的裝置是世界上最早的自動售貨機(jī)2。1925年美國研制出售香煙的自動售貨機(jī)，此后又出現(xiàn)了出售郵票、車票的各種現(xiàn)代自動售貨機(jī)。現(xiàn)代自動售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品而異，主要有糖果、飲料、報紙等自動售貨機(jī)。一般的自動售貨機(jī)由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是售貨機(jī)的核

4、心，其主要功能是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計算金額。如果投入的金額達(dá)到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。一般售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計算金額的計算裝置和找錢裝置組成。70年代以來，出現(xiàn)了采用微型計算機(jī)控制的各種新型自動售貨機(jī)和利用信用卡代替錢幣并與計算機(jī)連接的更大規(guī)模的無人售貨系統(tǒng)，如無人自選商場、車站的自動售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現(xiàn)金自動支付機(jī)等。本文通過時序電路設(shè)計的方法設(shè)計了一種簡單地自動販賣機(jī)，它能實現(xiàn)三種商品的販賣。1 設(shè)計要求

5、1、掌握應(yīng)用門電路和觸發(fā)器等實現(xiàn)時序邏輯電路-“自動販賣機(jī)控制系統(tǒng)”的設(shè)計方法，完成礦泉水、茶飲料和咖啡等販賣功能。 2、要求系統(tǒng)能夠自動完成：投幣識別-價格比較-選擇商品-輸出商品和退幣過程。 3、自動販賣機(jī)實際要求：自動販賣機(jī)可投入1元和0.5元兩種硬幣；所售礦泉水為1元，飲料1.5元，咖啡2兩元。當(dāng)錢幣總額超過要買的商品時，可購買商品指示燈亮；按下選擇鍵，輸出商品；購買商品后，系統(tǒng)自動計算剩余錢幣，并找回剩余零錢。2 方案設(shè)計與分析2.1 邏輯抽象輸入變量： A=1：投入一元硬幣 A=0：未投入一元硬幣 B=1：投入五角硬幣 B=0：未投入五角硬幣 C=1：選擇礦泉水 C=0：未選擇礦泉

6、水 D=1：選擇飲料 D=0：未選擇飲料 E=1：選擇咖啡 E=0：未選擇咖啡輸出變量： X=1：礦泉水指示燈亮 Y=1：飲料指示燈亮 Z=1：咖啡指示燈亮 M=1：輸出礦泉水 N=1: 輸出飲料 L=1：輸出咖啡 P=1：找回五角2.2 各部分單元電路的設(shè)計與分析2.2.1 指示燈部分指示燈部分用時序電路實現(xiàn)，用JK觸發(fā)器構(gòu)成電路，分析設(shè)計過程如下a.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表2-1 指示燈部分狀態(tài)轉(zhuǎn)換表SS*/XYZAB00011110S0（00）S0/000S1/000/S2/100S1（01）S1/000S2/100/S3/110S2（10）S2/100S3/110/S0/111S3（11）S3/1

7、10S0/111/因為AB=11時表示同時投兩枚硬幣，不符合現(xiàn)實，所以當(dāng)做約束項處理。狀態(tài)S表示已投入錢數(shù)，以五角為單位。b.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖2-1 指示燈部分狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖c.卡諾圖化簡Q1Q0AB000111100000/00001/000/10/1000101/00010/100/11/1101111/11000/111/1010/10011/110/00/111圖2-2 電路次態(tài)/輸出（Q1*Q0*/XYZ）卡諾圖狀態(tài)方程為 Q1*=Q1A+Q1Q0B+Q1AB+Q1Q0A=Q1（A+Q0B）+Q1(AB+Q0A)Q0*=Q0B+Q0B故驅(qū)動方程為J1=A+Q0B K1=(AB+Q0A)=(

8、A+B)(Q0+A)J0=B K0=（B）=B輸出方程為 X=Q1+Q1A+Q0B Y=Q1Q0+Q0A+Q1B+Q1AZ=Q1A+Q1Q0Bd.邏輯電路圖2.2.2 商品輸出部分方案一：用組合邏輯電路實現(xiàn)a.邏輯真值表CDEXYZMNL100110001010100011001由于三種飲料只能選一種故其他項不考慮。b.邏輯表達(dá)式M=CXN=DYL=EZc.邏輯電路圖方案二：用時序邏輯電路實現(xiàn)具體設(shè)計方法與指示燈模塊電路設(shè)計相似，這里不再贅述。方案比較與選擇： 方案一邏輯關(guān)系簡單，與其他模塊契合性好，故采用方案一。2.2.3 找錢部分a. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表選擇礦泉水（C=1）SS*/PAB00011

9、110S0（00）S0/0S1/0/S2/0S1（01）S1/0S2/0/S3/1S2（10）S2/0S3/1/S3（11）S3/1/選擇飲料（D=1）SS*/PAB00011110S0（00）S0/0S1/0/S2/0S1（01）S1/0S2/0/S3/0S2（10）S2/0S3/0/S0/1S3（11）S3/0S0/1/選擇咖啡（E=1） 根據(jù)現(xiàn)實情況，這時無需找零。b. 卡諾圖化簡選擇礦泉水（C=1）Q1Q0AB000111100000/001/0/10/00101/010/0/11/11111/1/1010/011/1/圖2- 電路次態(tài)/輸出（Q1*Q0*/P）卡諾圖狀態(tài)方程為 Q1*

10、=A+Q1+Q0B=Q1（A+Q0B）+Q11Q0*=Q0B+Q0B故驅(qū)動方程為J1=A+Q0B K1=0J2=B K2=B輸出方程為 P=Q1Q0+Q0A+Q1B選擇飲料（D=1）Q3Q2AB000111100000/001/0/10/00101/010/0/11/01111/000/1/1010/011/0/00/1圖2- 電路次態(tài)/輸出（Q3*Q2*/P）卡諾圖狀態(tài)方程為 Q3*=Q3A+Q3Q2B+Q3AB+Q3Q2A=Q3（A+Q2B）+Q3(AB+Q2A)Q2*=Q2B+Q2B故驅(qū)動方程為J1=A+Q2B K3=(AB+Q2A)=(A+B)(Q2+A)J2=B K2=（B）=B輸出

11、方程為P=Q3Q2B+Q3AB總的輸出方程為 P=Q3Q2B+Q3AB+Q1Q0+Q0A+Q1Bc.電路圖3 電路設(shè)計電路圖及功能概述3.1 電路設(shè)計電路圖3.2 各部分元件功能簡述a.用于模擬硬幣投入的開關(guān)，A為一元，B為五角b.用于模擬商品選擇的開關(guān)，C、D、E分別為礦泉水、飲料、咖啡c.用于模擬可供選擇商品的指示燈d.用于模擬商品輸出e.用于模擬找零輸出f.脈沖發(fā)生器，使電路時刻監(jiān)測輸入的有無4 電路仿真部分仿真結(jié)果如下：5 結(jié)論 本文用JK觸發(fā)器和基本邏輯門電路通過時序電路的設(shè)計方法完成了一種自動販賣機(jī)的設(shè)計，并通過Multisim12仿真驗證了電路的正確性，電路符合設(shè)計要求。6 課程設(shè)計體會在設(shè)計的過程中遇到了很多問題，首先是電路的設(shè)計計算過程較為繁瑣，有好多微妙之處極易出錯且不易查出，其次在畫電路圖的時候由于布線復(fù)雜混亂，一旦出錯很難查出。不過，在克服了這些小小的困難之后，收獲也十分可觀對基礎(chǔ)知識的掌握更加牢固且有一定拓展；對仿真軟件的使用更加熟練自如。附錄電路元器件清單元件個數(shù)74107N4555定時器1開關(guān)510nF電容10.2F電容128.86k電阻152.72k電阻