自动售邮票机的课程设计.docx
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自动售邮票机的课程设计
河南理工大学
数
电
课
程
设
计
系别:
电气工程系
班级:
电信本08-2班
姓名:
李敬
学号:
320808030206
指导老师:
自动出售邮票机电路的设计
一.设计参数:
1.每次只允许投入一枚五角或一元的硬币,累计投入一元硬币给出一张邮票,如果投入一元五角硬币,则给出邮票的同时还应找回五角钱。
2.要求用边沿JK触发器和与非门实现,完成状态转换图、卡诺图化简、三个方程(驱动、输出、状态)、逻辑电路图。
二.设计目的:
随着现代社会的发展,人类社会日趋走向一个物质文明社会。
伴随着我国经济的迅速发展,人们生活水平日益提高,人们对各服务行业的自动化程序要求也就越来越高,作为服务行业的自动化装置,已经开始进入到使用单位,自动售货机更是随处可见极大程度上方便了人们的生活。
三.设计要求:
1.分析设计要求,明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,广开思路,构思出各种总体方案,绘制结构框图。
2.确定合理的总体方案。
对各种方案进行比较,以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,敲定可行方案。
3.设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
4.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
四.系统框图:
累加钱数要用数码管显示,显示两位即可。
五.各单元电路的设计:
1.硬币面值识别电路设计
分币仪是将两种硬币(一元、五角),从一个孔投入,从各自的边口落出。
在落出口中的两侧各有一个小孔,一侧装发光二级管D1,另一侧装接收光电三级管T1,在没有硬币通过时。
接收光电三极管有光照射,光电三极管导通,使三极管T2截止;当有硬币通过时,光电三极管瞬间无光照射。
T1截止,三极管T2导通,这时在T2端便产生一个负脉冲,这个负脉冲送给自动售货系统,电路图如下:
2.状态转换表
取投币信号为输入逻辑变量。
投入一枚一元硬币时用A=1表示,未投时A=0。
投入一枚五角硬币用B=1表示,未投入时B=0。
给出邮票和找钱为二个输出变量,分别用Y、Z表示。
给出邮票时Y=1,不给出邮票时Y=0;找回一枚五角硬币时Z=1,不找时Z=0。
假定通过传感器产生的投币信号(A=1或B=1)在电路转入新状态的同时也随之消失,否则将被误认为一次投币信号。
设未投币前电路的初始状态为,投入五角硬币以后为,投入一元硬币(包括投一枚一元硬币和两枚五角硬币人情况)以后为。
因为这样工作中不会出现AB=11的情况,所以与之对应的。
Y、Z均作约束项处理。
状态变换表
3.状态转换图
由状态转换表可知,当己投入一元硬币,再投入一枚五角硬币后电路返回,同时输出为Y=1,Z=0。
即给出一张邮票,但不找钱;如果投入的是一枚一元硬币,则电路也返回,同时输出为Y=1,Z=1。
即给出一张邮票,且找回一枚五角硬币。
因此,电路的状态数M=3己足够。
故可画出如下图所示的状态转换图。
状态转换图
4.卡诺图
令此触发器状态的00,01,10分别代表,,,则从状态转换图或状态转换表即可画出表示电路状态/输出(/YZ,可卡诺图,如下图所示,因为正常工作时不出现=1的状态,所以与之对应的最小项也作约束项处理。
AB
00
01
11
10
00
00/00
01/00
XX/XX
10/00
01
01/00
10/00
XX/XX
00/10
11
XX/XX
XX/XX
XX/XX
XX/XX
10
10/00
00/10
XX/XX
00/11
电路次态/输出(/YZ)的卡诺图
将上图中的卡诺图分解,分别画出,,Y和Z的卡诺图,如下图所示:
AB
00
01
11
10
00
0
0
X
1
01
0
1
X
0
11
X
X
X
X
10
1
0
X
0
卡诺图的分解:
X:
A
00
01
11
10
00
0
1
X
0
01
1
0
X
0
11
X
X
X
X
10
0
0
X
0
Y:
AB
00
01
11
10
00
0
0
X
0
01
0
0
X
1
11
X
X
X
X
10
0
1
X
1
Z:
AB
00
01
11
10
00
0
0
X
0
01
0
0
X
0
11
X
X
X
X
10
0
0
X
1
触发器的选择
因为不同逻辑功能的触发器驱动方式不同,所以不同类型触发器设计出的电路也不一样,为此,在设计具体的电路前必须选定触发器的类型。
选择触发器类型时应考虑到器件的供应情况,并应力求减少系统中使用的触发器种类。
本方案依据设计要求选取了D触发器。
因为电路的状态数M=3,〈3(M)〈,故取触发器的位数为n=2即可。
2.6逻辑电路图
现己选定D触发器,则从前一节的分解卡诺图可写出电路的状态方程,驱动方程和输出方程。
状态方程:
驱动方程:
输出方程:
以上三个方程可画出它的状态转换图,如下所示
00/0000/00AB/YZ
01/00
10/10
10/1110/0001/00
01/10或
10/11
Q1Q0
01/10
00/0000/00
六.自动出售邮票机整体电路设计:
CLK
A
B
Y
3.2电路参数计算
状态方程:
驱动方程:
输出方程:
①若=0,=0。
即原来没投入硬币
当A=0,B=0时。
Y=0,Z=0.
那当不投入硬币时,不给邮票也不找钱。
当A=0,B=1时,Y=0,Z=0
那当投入一枚五角硬币时,不给邮票,也不找钱。
当A=1,B=0时,Y=0,Z=0
即当投入一格一元硬币时,不给邮票,也不找钱。
当A=1,B=1时,Y=1,Z=0
那当投入一枚一元硬币和一枚五角硬币时,给出一张邮票,但不找钱。
②若=1,=0。
即原来已经投入一枚一元硬币
当A=0,B=0时。
Y=0,Z=0.
那当不投入硬币时,不给邮票也不找钱
当A=0,B=1时,Y=1,Z=0
那当再投入一枚五角硬币时,给出一张邮票,但不找钱。
当A=1,B=0时,Y=1,Z=1
那当再投入一枚一元硬币时,给出一张邮票。
并找回一枚五角硬币,电路回到初始状态。
3.3整机电路性能分析
该电路较为完整,功能也比较齐全,当投入硬币时。
有数码显示所投入的钱数,若投入的钱数足够,将会自动给出一张邮票,找回所剩余的钱,并有指示灯提示给出邮票和找钱。
同时该电路能够完成自启动,回到初始状态。
当电路进入无效状态11以后,在无输入信号的情况下(即AB=00)不能自行返回有效循环,所以不能自启动。
当AB=01或AB=10时,电路在时钟信号作用下虽然能返回有效循环中去,但收费结果是错误的。
因此,在开始工作时应在异步置零端上加入低电平信号将电路置为00状态。
七.体会与总结:
课设的过程是艰辛的,但是收获是巨大的。
首先,我们再一次的加深巩固了对已有的知识的理解及认识;其次,我们第一次将课本知识运用到了实际设计,使得所学知识在更深的层次上得到了加深。
再次,因为这次课程设计的确在某些方面存有一定难度,我们无论是搜集、整理材料,还是判别逻辑关系,做状态转换。
这对我们来讲都是一种锻炼,培养了我们理论与实际问题相结合的能力以及自学、查阅搜集资料的能力;再有,状态转换和卡诺图化减中,我曾经面临过失败、品味过茫然,但是最终我们还是坚持下来了,这就是意志、耐力上的胜利,在今后的日子里,它必将成为我们的宝贵财富。
参考文献
[1]《实用电路精选》化学工业出版社
[2]《数字电子技术基础》高等教育出版社
[3]《电子线路实验》浙江大学出版社
[4]《模拟与数字电路基础实验》复旦大学出版社
[5]《设计逻辑实验技术》北京邮电大学出版
[6]《电子系统设计》高等教育出版社
[7]《电子技术选修实验》清华大学出版社
[8]《数字电路与逻辑设计》清华大学出版社
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