广工数电课程设计之自动售票机Word文档下载推荐.docx
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三、课程设计应完成的工作
1.利用各种电子器件设计自动电子售票机。
2.利用DE2开发板对所设计的电路进行验证。
3.掌握QuartusII的软件仿真功能。
4.总结电路设计结果，撰写课程设计报告。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
选择课程设计题目，分析题目要求及熟悉实验软件。
实验2号楼212
星期一
2
查阅资料，提出设计方案并讨论，设计电路。
星期二
3
进行原理图输入并调试电路
星期三
4
调试电路、改进，下载并检查
星期四
五、应收集的资料及主要参考文献
应收集的资料：
[1]实现功能所需的芯片型号，引脚图
[2]QuartusII的基本操作
主要参考文献：
[1]阎石主编.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006
[2]谢云等.现代电子技术实践课程指导[M].北京：
机械工业出版社，2003
[3]周誉昌.电工电子技术实验[M].北京：
高等教育出版社，2007
1设计任务及要求
1.1设置任务目的
为了加深学生对数字电子技术的认识，提高学生的课程设计水平，加强学生的实验能力，学校开了“电子技术综合设计与实践”课程。
设计的任务为：
（1）利用各种器件设计自动电子售票机
（2）利用DE2板对所设计的电路进行验证
（3）总结电路设计结果
1.2设计任务要求
（1）售卖的票共有三种，面值分别为3元、5元和8元，每种的单价用1个数码管显示；
（2）用3个拨码开关分别代表这3种面额的票，拨上开关就表示选中那种票；
（3）用1个按键表示购买票的数量，按1次数量加1；
（4）用3个按键，分别代表投入的钱币的面值，共有3种情况：
1元、2元和5元，每个按键可以按多次，表示投入此种面值钱币的数量；
（5）当投入的钱不够的时候，用一个红灯亮来表示，同时用数码管显示所缺的钱数额；
当投入的钱达到或者超过所需的金额时，用1个绿灯亮来显示。
2原理与模块介绍
2.1功能概况
电路共分四大模块，每个模块分别设有2-3个功能，总体功能框架如图1所示：
用彩灯提示付款情况
比较并显示差额
数码管显示投钱币总额
三个按钮对应三种币值
数码管显示购票总额
一个按钮选择购票数量
数码管显示所选面值
三个开关对应选票单价
用绿灯提示取回余额
图1总体功能框图
“选票面值显示模块”使用了三个拨码开关和74185编码器配合门电路实现选择并显示所选票的单价，票的单价分别为3元、5元和8元。
“购票总额显示模块”和“投入钱币统计模块”使用了三个按钮、8fadd加法器、74185编码器以及自行设计的数制转换显示电路实现
了投入钱币总额统计功能。
“结果显示模块”使用了自行设计的数值比较器和减法器、8fadd加法器、和门电路，实现了比较投入钱币和选票总额并给予提示等功能。
2.2功能实现的原理
2.2.1整体电路图
自动电子售票机整体电路图如图2所示：
图2自动电子售票机电路
2.2.2选票面值设置模块
“选票面值设置模块”电路如图3所示，使用了三个拨码开关作为计数器的使能端和乘法器mult4所设定的预制数相乘得到三种不同票的价格（下图是为8元票的设置方法,其他票价设置类似），并在后面设置一个数码管配合门电路实现选择并显示所选票的单价，票的单价分别为3元、5元和8元。
图3选票面值显示模块电路
拨码开关拨到高电平，经过逻辑门电路进入8fadd编码器，编出对应面值的数值，再通过7447显示译码器译出数字并由数码管显示出来。
此模块显示最近的选中票的面值，即选中多个单价后，不会出现乱码，而是显示最后选择的单价，同时为“购票总额显示模块”提供计算的单价数值。
2.2.3购票总额计算模块
“购票总额计算模块”电路。
使用了16进制加法计数器，mult4乘法器，8fadd加法器、一些门电路，实现统计投入钱币总额，在后面由门电路构成的“数制转换显示电路”显示出来。
电路图解释：
reset输入端作为计数器的复位端。
3种票的价格作为每一个计数器的使能端（高电平选中该票）。
每一个mult4乘法器与对应的计数器相乘得到三种不同的价格。
通过两片8fadd加法器将三种票的价格加起来的到一起总和。
计数器的clock端接在购买票的数目输入端，每按一次加一。
2.2.4投入钱币统计模块
“投入钱币统计模块”电路。
投入钱币的面值分别为1元、2元和5元，分别由三个按钮输入。
按下按钮，通过门电路把对应的数值输入8fadd加法器进行累加，待有下一个数值输入，即可再次累加，通过显示电路显示出来。
用门电路实现数制转换显示电路，与“购票总额显示模块”的显示电路功能相同。
此电路图原理与购票总额相似。
不同的是这里的使能端都接了高电平，投入的币作为计数器的clock，每按一次投入钱数目加1.
2.2.5比较-求差模块
投入的钱与购票总额比较，假如购票总额大于投入的钱。
在原来的购票总额的两个数码管上显示还应投入钱的总额。
当投入的钱大于购票总额。
投入钱与购票总额比较的作用是决定是还差多少钱的两个数码管显示还是应找零的两个数码显示（灭灯信号同时也是亮红灯和绿灯的信号）。
2.2.6结果显示模块
需用数码管显示的购买结果有两种：
欠费和找零。
图6结果显示模块电路
电路设计分析：
从设计的减法器引出结果经过三片74185级联将最后结果通过7447显示译码器的显示在两个数码管，当票总额比钱总额大时，熄灭找零数码管（灭灯信号由上面的比较器输出端决定），只显示欠费数码管；
当钱总额比票总额大时，熄灭欠费数码管，只用找零数码管显示
3方案的实现
3.1设计思想
自动电子售票机，设计要求的功能包括，显示：
票的单价、已选票的数量、票价的总额、投入钱币的总额、欠费提醒和显示、余额提醒和显示和找零提示。
选择和显示数值，需要编码器和显示器；
计算票和钱的总额，需要加法器和寄存器；
显示购买结果，需要数值比较器、加法器和显示译码器；
找零提示灯，需要分频器和计数器。
查找74系列的各种芯片，找出适合芯片的逻辑功能和管脚排布，在纸上画出电路草图，逐个模块进行理论验证。
3.2设计流程
3.2.1做好准备工作
认真阅读设计任务要求，列出需要实现的功能，并结合成模块，列出各个模块框图（图1）。
统计每个模块所需使用到的芯片，了解各个芯片管脚的接法和用途。
3.2.2分模块进行设计
遵循操作顺序来设计电路。
由输入操作――分析计算――输出，把芯片的管脚一一连接起来。
检查各连线是否有误，再把芯片排列整齐。
最后，把各模块的输出和输入连接起来。
3.3.3上机画图
在实验室应用QuartusII软件，将完整电路输入进行检查，修正，主要是连线（结点）问题。
检查无误后编译和分配管脚。
4测试步骤及实验结果
4.1编译现象
编译时出现错误警告，经检查发现是结点粘连，造成多信号输入。
是绘制问题，还有就是引脚重命名不符合规则。
改正后即正常运行。
4.2时序仿真
比较器的仿真时序图：
计数器的仿真时序图：
减法器的仿真时序图：
通过仿真知道每个引脚的功能以及如何使用该芯片。
4.3下载到DE2
把整体电路编译并下载到DE2，根据自己定义的按键看设计的功能有没有实现。
经检验功能实现。
4.4功能分析
1、自动电子售票机总共使用了7个数码管，显示的数值类型下图所示：
票单价
图7数码管分配图
2、自动电子售票机总共使用了4个拨码开关和4个按钮，功能如图下图所示：
票
SW3SW2SW1SW0KEY3KEY2KEY1KEY0
4.5测试结果
买票5元1张，8元2张，3元2张，共27元（在票价总额中显示“27”）。
付款按KEY2，4次，KEY1,3次，KEY0,1次，共27元（在投入钱币总额中显示“27”）。
此外，在“找零或者欠费”中显示“00”，绿灯闪烁。
5结论与问题讨论
5.1完成设计要求的程度
该设计完成了设计要求的功能，并人性化实现。
5.2存在的不足及改进思路
※不足：
1：
电路使用的芯片较多，连线繁杂，不便于制造人员阅读电路结构。
2：
采用计数器位十六进制，记满溢出现象，这时候需要复位重新工作。
3：
票总价和找钱采用两位数码管显示，最大显示范围不能超过99。
※改进：
除已采用对称式结构尽量简化电路外，在今后实践中不断探索，以简化接线、减少芯片使用量。
5.3收获及心得体会
初步见识了电子产品设计的过程（包括理论储备、资料收集、仿真平台等）。
一开始着手感觉还是很难。
不无下手，但是从有思想到慢慢动手自己设计，一个大的问题分成一个一个小模块来实现，结果会变得简单很多。
认识到课程整体关联性的概念。
增加了课程学习的趣味性。
参考文献
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