数电课程设计.docx
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数电课程设计
等级:
湖南工程学院
课程设计
课程名称数电课程设计
课题名称自动售货机逻辑电路的设计
专业电子科学与技术
班级
学号
姓名
指导教师龚军辉
2014年6月27日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称数电课程设计
课题自动售货机逻辑电路的设计
专业班级电子科学与技术
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期2014年6月16日
任务完成日期2014年6月27日
设计内容与设计要求
设计内容：
设计一个自动售货机的逻辑电路。
1、商品选购：
售货机现有价格为1元和1.5元的商品两种，两个按键输入选择商品，
2、收取硬币：
每次只允许投入一枚五角或一元的硬币，两个按键输入分别模拟投入硬币，LED显示投入钱数。
3、出售商品：
投入钱数足够时，出售商品，用发光二极管模拟商品的出售，发光二极管显示表示出售商品
4、找零：
如果投入硬币数比商品所需货币多5角时，还应找回5角钱，用LED显示找零结果。
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，构思出各种总体方案，绘制结构框图；
2、采用模块化电路设计，总体方案化整为零，分解成若干单元电路，逐个设计。
给出各功能模块状态转换图、卡诺图化简、三个方程（驱动、输出、状态）、逻辑电路图等；
3、仿真实验结果，安装、调试电路（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）；
4、设计报告格式按学校要求。
主要设计条件
1、提供试验箱及所需元件及芯片；
2、所用设备及元件需在设计后归还。
说明书格式
1.课程设计封面；
2.任务书；
3.说明书目录；
4.设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；
5.单元电路设计,程序设计
6.安装、调试步骤；
7.故障分析与电路改进；
8.总结与体会；
9.附录（元器件清单）；
10.参考文献
11.课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一:
课题内容介绍和查找资料；
星期二:
总体电路设计和分电路设计；
星期三:
电路仿真,修改方案
星期四:
确定设计方案，拟订调试方案,画出调试电路图,领取试验箱元器件；
星期五:
安装、调试电路；
第二周星期一~二:
安装、调试电路；
星期三:
验收电路；
星期四~五:
写设计报告，打印相关图纸；
星期五下午:
带调试电路板及设计报告书进行答辩；整理实验室及其它事情。
目录
第1章设计目的及意义…………………………7
第2章设计总体思路和框图··················7
2.1设计总体思路及基本原理··················8
2.2框图····································9
第3章单元电路设计························9
3.1选择货物模块····························10
3.2投币模块································12
3.3找零模块·······························14
第4章总电路设计·························15
第5章安装、调试步骤·······················16
第6章故障分析与电路改进················16
6.1故障产生现象及解决······················17
6.2电路改进································17
第7章总结与设计调试体会················19
附录（元件清单）···························16
第1章设计目的及意义
1.1设计目的和意义
1.1.1目的
通过自动售货机控制器的设计，使学生复习模拟电子技术、数字电子技术的知识，加深对知识的掌握运用程度，学习用Multisim软件设计、仿真电路图，提高学生创新实践能力和发现问题解决问题的能力。
1.1.2意义
自动售饮料机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。
自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜服务、占地小、灵活方便深受许多地区市民的青睐，甚至出现许多排队购买物品的现象，可见设计自动售饮料机的意义重大
第2章设计总体思路和框图
2.1设计总体思路及基本原理
用户可以对A,B两种商品（价格分别为1元和1.5元）进行购买，且一次只能购买一瓶。
售货机提供五角和一元两种面值的投币口，若用户投入的钱数刚好与货品售价相等，则售货机会出货，并且指示灯亮，不会找零；若用户投入的钱数大于货品本身的售价，则售货机出货，指示灯亮，并且找零；若用户投入的钱数小于货品价格，则售货机不会出货，指示灯不亮。
在此设计中主要采用了三个模块进行设计，其三个模块分别为选择货物的模块，进行投币的模块，找零模块。
在选择货物的模块主要采用了3线-8线优先编码器74LS148，顾客进行相应的货物选择，两个开关代表两种选择，顾客进行相应的选择后，则显示器会显示出其所选择的商品的相应的价格。
在投币这一模块，选用了十进制同步计数器74LS160和十进制同步加/减计数器74LS192，顾客投入多少钱，闭合其相对应的开关，那么相应的会给它多少脉冲，从而在显示器上会显示出他所投入的钱数。
在找零这一模块，采用了四位数值比较器74LS85和移位寄存器74LS194,,在这一模块中，比较器会将顾客所投入的钱数与商品自身价格相比较，比较结果即有投入的货币数与商品价格相等，则售货机出货，指示灯亮，找零为0；投入货币数大于商品本身价格，则售货机出货，指示灯亮，找出相应的钱数，且显示器显示出所找零的钱数；最后一种结果为所投钱数小于商品本身价格，则售货机不会出货，指示灯不会亮，系统不会找零。
2.2框图:
第3章单元电路设计（各单元电路图）
3.1商品选择模块
用两片74ls148接成16线-4线优先编码器。
由于每片74ls148只有8个编码输入，所以需要将16个输入信号分别接到两片上。
现将A’（15）~A’（8）八个优先权高的输入信号接到第
（1）片的I’（7）~I’（0）的输入端，而将A’（7）~A’（0）八个优先优先低的输入信号接到第
（2）片的I’（7）~I’（0）。
按照优先顺序的要求，只有I’（15）~I’（8）均无输入信号时，才允许对I’（7）~I’（0）的输入信号编码。
因此，只要将第
（1）片的“无编码信号输入”信号OE作为第
（2）片的优先选通输入信号IE就行了。
选择1.5元商品
3.2投币模块
这里使用了74ls160和74ls192。
利用74ls同步预置，计数锁存功能。
当LD’=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，置数功能：
Q（3）=D（3）,Q
（2）=D
（2），Q
（1）=D
（1）,Q（0）=D（0）；计数功能：
当使能端ET（p）=ET（t）=1时，计数器计数；锁存功能：
当使能端ET（p）=0或ET（t）=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。
异步清零功能：
当CR’=0时，无论有无CP，计数器立即清零，Q（3）~Q（0）均为0。
利用了74ls加法计数功能。
当清除CR=1时，无论有无计数脉冲，Q（3）~Q（0）均为0，即异步清零。
当置数端LD’=0时，无论有无计数脉冲，数据D（3）~D（0）所置数据并行送到输出端Q（3）~Q（0）。
当CP（d）=1，计数脉冲从CP（u）送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行加计数，加到9后，借位输出端CO’=0。
当CP（u）=1，计数脉冲从CP（d）送入，则在CP上升沿的作用下，计数器进行减计数，减到0后，借位输出端BO’=0。
开始选货投币前的给这个模块一个清零。
J2闭合，74ls160开始计数，从0000记到1001，到1001时EP=0锁存。
而低位QA从0跳到1跳变了五次，刚好给74ls192的CP（u）五次脉冲，加计数五次，显示屏显示五。
投币两元
3.3找零模块
这个模块使用了74ls85数值比较器和74ls194移位寄存器。
用两片75ls85组成一个8位数值比较器，根据多位数比较的规则，在高位相等时取决于低位的比较结果。
因此只要将两个数的高四位A（7）A（6）A（5）A（4）和B（7）B（6）B（5）B4）接到第
（2）片74ls85上，而将低4位A（3）A
（2）A
（1）A（0）和B（3）B
（2）B
（1）B（0）接到第
（1）片74ls85上，同时把第
（1）片的Y（A>B）、Y（A（2）片I（A>B）、I（A因为第
（1）片74ls85没有来自低位的比较信号输入，所以将它的I（A>B）和I（A74ls194是四位双向移位寄存器，它具有并行输入、并行输出、左移和右移的功能。
利用它送数及清零功能。
当数值A>B时，第
（2）片的Y（A>B）、Y（A=B）、Y（A（2）片的Y（A>B）、Y（A=B）、Y（A（2）片的Y（A>B）、Y（A=B）、Y（A只有当A显示找零五毛，显示出货
第4章总电路设计（总电路图）
自动售货机总设计电路
第5章安装、调试步骤
先得观察面板和实验箱的相关器件是否完善，仪器的好坏直接决定了实习的功败垂成。
然后再观察它们的构造，因为比较熟悉其构造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。
接下来是检查线有没有坏掉的，不能用的。
还要依次检查芯片的好坏。
手工检查芯片时一定要把每个管脚检查到位，以免到后来芯片的一个管脚不好用使得全局失败。
还有插入芯片时不要差错了，避免烧坏。
以上做好之后就可以把各芯片安到面板上。
芯片需要合理布局。
根据自己设计的模块来布局，合理的布局会为以后的接线带来很大的方便。
这是最基本的一步。
如果这一步没有进行考虑的话，会给后面的接线带来很多麻烦，所以合理的布局是很必要的。
接着就是接线了。
开始时没有考虑那么多，直接就就上手。
但是常常调试时不成功，检查时往往得拆掉重来。
后来，我们先把各个芯片的电压和接地管脚接好，然后按照各个模块接好并且当场检查是否可调试，这样调试时万一有错误排查时就简单很多。
最后就是调试和排查故障。
对线接好了的，但不能正常工作的部分需要进行调试处理。
对不能正确工作的模块进行检查，检查接触是否良好，有没有短路，有没有少接或多接了线。
如果上述步骤没用，则对该模块的上级模块进行检查。
直到检查出问题并解决出现的问题为止。
当然最终还是通电看看所有功能是否能按照任务书上的显示，如果没错，那么就成功了。
第6章故障分析与电路改进
6.1故障产生现象及解决
一个一个模块接更有利于排故，第一个模块接好时，我们发现选货不能在1.5元和1.0元之间选择，我们检查线路，没有问题，后来无意间碰了74ls148的一根线，发现是插口不稳，故障排除，发现能选择了。
第二个模块接好，首先要手动给个清零信号，这是一个局限，在锁存时，开关打开从低电平到高电平会有时会出现问题，所以要把74ls160的CR’接到脉冲处，投币显示会显示正常价格。
前面两个接好，只要最后一个模块连接仔细就不会出现问题。
6.2电路改进
之前的电路本来有四片74ls148，两个开关来代表选货，由于芯片太多，所以只有一个开关来显示，两片74ls148编码。
投币模块，给一个脉冲相当于投币五毛，给两个脉冲，相当于投币一元。
电路在运行开始就给个清零信号，售完一次货后再给一次清零信号
第7章总结与设计调试体会
入学以来，这是我的第一次电子课程设计。
我心中充满了高兴与期望。
从最初的高兴到迷茫到失败再到最后的成功。
在这两周我学会了很多。
特别是课堂上学不到东西。
通过本次电子技术基础的课程设计，我更加了解了数字电路作为电子科学与技术基础课程的重要性，好比数学是解决工科问题的手段，数字电路就是我们自动类专业的基石。
对于我们电科来说，数字电子技术是一门很重要的课程。
刚开始的时候确实是一点思路都没有，也着实怪自己学业不精，在许化多基础问题上碰壁，后来根据书上例子做了一个比较复杂的电路，最终还是有错误仿真不出结果，在老师规定的时间内没有完成预定的内容，我觉得非常惭愧。
但是老师对我们降低了难度，给予鼓舞，我明白老师对我们的期望，没有过不去的坎，我下定决心从书本看起，认真研究书本内容，阅读了老师提供给我们的参考文献，渐渐地，我对这门课程有了更深入的认识。
逐渐了解了更多芯片的作用，所以我完全舍弃了之前用的自己仅仅知道的那么几个芯片做的电路，采用了更多的比较器，以及才意识到的编码器，逐渐明白了数字电路为什么作为一门大二才学习的学科基础课。
它确实十分重要，用我们以前没有接触过的二进制合理的解释了各种电路状态以及中小型组合电路的设计方法。
通过了解二进制数码在本次设计的简易自动售货机中的重要作用，我明白了，为什么二进制在书写时虽然会占位非常多，却还是实现电路功能的主要手段。
它的0、1表示有无也很大程度上准确的表示了电学中的电路状态。
同时也更加了解了各个芯片和门电路的使用，为以后在专业上的深度学习和研究打下了深
厚的基础。
在接线过程中，谢谢我伙伴的仔细，耐心，分工合作固然行，一起努力接线更完美，所以我们才接的快，准。
这次课程设计不仅锻炼了我的动手能力，也增进了我和同学间的友谊。
在两个星期的课程设计中，我曾失落过，也曾一度热情高涨。
从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。
我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以通过这次课程设计好好挺高一下自己的实际动手能力，为以后出来找工作奠定一个良好的基础。
附录
芯片功能表
74ls160
元器件清单
名称
型号
领取数量（个）
四2输入与非门
74LS00
2
六反向器
74LS04
1
四2输入正与门
74LS08
1
四位数值比较器
74LS85
2
四异或门
74LS86
1
3线-8线优先编码器
74LS148
2
十进制同步加/减计数器
74LS192
2
移位寄存器
74LS194
1
十进制同步计数器
74LS160
1
显示器
8段共阴
5
发光二极管
1（绿）
电气信息学院课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性与创造性（10%）
开发板焊接及其调试完成情况*（10%）
硬件设计或软件编程完成情况（20%）
硬件测试或软件调试结果*（10%）
设计说明书质量（20%）
答辩情况（10%）
完成任务情况（10%）
独立工作能力（10%）
出勤情况（10%）
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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