自动贩卖机课程设计DOC.docx
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自动贩卖机课程设计DOC
课程设计名称：
电子技术课程设计
题目：
基于Multisim12仿真软件
的自动贩卖机的设计
学期：
2013-2014学年第2学期
专业：
自动化
班级：
12级3班
姓名：
温亮
学号：
1205010321
指导教师：
谢国民
辽宁工程技术大学
课程设计成绩评定表
评
定
标
准
评定指标
标准
评定
合格
不合格
单元电路及
整体设计方案
合理性
正确性
创新性
仿真
是否进行仿真
技术指标或性能符合设计要求
有完成结果
设计报告
格式正确
内容充实
语言流畅
标准说明：
以上三大项指标中，每大项中有两小项或三小项合格，视为总成绩合格。
总成绩
日期
年月日
摘要
本文用JK触发器和基本逻辑门电路通过时序电路的设计方法完成了一种自动贩卖机的设计，该贩卖机能够贩卖三种商品，每种商品都有相应的指示灯显示所投入的钱是否足够购买该种商品，同时还具有找零功能。
本文给出了设计中每个模块的电路图，并通过Multisim12进行了仿真，验证了结果的可行性和正确性。
关键词：
自动贩卖时序逻辑JK触发器Multisim12
目录
综述······················································1
1设计要求················································2
2方案设计与分析··········································2
2.1逻辑抽象············································3
2.2各部分单元电路的设计与分析··························3
2.2.1指示灯部分······································2
2.2.2商品输出部分····································5
2.2.3找钱部分········································5
3电路设计电路图及功能概述································8
3.1电路设计电路图······································8
3.2各部分元件功能简述··································9
4电路仿真及··············································9
5结论···················································12
6课程设计体会···········································12
附录·····················································13
电路元器件清单·········································13
参考文献···············································14
综述
自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。
自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。
是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。
能分为三种：
饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。
公元1世纪，希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机[2]。
1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。
现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有糖果、饮料、报纸等自动售货机。
一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。
钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。
如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。
指示装置用以指示顾客所选商品的品种。
贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。
一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。
70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。
本文通过时序电路设计的方法设计了一种简单地自动贩卖机，它能实现三种商品的贩卖。
1设计要求
1、掌握应用门电路和触发器等实现时序逻辑电路-“自动贩卖机控制系统”的设计方法，完成矿泉水、茶饮料和咖啡等贩卖功能。
2、要求系统能够自动完成：
投币识别-价格比较-选择商品-输出商品和退币过程。
3、自动贩卖机实际要求：
①自动贩卖机可投入1元和0.5元两种硬币；②所售矿泉水为1元，饮料1.5元，咖啡2两元。
③当钱币总额超过要买的商品时，可购买商品指示灯亮；按下选择键，输出商品；④购买商品后，系统自动计算剩余钱币，并找回剩余零钱。
2方案设计与分析
2.1逻辑抽象
输入变量：
A=1：
投入一元硬币A=0：
未投入一元硬币
B=1：
投入五角硬币B=0：
未投入五角硬币
C=1：
选择矿泉水C=0：
未选择矿泉水
D=1：
选择饮料D=0：
未选择饮料
E=1：
选择咖啡E=0：
未选择咖啡
输出变量：
X=1：
矿泉水指示灯亮
Y=1：
饮料指示灯亮
Z=1：
咖啡指示灯亮
M=1：
输出矿泉水
N=1:
输出饮料
L=1：
输出咖啡
P=1：
找回五角
2.2各部分单元电路的设计与分析
2.2.1指示灯部分
指示灯部分用时序电路实现，用JK触发器构成电路，分析设计过程如下
a.状态转换表
表2-1指示灯部分状态转换表
S
S*/XYZ
AB
00
01
11
10
S0（00）
S0/000
S1/000
×/×××
S2/100
S1（01）
S1/000
S2/100
×/×××
S3/110
S2（10）
S2/100
S3/110
×/×××
S0/111
S3（11）
S3/110
S0/111
×/×××
×/×××
因为AB=11时表示同时投两枚硬币，不符合现实，所以当做约束项处理。
状态S表示已投入钱数，以五角为单位。
b.状态转换图
图2-1指示灯部分状态转换图
c.卡诺图化简
Q1Q0
AB
00
01
11
10
00
00/000
01/000
××/×××
10/100
01
01/000
10/100
××/×××
11/110
11
11/110
00/111
××/×××
××/×××
10
10/100
11/110
××/×××
00/111
图2-2电路次态/输出（Q1*Q0*/XYZ）卡诺图
状态方程为
Q1*=Q1′A+Q1′Q0B+Q1A′B′+Q1Q0′A′=Q1′（A+Q0B）+Q1（A′B′+Q0′A′）
Q0*=Q0′B+Q0B′
故驱动方程为
J1=A+Q0BK1=（A′B′+Q0′A′）′=（A+B）（Q0+A）
J0=BK0=（B′）′=B
输出方程为
X=Q1+Q1′A+Q0B
Y=Q1Q0+Q0A+Q1B+Q1A
Z=Q1A+Q1Q0B
d.逻辑电路图
2.2.2商品输出部分
方案一：
用组合逻辑电路实现
a.逻辑真值表
C
D
E
X
Y
Z
M
N
L
1
0
0
1
×
×
1
0
0
0
1
0
×
1
×
0
1
0
0
0
1
×
×
1
0
0
1
由于三种饮料只能选一种故其他项不考虑。
b.逻辑表达式
M=CX
N=DY
L=EZ
c.逻辑电路图
方案二：
用时序逻辑电路实现
具体设计方法与指示灯模块电路设计相似，这里不再赘述。
方案比较与选择：
方案一逻辑关系简单，与其他模块契合性好，故采用方案一。
2.2.3找钱部分
a.状态转换表
①选择矿泉水（C=1）
S
S*/P
AB
00
01
11
10
S0（00）
S0/0
S1/0
×/×
S2/0
S1（01）
S1/0
S2/0
×/×
S3/1
S2（10）
S2/0
S3/1
×/×
×/×
S3（11）
S3/1
×/×
×/×
×/×
②选择饮料（D=1）
S
S*/P
AB
00
01
11
10
S0（00）
S0/0
S1/0
×/×
S2/0
S1（01）
S1/0
S2/0
×/×
S3/0
S2（10）
S2/0
S3/0
×/×
S0/1
S3（11）
S3/0
S0/1
×/×
×/×
③选择咖啡（E=1）
根据现实情况，这时无需找零。
b.卡诺图化简
①选择矿泉水（C=1）
Q1Q0
AB
00
01
11
10
00
00/0
01/0
××/×
10/0
01
01/0
10/0
××/×
11/1
11
11/1
××/×
××/×
××/×
10
10/0
11/1
××/×
××/×
图2-电路次态/输出（Q1*Q0*/P）卡诺图
状态方程为
Q1*=A+Q1+Q0B=Q1′×（A+Q0B）+Q1×1
Q0*=Q0′B+Q0B′
故驱动方程为
J1=A+Q0BK1=0
J2=BK2=B
输出方程为
P=Q1Q0+Q0A+Q1B
②选择饮料（D=1）
Q3Q2
AB
00
01
11
10
00
00/0
01/0
××/×
10/0
01
01/0
10/0
××/×
11/0
11
11/0
00/1
××/×
××/×
10
10/0
11/0
××/×
00/1
图2-电路次态/输出（Q3*Q2*/P）卡诺图
状态方程为
Q3*=Q3′A+Q3′Q2B+Q3A′B′+Q3Q2′A′=Q3′（A+Q2B）+Q3（A′B′+Q2′A′）
Q2*=Q2′B+Q2B′
故驱动方程为
J1=A+Q2BK3=（A′B′+Q2′A′）′=（A+B）（Q2+A）
J2=BK2=（B′）′=B
输出方程为
P=Q3Q2B+Q3AB′
③总的输出方程为P=Q3Q2B+Q3AB′+Q1Q0+Q0A+Q1B
c.电路图
3电路设计电路图及功能概述
3.1电路设计电路图
3.2各部分元件功能简述
a.用于模拟硬币投入的开关，A为一元，B为五角
b.用于模拟商品选择的开关，C、D、E分别为矿泉水、饮料、咖啡
c.用于模拟可供选择商品的指示灯
d.用于模拟商品输出
e.用于模拟找零输出
f.脉冲发生器，使电路时刻监测输入的有无
4电路仿真
部分仿真结果如下：
5结论
本文用JK触发器和基本逻辑门电路通过时序电路的设计方法完成了一种自动贩卖机的设计，并通过Multisim12仿真验证了电路的正确性，电路符合设计要求。
6课程设计体会
在设计的过程中遇到了很多问题，首先是电路的设计计算过程较为繁琐，有好多微妙之处极易出错且不易查出，其次在画电路图的时候由于布线复杂混乱，一旦出错很难查出。
不过，在克服了这些小小的困难之后，收获也十分可观——对基础知识的掌握更加牢固且有一定拓展；对仿真软件的使用更加熟练自如。
附录
电路元器件清单
元件
个数
74107N
4
555定时器
1
开关
5
10nF电容
1
0.2μF电容
1
28.86kΩ电阻
1
52.72kΩ电阻
1
100Ω电阻
1
非门
3
与门
21
或门
8
或非门
2
LED
7
参考文献
[1]XX百科
[2]康华光.电子技术基础（第五版）高等教育出版社，2006.1
[3]阎石.数字电子技术基础[M].第五版.北京：
高等教育出版社，2005.323.
[4]陈庭勋．模拟电子技术实验指导浙江大学出版社，2009.9．
[5]黄智伟.基于NIMultisim的电子电路计算机仿真设计与分析电子工业出版社，2011.6
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