自动售邮票机的课程设计

1、河南理工大学电课程设计系别：电气工程系班级：电信本08-2 班姓名：李敬学号：学0808030206指导老师：自动出售邮票机电路的设计1 .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。2 .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

2、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。3 .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°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。4 .系统框图：找钱累加钱识别电路累加钱数要用

3、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，

4、分别用Y、Z表示。给出邮票时丫=1,不给出邮票时丫=0;找回一枚五 角硬币时Z=1,不找时Z=0O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So ,投入五角硬币以后为Si ,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S2。因为这样工作中不会出现 AB=11的情况，所以与之对应的Sn 10 Y、Z均 作约束项处理。状态变换表00011110W /004 /00x/yx国jto工5 /忖学双1X/XX耳怨0s工、/00工/10周门13 .状态转换图由状态转换表可知，当己投入一元硬币，再投入

5、一枚五角硬币后电路返回So,同时输出为Y=1, Z=0o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So ,同时输出为Y=1,Z=1 0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QiQo的00, 01, 10分别代表So,S,$,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(QinMF/YZ,可卡诺图，如下图所示，因为正常工作时不出现 QiQ°=1的状态，所以与之对应的最小项也作约束 项处理。Q1nQ；XV000111100000/0001/00XX/XX10

6、/000101/0010/00XX/XX00/1011XX/XXXX/XXXX/XXXX/XX1010/0000/10XX/XX00/11n 1 八 n 1电路次态/输出(Q1 Q0 /yz )的卡诺图将上图中的卡诺图分解，分别画出Q1n1,Q0n1,Y和Z的卡诺图，如下图所示: ABQ1nQ0000111100000X10101X011XXXX1010X0卡诺图的分解:X: QinQ000111100001X00110X011XXXX1000X0Y:abQ；及000111100000X00100X111XXXX1001X1Z:Q1nQ；000111100000X00100X011XXXX10

7、00X1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, 213 (M)22 ,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：q Qn1 Q1AB Q1Q0A Q0B_ n 1_ 二二,Q0Q1Q0B Q0AB驱动方程：D1 Q1 AB Q1Q0A Q0BID。Q1Q0B Q

8、0AB输出方程：Y Q1B Q1A QoA、Z Q1A以上三个方程可画出它的状态转换图，如下所示00/00(r00/00AB/YZ01/00一» '00c01r- X/ F 5 1 U10/1,/，。/01/10 或 /10/1101/10:00/0000/00、六.自动出售邮票机整体电路设计：01/00/Q1Q0CLK3.2电路参数计算状态方程：Q1n 1 Q1AB Q1q0A q0bQ0 1 Q1Q0B Q0 AB驱动方程:输出方程:D D1 Q1AB Q1Q0A Q0BJ Do Q1Q0B QoABY Q1B Q1A Q0AZ Q1A 若Q1n=0,Q01=0o即原来没

9、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 若Q：=1, Q：=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

10、=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R；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