基于multisim的银行自动叫号系统仿真设计 武汉理工数电课设报告(共27页)

1、武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书 学 号： 课 程 设 计题 目银行自动叫号系统的设计与实现 学 院信息工程学院专 业通信工程班 级姓 名指导教师2015年7月10日课程设计任务书学生(xu sheng)姓名： 专业(zhuny)班级： 指导(zhdo)教师： 撒继铭 工作单位： 信息工程学院 题 目: 银行自动叫号系统的设计与实现 初始条件：本设计既可以使用集成译码器、计数器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建。用数码管、LED灯显示结果。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。2、技术要求：1）叫

2、号系统的工作流程为：拿号、排号、叫号。2）顾客按下拿号键以后，系统根据排队人数自动为该顾客排号，拿号端两位数码管显示该顾客的编号。系统最大接受30个排号，即1号到30号。当排号超过30时，拿号端两位数码管全灭，报警LED灯亮。3）有5个窗口为顾客办理业务。当银行客服人员按下自己窗口的叫号键时，叫号端两位数码管显示当前排在第一位的号码。其他窗口按下叫号键时，所叫号码将依次后移。4）当30个号码全部叫完，拿号端自动恢复拿号，报警LED灯熄灭。5）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。3、查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设

3、计工作规范要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、2015 年 7 月 4 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2015 年 7 月 5 日至 2015 年 7 月 8 日，方案选择和电路设计。3、2015 年 7 月 8 日至 2015 年 7 月 9 日，电路调试和设计说明书撰写。4、 2015 年 7 月 10 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师(jiosh)）签名： 年 月 日目录(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc424376818 摘 要

4、PAGEREF _Toc424376818 h 4 HYPERLINK l _Toc424376819 Abstract PAGEREF _Toc424376819 h 5 HYPERLINK l _Toc424376820 1.方案(fng n)选择 PAGEREF _Toc424376820 h 6 HYPERLINK l _Toc424376821 1.1方案一 PAGEREF _Toc424376821 h 6 HYPERLINK l _Toc424376822 1.2方案二 PAGEREF _Toc424376822 h 6 HYPERLINK l _Toc424376823 1.3

5、方案三 PAGEREF _Toc424376823 h 7 HYPERLINK l _Toc424376824 1.4系统方案对比论证 PAGEREF _Toc424376824 h 7 HYPERLINK l _Toc424376825 2.单元电路的设计与元器件的选择 PAGEREF _Toc424376825 h 7 HYPERLINK l _Toc424376826 2.1计数模块 PAGEREF _Toc424376826 h 7 HYPERLINK l _Toc424376827 2.1.1元件选择及功能说明 PAGEREF _Toc424376827 h 7 HYPERLINK

6、l _Toc424376828 2.1.2 计数模块单元电路 PAGEREF _Toc424376828 h 10 HYPERLINK l _Toc424376829 2.2译码显示模块 PAGEREF _Toc424376829 h 11 HYPERLINK l _Toc424376830 2.2.1 译码及显示模块元件选择及功能说明 PAGEREF _Toc424376830 h 11 HYPERLINK l _Toc424376831 图2.2.3 CD4511驱动数码管连线图 PAGEREF _Toc424376831 h 13 HYPERLINK l _Toc424376832 2.

7、2.2 译码显示模块单元电路 PAGEREF _Toc424376832 h 15 HYPERLINK l _Toc424376833 3.1总电路 PAGEREF _Toc424376833 h 16 HYPERLINK l _Toc424376834 3.2 工作原理 PAGEREF _Toc424376834 h 17 HYPERLINK l _Toc424376835 4.仿真 PAGEREF _Toc424376835 h 18 HYPERLINK l _Toc424376836 4.1 拿号模块仿真 PAGEREF _Toc424376836 h 18 HYPERLINK l _T

8、oc424376837 4.2 拿号报警模块仿真 PAGEREF _Toc424376837 h 19 HYPERLINK l _Toc424376838 4.3 叫号模块仿真 PAGEREF _Toc424376838 h 20 HYPERLINK l _Toc424376839 4.4 两模块清零仿真 PAGEREF _Toc424376839 h 21 HYPERLINK l _Toc424376840 5.实物的制作与调试 PAGEREF _Toc424376840 h 22 HYPERLINK l _Toc424376841 5.1实物的制作 PAGEREF _Toc42437684

9、1 h 22 HYPERLINK l _Toc424376842 5.2电路(dinl)的调试 PAGEREF _Toc424376842 h 23 HYPERLINK l _Toc424376843 5.心得体会 PAGEREF _Toc424376843 h 25 HYPERLINK l _Toc424376844 参考文献 PAGEREF _Toc424376844 h 26 HYPERLINK l _Toc424376845 附录(fl) 元器件清单(qngdn) PAGEREF _Toc424376845 h 27摘 要排队在日常生活中已经是一种很普遍的现象，随着科技的发展，银行(y

10、nhng)排队叫号系统由此而生。银行排队叫号系统就是(jish)人们在银行常见的排队系统。为减少长期以来，人们在银行营业大厅里办理金融业务过多，前拥后挤的排队等候，有时排队在一小时以上甚至更久，极大的不方便办理业务的顾客，为改善服务质量、树立良好形象，解决劳累的排队现象、创造人性化服务环境，能够很好的解决客户在办理业务中所遇到的排队、等候、拥挤和混乱等现象，真正创造舒适、公平、友好的等候环境而提供(tgng)的服务终端。本系统为模拟简易银行叫号系统，分为拿号模块和叫号模块。拿号模块由自锁开关模拟顾客的拿号按钮，每一次按下开关则产生一个单脉冲，计数器计一次数，而后通过译码器和七段数码管显示出来。

11、同时拿号模块设有警报灯，当拿号到达上限30时则数码管灭，警报灯亮。叫号模块原理和拿号模块相同，五个自锁开关模拟银行的五个柜台，任一开关按下则计一次数并显示，当叫到30号时，两模块同时清零。关键词：拿号 叫号 计数器 译码器AbstractQueuing in everyday life is already a very common phenomenon, with the development of science and technology, banking queuing system for us. Bank queuing system is that people often

12、 queuing system at the bank. To reduce the long time, people in the banking hall to handle too many financial services, after waiting in line before the crowded, sometimes lining up more than an hour or even longer, great inconvenience for business customers, in order to improve service quality, est

13、ablish a good image, solve tired of queuing, creating human services environment, it can be a good solution for business customers in the queue encountered, waiting, crowded and chaotic phenomena, really create a comfortable, fair and friendly environment wait The services provided by the terminal.T

14、his system is an analog system, called Easy bank, get into numbers and call number module module.Take the number of the module by the take sign button self-locking switch analog customers, every time you press the switch to generate a single pulse, a frequency counter, and then through the decoder a

15、nd the seven-segment LED display. At the same time take the number of the module has a warning light, when to take the number 30 when it reaches the upper limit of the digital control off, warning lights.Call number module principle and take the same number of modules, five self-locking switch simul

16、ated bank of five counters, either switch is pressed a number of times is counted and displayed, when called on the 30th, the two modules is cleared at the same time.Keywords: take number； called the number； counter decoder1.方案(fng n)选择(xunz)1.1方案(fng n)一所示的原理框图，通过按键给计数器脉冲，并通过译码器驱动数码管显示，完成(wn chng)取

17、号、叫号功能，同时叫号端接有LED报警灯实现提示客户的作用。 译码器 计数器数码显示示数码显示 取号按键 报警灯叫号按键 译码器 计数器数码显示图1.1 方案一系统(xtng)框图1.2方案二数码管显示基本门电路采用如图2，用微动开关进行抽号叫号，然后经由基本门电路进行处理，最后输出显示在数码管上。叫号按键 抽号按键图1.2 方案二系统框图1.3方案三基于51单片机的排队叫号系统，由取号机、客户服务窗口、大厅显示叫号和主机部分组成，有LCD大屏幕，可以显示客户被呼叫的信息，让客户知道什么时候被叫到去办理业务，另外还有语音提示客户，简单方便的实现了排队机叫号系统。1.4系统(xtng)方案对比论

18、证方案一通过少量的逻辑门和集成电路芯片组成，只需硬件系统即可完成。而运用到的正好是我们(w men)数电课上学到的重点知识，计数器和译码器的应用。方案二需要大量的门电路(dinl)，电路连线较为复杂，焊接不方便。方案三需要用到单片机和编程，本人对此并不熟悉。综上所述，我选择方案一。2.单元电路的设计与元器件的选择2.1计数模块2.1.1元件选择及功能说明元件选择74LS290为二一五一十进制计数器，它具有工作性能稳定的优点， 输出数字量与积分器时间常数无关， 对干扰（如工频干扰等） 有很强的抑制作用。并且它可实现各种进制的计数，如本设计中需用到的十进制和五进制；其清零功能可实现本设计中叫号模块

19、到30号自动清零的功能，故选用该集成计数器芯片。引脚图图2.1.1 74LS290引脚图功能表图2.1.2 74LS290功能表CP0、CP1均为输入计数(j sh)脉冲输入端，下降沿有效。S9A、S9B为直接置9（1001）端，ROA、ROB为直接清零端，他们均不受时钟脉冲的控制，为异步控制端。当ROA、ROB=1，S9A、S9B=0时，计数器清0.当S9A、S9B=1时，计数器置数为1001，即置“9”。当ROA、ROB=S9A、S9B=CP1=0时，计数脉冲(michng)在CP0端则构成1位二进制计数器。当ROA、ROB=S9A、S9B=CP0=0时，计数(j sh)脉冲在CP1端则构

20、成五进制计数器。当ROA、ROB=S9A、S9B=0时，把CP1与Q0连接，计数(j sh)脉冲加在CP0端构成8421码十进制计数器。显然，74LS290可以实现二-五-十进制计数。通过适当连接，该电路可以扩充功能，组成任意进制计数器。2.1.2 计数模块单元电路图2.1.3 叫号模块 计数电路部分以本系统叫号模块来说明本设计中的计数部分电路（由于拿号模块与叫号模块的计数电路原理基本相同，且后者更多的应用了其反馈清零法）由74LS290组成十进制计数器、三进制计数器的原理电路如图U15和U16所示。在图U16计数器R91、R92接地，当反馈清零端为低电平时，计数器工作在计数状态。脉冲送入IN

21、A端，QA输出端接INB端，这就组成BCD码十进制加法计数. 图U15是采用反馈置零法组成的六进制计数(j sh)器原理图。脉冲接INB端，使用二五十进制的五进制电路。在该电路中若将QB、QC相与反馈到R01和R02复位端。计数器由0000开始计数，2个时钟脉冲到来后，QDQCQB=010。第3个时钟脉冲到来时，出现(chxin)QDQCQB=011，由于QCQB端相与后接R01和R02，则R01=R02=1。于是计数器强迫立即清零。“011”这一状态转瞬即逝，输出(shch)立即回到“0000”状态。可见计数器只有3个稳定状态，故称它为三进制计数器。 如果将十进制的QD输出端送三进制电路的I

22、NB，电路如图2.1.3，每当第10个脉冲来到后，QD由“1”变为“O”相当于一个下降沿，使三进制计数器计数，这样就构成了一个30进制计数器。 电路图2.1.3中，U15的QBQC端相与后再与U16的QA端相与，并同时反馈到两计数器的清零输入端。这样便实现了可维持在输出为30的状态（011 0000）而当31（011 0001）来临的一刻两计数器同时迅速清零。 2.2译码显示模块2.2.1 译码及显示模块元件选择及功能说明元件选择译码器是一种将二进制数译成十进制数的器件，为与七段数码管匹配，本电路仿真时采用4线-7线译码器74LS248，做BCD码七段译码器兼驱动器。而采购元件时得知74LS2

23、48价格高于同功能芯片CD4511，故实物改用CD4511。CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴LED数码管。引脚图及功能说明图2.2.1 CD4511引脚图图2.2.2 CD4511功能表其中(qzhng)A B C D 为 BCD 码输入(shr)，A为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直(yzh)显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消

24、隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。ag是 7 段输出，可驱动共阴 HYPERLINK /view/3080038.htm t _blank LED数码管。 下图是 CD4511和共阴数码管配合而成译码显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极(ynj)是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电

25、源电压5V时可使用300或以上(yshng)的限流电阻(dinz)。图2.2.3 CD4511驱动数码管连线图将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将b和c段接上正电源，其它端接地或悬空，那么b和c段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将a、b、d、e和g段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。其它字符的显示原理类同。图2.2.4 七段共阴极(ynj)数码管引脚图及原理图2.2.2 译码显示(xinsh

26、)模块单元电路图2.2.5 译码显示(xinsh)单元电路由译码器CD4511驱动的显示电路，采用(ciyng)330欧的限流电阻，以防止数码管烧毁。3.总电路图及工作(gngzu)原理3.1总电路(dinl)图3.1 总电路图上半部分为(fn wi)拿号模块，下半部分为叫号模块。3.2 工作(gngzu)原理电路(dinl)中开关S1模拟拿号按钮，开关S2-S6模拟银行柜台工作人员叫号按钮。上方的两个七段数码管模拟拿号系统的显示窗口，下方数码管模拟叫号系统显示窗口。 当顾客按下拿号按钮时，开关断开，其右端由高电平变为低电平，与计数器反馈信号（在31号之前一直为低电平）相或，或门输出也变为低电

27、平。计数器U2的时钟脉冲输入(shr)端INA接收到一个单脉冲下降沿，计一次数，并通过译码显示模块显示出来。此后每到一个顾客则显示管上数字依次递增一位。 同时叫号模块也在工作。五个柜台里的任一工作人员按下叫号按钮，则叫号显示窗口中号码依次递增一，原理同上。 当拿到第31号时，拿号系统两计数器U1和U2分别输出011和0001,输出端经过与门及与非门，连接至译码器的消隐输入端BI，此时BI端输入低电平，显示器灯灭，报警灯LED1正向变为高电平而亮起。 此时若叫号系统叫到第三十一号，则四计数器清零端输入高电平清零，全部显示器变回00状态。如此循环往复。4.仿真(fn zhn)4.1 拿号模块(m

28、kui)仿真图4.1 拿号模块(m kui)仿真仿真结果显示每按一次S1则显示器中号码增加一，验证该功能成功。 4.2 拿号报警模块仿真图4.2 拿号报警(bo jng)模块仿真 仿真结果显示，当拿到第三十号时，再按一下(yxi)S1，则显示管灭灯，且报警LED灯亮起。该结果验证报警模块成功。4.3 叫号模块(m kui)仿真图4.3 叫号模块(m kui)仿真仿真结果显示，当叫号数量少于拿号数量时，每按一下S2-S6中的人一个按钮，则拿号显示管上数字递增(dzng)一。该结果验证叫号模块功能成功。4.4 两模块(m kui)清零仿真图4.4 两模块(m kui)清零仿真仿真结果显示，当叫号模

29、块叫到第三十号时，若再按下S2-S6中任意一个，则两模块显示器同时(tngsh)清零。该现象验证清零功能成功。5.实物(shw)的制作与调试5.1实物(shw)的制作图5.1 实物图5.2电路(dinl)的调试进行整体电路调试时，发现显示管上的显示抖动(dudng)十分严重，无法形成成型的数字；并且数码管特别亮。其中存在两个问题：图5.2.1 按键抖动(dudng)现象经查询资料得知，在开关的开闭过程中存在按键抖动现象。在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。图中两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时，输出为0;当键按下时，输出为1。此时即使用按键的机械性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断

30、开（抖动跳开B），只要按键不返回原始状态A，双稳态电路的状态不改变，输出保持为0，不会产生抖动的波形。也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。 经与我一组的同学的实物验证，加上RS触发器后，按键抖动被成功消除，数字显示稳定。第二，译码器CD4511在输出端与数码管笔段端接上限流电阻才能工作，否则电流过大容易烧毁数码管。而我所做的实物并没有连接限流电阻，导致数码管亮度过大。图5.2.2 CD4511驱动(q dn)数码管6.心得体会通过本次课程设计，我收获了很多。在对芯片的理论分析(fnx)的过程中，我对数学电子技术基础的相关知识进行了复习，更深一个层次的掌握了计数器的相关概念和使用技巧；培养了自己的实际动手能力与综合设计能力，并提高了自己的技术素质。基本达到了数电课程设计的任务，明确了计数器、译码器和逻辑门的基本知识与应用.另外，通过本次实验，我能够(nnggu)更加熟练的掌握multisim 13