数电课程设计-自动电子售票机

课程设计课程名称电子技术综合设计与实践题目名称自动电子售票机_学生学院专业班级_学号学生姓名_指导教师___20年月日广东工业大学课程设计任务书题目名称电子技术综合设计与实践学生学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容1〕利用逻辑器件设计自动电子售票机，售票机的主要功能模块有：显示模块：显示票面值、票数，应找回的钱与已找回的钱的差值，1元币的数目、2元币的数目、5元币的数目；票价与币值设定模块：用不同的开关分别表示1元票、2元票、5元票、1元币、2元币、5元币；计算模块：用计数器、乘法器、数值比拟器、锁存器等实现需要的各种数值的计算与保存。2〕利用DE2板对所设计的电路进行验证。

3〕总结电路设计结果二、课程设计的要求与数据1.售卖的票共有3种，用3个按键分别代表这3种面额的票，按下按键就表示选中那种票；2.用1个按键表示表示购置票的数量，按1次数量加1；3.用1个LED显示买票的总票数，用1个LED显示投入总钱数；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，5元，每个按键可以按屡次，表示投入此种面值钱币的数量，5.用3个LED分别显示各种币的数量；6.当投入的钱不够的时候，用1个绿灯亮来表示，同时用LED显示所缺的钱数额；当投入的钱到达或者超过所需的金额时，用1个红灯亮，并闪烁〔可闪烁一分钟〕，同时用LED显示应找回给用户的钱数额。三、课程设计应完成的工作〔一〕设计思路1.学习要求：复习锁存器、全加器、数值比拟器以及十进制加/减计数器的工作原理，分析与设计时序控制电路。画出自动电子售票机的整机逻辑电路图，掌握自动电子售票机的工作原理及其设计方法，并对各种元器件的功能和应用有所了解。并能对其在电路中的作用进行分析。例如：全加器74LS283、数值比拟器74LS85、RS锁存器74LS279以及十进制同步加/减计数器74LS192，乘法器模块mult4等。2.设计思路设定一个清零控制，用于去除上一次售票的显示，高电平清零。可以用锁存器锁存不同种类票的面额。投入钱币的面值总额可以用全加器累加得到。数值比拟器可以用来判断购票的钱币面值总额是否到达票款的总额。由于DE2板上仅提供50MHz和27MHz的时钟，需设定lpm_counter分频器〔或者74LS292、74LS56分频器〕对系统时钟进行分频，再结合计数器得到0.5秒的时间长度。〔二〕模拟仿真使用QUARTUSII软件，用原理图输入方法，进行编译，仿真。〔三〕下载模拟仿真结果正确后，结合实验板设置各输入、输出端；指定下载芯片，重新编译。编译结果正确后下载到相应芯片中。〔四〕实验结果验证下载完成后，在实验板上验证结果。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实验资料搜索图书馆、宿舍2实验电路图设计教室、宿舍3硬件模拟仿真及调试教室4结果验证及检查教室五、应收集的资料及主要参考文献1.阎石.数字电子技术.高等教育出版社,2006.2.廖日坤.CPLD/FPGA嵌入式应用开发技术白金手册.中国电力出版社，2005.3.何希才.常用集成电路简明速查手册.国防工业出版社，2006.4.李洪伟.基于QuartusII的FPGA/CPLD设计.电子工业出版社，2006.5.周润景.基于QuartusII的FPGA/CPLD数字系统设计实例.电子工业出版社，2007.发出任务书日期：年月日指导教师签名：方案完成日期：年月日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录139101设计任务及要求 -1-252001.1设计的主要任务 -1-67031.2设计任务目的 -1-76161.3设计任务要求 -2-137762原理与模块介绍 -3-234942.1功能概况 -3-235832.2功能实现的原理 -4-36702.2.1整体电路图 -4-262.2.2购票模块 -4-273982.2.3投币模块 -5-74962.2.4比拟模块 -6-210933方案的实现 -8-83413.1设计思想 -8-148133.2设计流程 -8-156623.2.1做好准备工作 -8-301233.2.2分模块进行设计 -8-135923.3.3上机画图 -9-275384测试步骤及实验结果 -10-70594.1测试步骤 -10-154144.2实验现象 -10-19304.3功能分析 -10-82594.4测试结果 -11-78455结论与问题讨论 -12-245215.1完成设计要求的程度 -12-260335.2存在的缺乏及改良思路 -12-157305.3收获及心得体会 -12-26999参考文献 -12-1设计任务及要求1.1设计的主要任务〔1〕利用逻辑器件设计自动电子售票机，售票机的主要功能模块有：显示模块：显示票面值、票数，应找回的钱与已找回的钱的差值，1元币的数目、2元币的数目、5元币的数目；票价与币值设定模块：用不同的开关分别表示1元票、2元票、5元票、1元币、2元币、5元币；计算模块：用计数器、乘法器、数值比拟器、锁存器等实现需要的各种数值的计算与保存。〔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1.3设计任务要求1.售卖的票共有3种，用3个按键分别代表这3种面额的票，按下按键就表示选中那种票；2.用1个按键表示表示购置票的数量，按1次数量加1；3.用1个LED显示买票的总票数，用1个LED显示投入总钱数；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，5元，每个按键可以按屡次，表示投入此种面值钱币的数量，5.用3个LED分别显示各种币的数量；6.当投入的钱不够的时候，用1个绿灯亮来表示，同时用LED显示所缺的钱数额；当投入的钱到达或者超过所需的金额时，用1个红灯亮，并闪烁〔可闪烁一分钟〕，同时用LED显示应找回给用户的钱数额。2原理与模块介绍2.1功能概况电路共分三大模块，每个模块分别设有2-3个功能，总体功能框架如图1所示：自动电子售票机自动电子售票机〔三〕比拟模块〔三〕比拟模块〔二〕投币模块〔一〕购票模块〔二〕投币模块〔一〕购票模块用红灯提示付款情况用绿灯提示所差余额比拟并显示差额或找余三个按钮对应三种币值数码管显示投钱币数量数码管显示购票数量一个按钮选择购票数量三个开关对应选票单价用红灯提示付款情况用绿灯提示所差余额比拟并显示差额或找余三个按钮对应三种币值数码管显示投钱币数量数码管显示购票数量一个按钮选择购票数量三个开关对应选票单价图1总体功能框图“购票模块”使用了三个拨码开关实现选票，票的单价分别为1元、2元和5元，一个拨码开关实现购票数量的增加，另外通过8fadd加法器74175存放器以及74185实现8421BCD码的数制转换显示显示购票数量。“投币模块”使用了三个按钮、8fadd加法器、74283加法器、74175存放器以及74185实现8421BCD码的数制转换显示电路，实现了投入钱币数量以及总额统计功能。“比拟模块”使用了两片74LS85接成的8位数值比拟器、8fadd加法器、和门电路，实现了比拟投入钱币总额和选票总额并给予提示等功能。2.2功能实现的原理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购票模块“购票模块”电路如图3所示。使用了8fadd加法器、74175存放器和一系列门电路，实现统计购票总额，票数，并通过74185实现数制转换，并显示出来。图3“购票模块”电路2.2.3投币模块“投币模块”电路。如图4所示，使用了8fadd加法器、74175存放器和一系列门电路，实现统计投入钱币总额，由门电路构成的“数制转换显示电路”显示出来。图4“投币模块”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，输出数值后由74175存放器保存前一次输入，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74185实现数制转换显示电路，与“购票模块”的显示电路功能相同。2.2.4比拟模块“比拟模块”电路。如图6所示，使用了8mcomp数值比拟器、8fadd加法器以及门电路，实现了余额显示、欠费状态显示和提醒等功能。图5“比拟模块”电路电路设计分析：需用指示灯显示的购置结果有两种：欠费和找零。此时要用到数值比拟器来判断票总额和钱总额的大小。当票总额比投入的钱总额小时，用付费总额减去票价总额〔加上票价总额的补码〕；当票价总额比投入的付费总额大时，用票价总额减去付费总额〔加上付费总额的补码〕。同时，使用数值比拟器的输出端驱动欠费提示灯〔绿灯〕和找零提示灯〔红灯〕。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：已选票的数量、票价的总额、投入钱币数量、欠费提醒和显示、余额和找零提醒和显示。选择和显示数值，需要编码器和显示器；计算票和钱的总额，需要加法器和存放器；显示购置结果，需要数值比拟器、加法器和显示译码器；找零闪烁提示，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Quartus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测试步骤把整体电路编译并下载到DE2，输入多组票值和钱币值，对照课程设计要求检查输出值。4.2实验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，改正后即正常运行。4.3功能分析1、自动电子售票机总共使用了八个数码管，显示的数值类型如图7所示：票数5元币数2元币数1元币数差额或找余零票价总额票数5元币数2元币数1元币数差额或找余零票价总额图6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8所示：清零2元币1元币复位票数5元币5元票2元票1元票清零2元币1元币复位票数5元币5元票2元票1元票SW17SW16SW15KEY3SW13KEY2KEY1KEY0SW9图7开关和按钮的功能4.4测试结果SW13=1,买票1元4张，2元2张，5元2张，共18元〔在票价总额中显示“18”，票数显示“8”路灯亮，差额显示“18”。〕。付款按KEY2，5次，KEY1,2次，KEY0,2次，共19元〔在投入钱币币数中分别显示“5”“2”“2”，红灯闪烁，找零显示“1”〕。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存在的缺乏及改良思路※缺乏：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。※改良：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