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自动售邮票机的课程设计.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.17M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    河 南 理 工 大 学 数 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：320808030206 指导老师：
    一．设计参数： 自动出售邮票机电路的设计 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。 二．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。 三．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 方案。 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。 四．系统框图： 找钱 累加钱 给票 判 别 电 路 识 别 电 路 累加钱数要用数码管显示，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，分别用 Y、Z 表示。给出邮票时 Y=1，不给出邮票时 Y=0；找回一枚五 角硬币时 Z=1，不找时 Z=0。 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 0S ，投入五角硬币以后为 1S ，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 2S 。 因为这样工作中不会出现 AB=11 的情况，所以与之对应的 1nS  。 Y、Z 均 作约束项处理。 状态变换表 3.状态转换图 由状态转换表可知，当己投入一元硬币，再投入一枚五角硬币后电路返回
    0S ，同时输出为 Y=1，Z=0。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 0S ，同时输出为 Y=1,Z=1。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。 4．卡诺图 状态转换图 令此触发器状态 1 0Q Q 的 00，01，10 分别代表 0S , 1S , 2S ，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（ 1 n n Q Q 1 0 1  ／ＹＺ，可卡诺图，如下图 所示，因为正常工作时不出现 1 0Q Q =1 的状态，所以与之对应的最小项也作约束 项处理。 ＡＢ n nQ Q 1 0 00 01 00 01 11 10 00/00 01/00 01/00 XX/XX 10/00 10/00 XX/XX 00/10
    11 10 XX/XX XX/XX XX/XX XX/XX 10/00 00/10 XX/XX 00/11 电路次态/输出（ 1 n n Q Q 1 0 1  /YZ）的卡诺图 将上图中的卡诺图分解，分别画出 1 nQ  , 1 1 nQ  ,Y 和 Z 的卡诺图，如下图所示： 0 AB n nQ Q 1 0 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 X 1 0 1 X 0 X X X X 1 0 X 0 卡诺图的分解： X: A n nQ Q 1 0 00 01 11 10 AB n nQ Q 1 0 00 01 11 10 0 1 X 0 1 0 X 0 X X X X 0 0 X 0 00 01 11 10 Y:
    Z: 00 01 11 10 0 0 X 0 0 0 X 1 X X X X 0 1 X 1 AB n nQ Q 1 0 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 X 0 0 0 X 0 X X X X 0 0 X 1 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, 12〈3（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： nQ 1 1   nQ 0 1   Q AB Q Q A Q B 1   1 0 0 Q Q B Q AB 1  0 0 驱动方程： 1 D Q AB Q Q A Q B    1 0 1 0 D Q Q B Q AB   1 0 0 0 输出方程： Y Q B Q A Q A    1 1 0
    Z Q A 1 以上三个方程可画出它的状态转换图，如下所示 00/00 00/00 AB/YZ 00 01/00 10/10 01 10/11 10/00 01/00 01/10 或 10/11 01/10 10 00/00 11 00/00 Q1Q0 六．自动出售邮票机整体电路设计： CLK A B 3.2 电路参数计算 状态方程： nQ 1 1   Y Q AB Q Q A Q B 1   1 0 0
    驱动方程: 输出方程: nQ 0 1   Q Q B Q AB 1  0 0 D Q AB Q Q A Q B 1    1 1 0 0 D Q Q B Q AB   1 0 0 0 Y Q B Q A Q A    1 1 0 Z Q A 1 0 nQ =0, nQ =0。即原来没投入硬币 ① 若 1 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。 nQ =1， 0 nQ =0。即原来已经投入一枚一元硬币 ② 若 1 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=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 DR 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
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