自动电子售票机的设计.doc

课程设计任务书课程设计任务书 一 课程设计的内容 完成自动电子售票机的设计任务 二 课程设计的要求与数据 设计要求包括 1 售卖的票共有 3 种 每种的单价用 1 个 LED 显示 假设面额分别为 9 元 8 元 5 元 2 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该种面额的票 每个按键 可以按多次 按键的次数表示欲购买该种面额票的数量 3 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 键可以按多次 按键的次数表示投入该种面值钱币的数量 4 当投入的钱不够的时候 用 1 个红灯亮来表示 同时用 LED 显示所缺的钱数额 当 投入的钱达到或者超过所需的金额时 用 1 个绿灯亮来表示 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 1 利用各种电子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 撰写课程设计报告 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 选择课程设计题目 分析题目要求及熟悉实验 软件 实验 2 号楼 214 星期一 2 查阅资料 提出设计方案并讨论 设计电路 实验 2 号楼 214 星期二 3 进行原理图输入并调试电路 实验 2 号楼 214 星期三 4 调试电路 改进 实验 2 号楼 214 星期四 5 下载并检查 实验 2 号楼 214 星期五 6 撰写报告宿舍星期六 五 应收集的资料及主要参考文献 1 阎石主编 数字电子技术基础 第五版 M 北京 高等教育出版社 200605 2 谢云 刘冰茹 易波 王春茹 现代电子技术实践课程指导 机械工业出版社 200301 3 华成英 董诗白 模拟电子基础基础 清华大学 200605 发出任务书日期 2009 年 10 月 23 日 指导教师签名 计划完成日期 2009 年 10 月 30 日 基层教学单位责任人签章 主管院长签章 摘 要 此次实验主要是运用 EDA 技术设计出来的一个简单的自动售票系统 主要 内容包括 设计的整体思路方案 目的和要求 设计原理 各模块的分部介绍 设计电路图 实验数据的处理 实验心得体会等 本报告的试验平台为 Quartus II 实验所用的元器件以 74LS 系列大 中 小规模集成电路为主 能 够进行正确的仿真并下载到 DE2 板上进行成功的验证 基本实现了售票系统的 基本功能 关键词 自动售票系统 EDA 技术 数值累计和数位比较 数制转换 目 录 1 设计任务目的及要求设计任务目的及要求 5 1 1 设计目的 5 1 2 设计要求 5 2 设计方案设计方案 5 2 1 设计功能面板 5 2 2 各模块设计构思 5 3 方案的实现方案的实现 6 3 1 选票模块 6 3 2 票价累计模块 7 3 3 投币累计模块 7 3 4 比较模块 8 3 5 差额计算模块 8 3 6 进制装换输出模块 9 4 测试步骤及实验结果测试步骤及实验结果 10 4 1 测试电路 10 4 2 实验结果 10 5 结论与问题讨论结论与问题讨论 10 5 1 遇到的问题及改正 10 5 2 收获和心得 10 参考文献参考文献 10 附录附录 11 1 设计任务目的及要求设计任务目的及要求 1 1 设计目的设计目的 此次设计实验的目的是帮助学生更好的掌握电子设计的方法 加深对 74LS 系类芯片 的认识 要求学生在经过这次训练之后 提高分析问题的能力 了解电子设计的方法 懂 得通过查找资料 独立完成要求的电子设计 1 2 设计要求设计要求 设计要求包括 1 售卖的票共有 3 种 每种的单价用 1 个 LED 显示 假设面额分别为 9 元 8 元 5 元 2 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该种面额的票 每个按键 可以按多次 按键的次数表示欲购买该种面额票的数量 3 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 键可以按多次 按键的次数表示投入该种面值钱币的数量 4 当投入的钱不够的时候 用 1 个红灯亮来表示 同时用 LED 显示所缺的钱数额 当 投入的钱达到或者超过所需的金额时 用 1 个绿灯亮来表示 同时用 LED 显示应找 回给用户的钱数额 2 设计方案设计方案 2 1 设计功能面板设计功能面板 HEX4 HEX3 HEX2 HEX1 HEX0 票的单价 投入货币与票价总额的差值 投入货币的总额 sw3 sw2 sw1 sw0 key4 key3 key2 key1 清零 9 8 5 票数 5 元 2 元 1 元 LEDR 红灯 当投入的货币总额小于总票价的时候亮 LEDG 绿灯 当投入的货币总额大于或等于总票价的时候亮 2 2 各模块设计构思各模块设计构思 1 选票模块 这个模块要使用三个拨动键分别代表 5 元 8 元 9 元 和一个按键代表买票的数量 将代 表要购买的票的单价的键 sw2 1 0 向上拨起 数码管 Hex4 显示所选择的票的单价 然后按按键 key4 按一下代表买一张 此处计划使用一个 7447 芯片 并将输入传送到累 计模块 2 投币模块 用三个按键 key3 key2 key1 代表 5 元 2 元 1 元货币 按一下代表存入一个相应的货 币 数码管 Hex0 Hex1 显示两位的十进制数 代表投入货币的总额 将输入传送到累计电路 预计使用两片 7447 和三片 74185 组合显示结果 3 累计模块 作出两个累计模块 分别计算票的总额和投入货币总额 并分别将结构送入差额计算模块 预计每个累计模块使用一片 8fadd 和两片 74175 4 差额计算模块 使用一片 8mcomp 对两个总额进行计算 然后对较小的数进行求补 再把所求与较大的数 用 8fadd 加和 的到的结果即为差额 用两片 7447 和三片 74185 配合两个数码管 Hex2 Hex3 显示出来 3 方案的实现方案的实现 3 1 选票模块选票模块 1 模块要求 选择票的单价 票价显示数码管出现相应的数字 并把所选择的票价传送到票价累计模块 2 根据要求列出真值表 其中 x y z 分别为 9 8 5 的选择端 ABCD 是数码管的输入端 列出所需情况的真值 表 XYZABCD 0000000 1001001 0100001 0011010 3 写出表达式 A X Z B 0 C Z Z X Y 4 画出电路图如图 1 图 1 选票模块电路图 3 2 票价累计模块票价累计模块 由 3 1 分析可知 将 ABCD 位置变换成 DCBA 恰好对应 9 8 5 的二进制表示因此 直 接将 ABCD 如图所示输入累计模块 模块如图 2 所示 图 2 票价累计模块 票数选择按键和两片 74175 的脉冲输入连接 每按一次票数按键 74175 将保存的数据送 入 8fadd 与 DCBA 相加 所得结果再次送回 74175 并从 74175 的输出端输出 进入下个模 块 清零按键连接 74175 的清零端 按下按键即可清零 3 3 投币累计模块投币累计模块 该模块的累计元件与票价累计模块类似 运用一片 8fadd 和两片 74175 不同之处是投币 累计模块的输入端有三个按键 分别代表 1 2 5 元 现用 XYZ 代表 1 2 5 用 ABCD 代 表输入端 且注意到按键在按下时 输入低电平 可得如下真值表 XYZABCD 1110000 0111000 1010100 1101010 由真值表得出 A XY B Y C Z D 0 画出电路图如下 将 ABCD 输入累计模块 将三个输入端用与门连接起来 结果送入 74175 的脉冲端 当按下 1 2 5 按键的其中一个 送入一个脉冲 累计模块加一个相应的数 图 3 投币累计模块 3 4 比较模块比较模块 此模块较为简单 将投币累计模块的结果和票价累计模块的结构送入 8mcomp 进行比较 当 投入货币总额大于或等于票价总额亮绿灯 否则亮红灯 实现模块如图 4 所示 图 4 比较模块 3 5 差额计算模块差额计算模块 将 8mcomp 的 AGTB 端口与投入货币的总额进行异或 将 AEQB ALTB 的结果与票价总额进行 异或 当投入货币总额大于票价总额时 AGTB 1 AEQB ALTB 0 否则 AGTB 0 AEQB ALTB 1 由于异或门的功能 A 1 A A 0 A 通过比较器和异或门的组合 可 将两个比较的数中较小的一个求补 用一片 8fadd 将两数相加 即可实现大数减小数的目 的 得到差额 电路图实现如图 5 所示 图 5 差额计算模块 3 6 进制装换输出模块进制装换输出模块 此模块用三个 74185 进行组合连接 即可实现二进制数装换成十进制数的目的 用两个 7447 配合数码管 Hex2 Hex3 显示结果 电路图如图 6 所示 图 6 数制装换输出模块 4 测试步骤及实验结果测试步骤及实验结果 4 1 测试电路测试电路 1 在 Quartus II 软件平台上新建一个新的工作区 建立一个新的文件 按设计的电路 画出完整的电路图 保存并进行编译 2 编译完成后 分配管脚 然后下载到 DE2 板 3 若与设计要求不同 则重新分析检查电路图 找出错误并改正 重新下载到 DE2 板 上进行验证 4 2 实验结果实验结果 电路基本实现了题目的要求 各显示管能够按预计的情况正确的显示结果 无故障 5 结论与问题讨论结论与问题讨论 5 1 遇到的问题及改正遇到的问题及改正 1 错误情况 单价显示管不能显示正确的票价 错误原因 逻辑门使用错误 改正 调整逻辑门 2 错误情况 差额显示管显示数据出错 错误原因 比较电路连线错误 改正 调整电路的连线 5 2 收获和心得收获和心得 在本次实验的过程中 根据任务书的要求 查找资料 设计了电路的方案 在差额计算 模块 投币模块 选票模块 均有几种可实行的方案 分析之后 选择最简单的实现方式 在设计过程中 由于对电子芯片的了解较为浅显 在设计的一开始 使用了相当多的芯片 通过查找资料和与同学老师的探讨过程中 找出初始电路图中一些部分的简化芯片 如八 位加法器 8fadd 此次实验最大的收获既是明白到准备工作的总要性及其深刻的作用 在以 往的学习 实验中 往往拿到课题就迫不及待的