燕山大学eda课程设计_简易售货机

燕山大学 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题目 题目 简易售货机简易售货机 学院 系 学院 系 电气工程学院电气工程学院 年级专业 年级专业 1010 级电力四班级电力四班 学学 号 号 100103030194100103030194 学生姓名 学生姓名 张云滨张云滨 指导教师 指导教师 教师职称 教师职称 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 2 燕山大学课程设计 论文 任务书燕山大学课程设计 论文 任务书 院 系 电气工程学院 基层教学单位 电子实验中心 学 号学生姓名专业 班级 设计题目简易售货机 设 计 技 术 参 数 用数字开关设置大小在 0 15 内的购物金额和付款金额 以十进制形式显示购物金额 付款金额和找零金额 付款金额小于购物金额时蜂鸣 5 秒 设 计 要 求 分别用 4 个拨码开关设置购物金额和付款金额 用 6 个数码管显示购物金额 付款金额和找零金额 用蜂鸣器蜂鸣提示付款金额不足 工 作 量 学会使用 Max PlusII 软件和实验箱 独立完成电路设计 编程下载 连接电路和调试 参加答辩并书写任务书 工 作 计 划 1 了解 EDA 的基本知识 学习使用软件 Max PlusII 下发任务书 开始电 路设计 2 学习使用实验箱 继续电路设计 3 完成电路设计 4 编程下载 连接电路 调试和验收 5 答辩并书写任务书 参 考 资 料 数字电子技术基础 阎石主编 高等教育出版社 EDA 课程设计 B 指导书 指导教师签字基层教学单位主任签字金海龙 说明 此表一式四份 学生 指导教师 基层教学单位 系部各一份 2012 年 12 月 14 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 3 目 录 第 1 章 摘要 4 第 2 章 引言 4 第 3 章 基本原理 4 第 4 章 参数设计及运算 5 4 1 二进制转化为十进制 5 4 2 两个输入端做减法运算 6 4 3 加入比较器 8 4 4 蜂鸣器 9 4 5 设计总电路图 10 4 6 波形仿真图 11 第 5 章 管脚锁定及硬件连线 12 第 6 章 课程设计总结 12 参考文献 13 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 4 第第 1 1 章章 摘要摘要 现代电子设计技术的核心是 EDA Electronic Design Automation 技术 EDA 就 是依赖功能强大的计算机 在 EDA 工具软件平台上 对以硬件描述语言 HDL Hardware De ion Language 为系统逻辑描述手段完成的设计文件 自动地完成逻辑 编译 逻辑化简 逻辑分割 逻辑综合 结构总和 布局布线 以及逻辑优化和仿真 测试 直至实现既定的电子线路系统功能 售货机在我们的日常生活中随处可见 比如 说我们去超市购物 收银员只要输入顾客的购物金额和付款金额 电脑就会自动的显示 并计算出应找的钱数 自动的找出零钱 第第 2 章章 引言引言 EDA 技术是以计算机为工具完成数字系统的逻辑综合 布局布线和设计仿真等工作 电路设计者只需要完成对系统功能的描述 就可以由计算机软件进行系统处理 最后得到 设计结果 并且修改设计方案如同修改软件一样方便 利用 EDA 工具可以极大地提高设 计效率 利用硬件描述语言编程来表示逻辑器件及系统硬件的功能和行为 是 EDA 设计 方法的一个重要特征 这次的题目就是设计简易售货机 首先要用数字开关设置大小在 0 15 内的购物金额和付款金额 然后要以以十进制形式显示购物金额 付款金额和找零 金额 若付款金额小于购物金额则蜂鸣 5s 第第 3 3 章章 基本原理基本原理 这次的题目是设计简易售货机 解决的问题也并不复杂 仔细研究主要集中在两个 核心问题上 1 将二进制的输入转化为十进制并用数码管显示 2 对两个二进制 输入做减法运算 结果也用数码管输出 3 蜂鸣器工作 5s 针对于以上的问题 首先是根据真值表写出逻辑表达式 通过组合逻辑电路将二进 制数转化为十进制 因为要做减法运算 为了得到四位减法器 利用 74283 四位超前进 位加法器 将一个输入端与另一个输入端的补码进行相加即可实现 其次 考虑到如果 当被减数的付款金额小于购物金额时的情况 在输入端口利用 7485 四位数字比较器 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 5 在正常情况下不影响差值结果 如果被减数小于减数 无论输入为多少其结果皆为 0 同时蜂鸣器工作 3s 最后 我们要使购物金额 付款金额 找零金额在 6 个数码管中分 别显示出来 第第 4 4 章章 参数设计及运算参数设计及运算 4 14 1 二进制转化为十进制二进制转化为十进制 根据要求用 4 位数字开关 A B C D 控制两个数码管 共八个引脚 十位 X3 X2 X1 X0 个位 Y3 Y2 Y1 Y0 可得真值表如下 根据真值表写出逻辑表达式 表示十位 X3 0 个位 Y3 B C D X2 0 Y2 BC CD X1 0 Y1 BD B CD X0 B C D Y0 A DCBAX3X2X1X0Y3Y2Y1Y0 000000000000 000100000001 001000000010 001100000011 010000000100 010100000101 011000000110 011100000111 100000001000 100100001001 101000010000 101100010001 110000010010 110100010011 111000010100 111100010101 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 6 根据逻辑表达式画出组合逻辑电路图如下 为了应用方便与清晰 将上电路图模块化 此模块可实现二进制转化为十进制数码管输出 4 24 2 两个输入端做减法运算两个输入端做减法运算 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 7 为了得到两个四位二进制输入相减的效果 可利用 74283 四位超前进位加法器 将一个输入端和另一个输入端的补码进行加法即可 购物金额的四位输入端 PRICE3 PRICE2 PRICE1 PRICE0 作为减数 要进行补码运算 付款金额的四位输入端 PAY3 PAY3 PAY2 PAY1 作为被减数 找零四位输入端为 SUM4 SUM3 SUM2 SUM1 作为差值 74283 的真值表 此电路图如下 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 8 4 34 3 加入比较器加入比较器 考虑到如果当被减数的付款金额小于购物金额时的情况 在输入端口利用 7485 四位 数字比较器 在正常情况下不影响差值结果 如果被减数小于减数 无论输入为多少其 结果皆为 0 比较器的八位输入分别是购物金额和付款金额 7485 有三个输出端口 ALBO PRICEPAY 当购物金额 PRICE 小于付款金额 PAY 时 有 ALBO PRICE PAY 端口输出高电平 1 购物金额 PRICE 大于或等于付款金额 PAY 时 有 ALBO PRICE PAY 端口输出低电平 0 此时 AGBO 输出 1 连接蜂鸣器模块 可完成蜂鸣 再让输出端 ALBO 分别与找零金额 的每个输出端口相与 即可达到要求的目的 7485 的真值表 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 9 电路图如下 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 10 4 44 4 蜂鸣器蜂鸣器 当付款金额小于购物金额的话 蜂鸣器开始响 五秒钟结束 本设计利用 74160 十 六进制计数器控制时间 74160 为同步十六进制计数器 通过时钟信号触发从零开始计 数 计到十五 进位端输出高电平同时状态回到零重新计数 芯片有异步置零端和异步 置位 可以接小于十六进制的任意进制计数器 计数器本次设计用 1HZ 的始终频率 用一个 74160 接成 5 进制计数器 进位端取反 与时钟信号相与 接到 74160 的时钟信号输入端口 当有进位时 即进位输出为 1 时 取反为 0 与始终信号相与后仍然是 0 由于没有时钟信号的输入 74160 停止工作 技 术停止 从开始到计数停止时间为 5 秒 7485 的 AGBO 输出端 既与 74160 的 CLRN 异步置零端 相连 又和 74160 进位取 反后的输出相与后接蜂鸣器 当付款小于购物时 AGBO 输出 1 与进位取反相与为 1 即 蜂鸣器开始响 计数器开始工作 5 秒之后 进位端输出为 1 取反为 0 与时钟信号相 与为 0 计数器停止工作 同时蜂鸣器停止蜂鸣 74160 真值表如下 蜂鸣器控制电路图如下 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 11 4 54 5 设计总电路图设计总电路图 PRICE0 PRICE1 PRICE2 PRICE3 四位数字开关表示物品的购物金额 PAY0 PAY1 PAY2 PAY3 四位数字开关表示物品的付款金额 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L0 表示物品的购物金额的数码管输出端 M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0 表示物品的付款金额的数码管输出端 N7 N6 N5 N4 N3 N2 N1 N0 表示物品的找零金额的数码管输出端 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 12 4 64 6 波形仿真图波形仿真图 1 二进制转化为十进制组合逻辑电路仿真 2 总电路仿真 上图代表了三种情况分别是付款金额等于购物金额 付款金额小于购物金额 付款金额 大于购物金额 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 13 第第 5 5 章章 管脚锁定及硬件连线管脚锁定及硬件连线 1 1 控制购物金额的 4 位数字开关 PRICE0 PIN39 PRICE1 PIN40 PRICE2 PIN41 PRICE3 PIN44 控制付款金额的 4 位数字开关 PAY0 PIN45 PAY1 PIN46 PAY2 PIN47 PAY3 PIN53 2 2 显示购物金额的两个 4 位数码管 L7 PIN148 L6 PIN147 L5 PIN144 L4 PIN143 L3 PIN142 L2 PIN141 L1 PIN140 L0 PIN139 显示付款金额的两个 4 位数码管 M7 PIN196 M6 PIN195 M5 PIN193 M4 PIN192 M3 PIN191 M2 PIN190 M1 PIN189 M0 PIN187 显示找零金额的两个 4 位数码管 N7 PIN136N N6 PIN135 N5 PIN134 N4 PIN 133 N3 PIN132 N2 PIN 131 N1 PIN 128 N0 PIN127 6 个数码管的位控位分别锁定为 K1 PIN94 K2 PIN95 K3 PIN96 K4PIN97 K5 PIN99 K6 PIN100 3 3 时钟信号 SHIZHONG PIN75 蜂鸣器 FENGMING 38 4 4 其中显示购物金额的数码管需要连线 在试验箱上的对应分别是 3D0 PIN187 3D1 PIN189 3D2 PIN190 3D3 PIN191 3D4 PIN192 3D5 PIN193 3D6 PIN195 3D7 PIN196 第第 6 6 章章 课程设计总结课程设计总结 就要结束这一周的课程设计了 可以说是度过了紧张又充实的五天 但看到自己努 力完成的设计任务报告书 感到的是更多的快乐和自豪 拿到自己的任务书 简易售货机的题目赫然纸上 万事开头难 自己一时没有什么 想法 不过经过仔细的分析 把核心的问题分为三个 然后就这三个问题一一攻破 在 解决第一个问题时 将二进制转化为十进制的问题有过两个想法 一个就是利用真值表 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 14 组合逻辑电路 其二是用比较器判断出是否大于九 分开十位和个位 最后出于电路简 单明了的原因用了组合逻辑电路 第二个问题出在找零时怎么做减法 利用微机原理课 上学过的将减数的二进制补码加一 可以将其转化为加法计算出差值来 因为要加一 就将 74283 的进位标志 CIN 接入高电平 同时为了考虑到实际中可能会出现付款金额不 够支付购物金额的情况 因此加入比较器 使在此情况下找零显示皆为零 第三个问题 就是付款小于购物金额时候 蜂鸣器响 5s 考虑到数电中学到了 74160 为同步十六进制 计数器 通过时钟信号触发从零开始计数 计到十五 进位端输出高电平同时状态回到 零重新计数 而本设计只需把 74160 接成三进制计数器 经过这次对于自动售货机的设计 让我对于电路设计的基本步骤及原理等有了更深 更具体的了解 不再是纸上谈兵的讨论 而是要付诸实践的去尝试和检验 在这样的过 程中 不断的进步与创新 在这过程中 EDA 显现出了强大的优势 虽然是第一次接触 但它给设计所带来的方便快捷 使我对它产生了浓厚的兴趣 这样也为以后的课设或毕 业设计等打好了基础 课设顺利的结束了 不但学会了 EDA 软件并能自己独立使用 还增强了自己独立思 考的能力 学会将课本上的知识扩展为自己运用的解决问题的办法 在连接实验箱的时 候 也检验了自己的动手操作能力 或许一个微小的失误就会导致自己的实验失败 理 论的成功更需要实践去检验 最后 对于在这次课设过程中给予自己悉心指导与帮助的老师 和探讨过问题的同 学 表示感谢 参考文献参考文献 数字电子技术基础 阎石主编 高等教育出版社 EDA 课程设计 B 指导书 燕 山 大 学 课