自动电子售票机—课程设计

1、课课 程程 设设 计计 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 自动化学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师_ _ 大学课程设计任务书大学课程设计任务书 题目名称自动电子售票机自动电子售票机 学生学院自动化学院自动化学院 专业班级 姓 名 学 号 一、课程设计的内容 1）利用各种器件设计自动电子售票机。 2）利用 de2 教学开发板对所设计电路进行验证。 3）总结电路设计结果。 二、课程设计的要求与数据 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(面额分别为 3 元、5 元、8 元)； 2. 用 3 个按键分别代表这 3 种

2、面额的票，按下按键就表示选中该种面额的票。 3. 用 1 个按键表示表示购买票的数量，按 1 次数量加 1； 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，每个按键可以按多次， 按键的次数表示投入该种面值钱币的数量； 5. 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 个绿灯亮闪烁来表示，闪烁持续时间为 0.5s，同时用 led 显示应找回给 用户的钱数额。 3、课程设计应完成的工作 （一）（一） 设计思路设计思路 1. 学习要求： 复习锁存器、全加器、数值比较器以及十进

3、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、数值比较器 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，用于清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。数值比较器可以用来判断购票 的钱币面值总额是否达到票款的总额。由于 de2 板上仅提供

4、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）（二） 模拟仿真模拟仿真 使用 quartus ii 软件，用原理图输入方法，进行编译，仿真。 （3） 下载下载 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。 （4） 实验结果验证实验结果验证 下载完成后，在实验板上验证结果。 （5） 实验报告的撰写及完成实验报告的撰写及完成 在验证结果正确后，确定方案并绘制电路图。进一步完善设计文档资料，写

5、出总结报告 以及心得体会（本实验项目的感受；从本项目中获得了哪些收获；本项目的成功之处；本项 目中还有待改进的地方；下一个项目试验从哪些地方进行改进；怎样提高自己的效率和水平 等） 。 四、课程设计进程安排 序号设计各阶段内容地点起止日期 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 212 2013.12.02 至 2013.12.02 2 查阅资料，提出设计方案并讨论，设计电路。 实验 2 号楼 212 2013.12.03 至 2013.12.03 3 进行原理图、总体逻辑思路、输入并调试电路 实验 2 号楼 212 2013.12

6、.04 至 2013.12.04 4 调试电路、改进，下载并检查，进行时序分析 实验 2 号楼 212 2013.12.05 至 2013.12.05 5 完成实验报告 实验 2 号楼 212 2013.12.06 至 2013.12.06 五、应收集的资料及主要参考文献 应收集的资料： 1实现功能所需的芯片型号，引脚图 2quartusii 的基本操作 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，20065. 2谢云等.现代电子技术实践课程指导m.北京：机械工业出版社，2003.2. 3周誉昌.电工电子技术实验m.北京：高等教育出版社，2007.3. 发出

7、任务书日期：发出任务书日期： 20132013 年年 1212 月月 0202 日日 指导教师签名：指导教师签名： 计划完成日期：计划完成日期： 20132013 年年 1212 月月 0606 日日 基层教学单位责任人签章：基层教学单位责任人签章： 主管院长签章：主管院长签章： 摘摘 要要 这款自动电子售票机采用这款自动电子售票机采用 7474 系列芯片及门电路实现课程设计要求，操作简单，系列芯片及门电路实现课程设计要求，操作简单， 能够为用户提供人性化的数据，具有较强的实用性。能够为用户提供人性化的数据，具有较强的实用性。 功能简介：功能简介： 售票机可向对象提供单价为售票机可向对象提供单

8、价为 3 3 元、元、5 5 元和元和 8 8 元的票，按票价对应键选中某种单元的票，按票价对应键选中某种单 价的票后，通过票数选择按钮还可以选择购买多张此单价的票。然后客户能够价的票后，通过票数选择按钮还可以选择购买多张此单价的票。然后客户能够 使用常用的使用常用的 1 1 元、元、2 2 元和元和 5 5 元钱币（对应元钱币（对应 3 3 个标明的输入建）进行付款。个标明的输入建）进行付款。 面板显示：面板显示： 售票机使用了多个数码管分别显示所选票的单价、购票总额、投入钱币总额、售票机使用了多个数码管分别显示所选票的单价、购票总额、投入钱币总额、 欠费和找零，还使用了不同颜色的彩灯表示欠

9、费和找零两种情况。欠费和找零，还使用了不同颜色的彩灯表示欠费和找零两种情况。 同时为了克服芯片较多，容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用对称布同时为了克服芯片较多，容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用对称布 局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。 这份课程设计报告详细描述了自动电子售票机各个模块的功能和实现原理，给这份课程设计报告详细描述了自动电子售票机各个模块的功能和实现原理，给 出每个模块的电路图。同时，介绍了设计方案和调试过程，能够让读者更深入出每个模块的电路图。同时，介绍了设计方案和调试过程，能够让读者更深入 了整个设计流程

10、。了整个设计流程。 通过通过 de2de2 学习板对设计电路的实际验证，实现了设计任务要求的所有功能，因学习板对设计电路的实际验证，实现了设计任务要求的所有功能，因 此这个电路的设计是合理的此这个电路的设计是合理的 关键词：关键词： 乘法器；数值比较；全加器；自动售票乘法器；数值比较；全加器；自动售票 所选芯片：所选芯片： 目目 录录 1 设计任务及要求设计任务及要求.6 1.1 设置任务目的.6 1.2 设计任务要求.6 2 原理与模块介绍原理与模块介绍.7 2.1 功能概况.7 2.2 功能实现的原理.8 2.2.1 整体电路图.8 2.2.2 选票面值显示模块.8 2.2.3 购票总额显

11、示模块.9 2.2.4 投入钱币统计模块.9 2.2.5 结果显示模块.10 3 方案的实现方案的实现.12 3.1 设计思想.12 3.2 设计流程.12 3.2.1 做好准备工作.12 3.2.2 分模块进行设计.12 3.3.3 上机画图.12 4 测试步骤及实验结果测试步骤及实验结果.13 4.1 测试步骤.13 4.2 实验现象.13 4.3 功能分析 .13 5 结论与问题讨论结论与问题讨论.14 5.1 完成设计要求的程度.14 5.2 存在的不足及改进思路.14 5.3 收获及心得体会.14 参考文献参考文献.14 1 设计任务及要求设计任务及要求 1.1 设置任务目的设置任务

12、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 1.2 设计任务要求设计任务要求 （1）售卖的票共有三种，面值分别为 3 元、5 元和 8 元，每种的单价用 1 个数 码管显示； （2）用 3 个拨码开关分别代表这 3 种面额的票，拨上开关就表示选中那种票； （3）用 1 个按键表示购买票的数量，按 1 次数量加 1； （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

13、 元和 5 元，每个按键可以按多次，表示投入此种面值钱币的数量； （5）当投入的钱不够的时候，用一个红灯亮来表示，同时用数码管显示所缺的 钱数额；当投入的钱达到或者超过所需的金额时，用 1 个绿灯亮闪烁来表 示，闪烁时间持续为 0.5s，同时用数码管显示应找回给用户的钱的数额。 2 原理与模块介绍原理与模块介绍 2.1 功能概况功能概况 电路共分四大模块，每个模块分别设有 2-3 个功能，总体功能框架如图 1 所示： 图图 1 1 总体功能框图总体功能框图 “选票面值显示模块”使用了三个拨码开关、计数器、8fadd 加法 器以及 7447 芯片进行选择并显示所选票的单价，票的单价分别为 3 元

14、、5 元和 8 元。 “购票总额显示模块”使用了一个按钮、8fadd 加法器实现了票价 总额的选择以及数码管显示。 “投入钱币统计模块”使用了三个按钮、8fadd 加法器、72175 寄 存器以及自行设计的数制转换显示电路，实现了投入钱币总额统计 功能。 自动电子售票机 （一）选票面值显示模块 （二）购票总额显示模块 （四）结果显示模块 （三）投入钱币统计模块 三个开关对应选票单价 数码管显示所选面值 一个按钮选择购票数量 数码管显示购票总额 三个按钮对应三种币值 数码管显示投钱币总额 比较并显示差额 用绿灯提示取回余额 用彩灯提示付款情况 “结果显示模块”使用了 8mcomp 数值比较器、减

15、法器、74185 三级 连接以及 7447 芯片，实现了比较投入钱币和选票总额并给予提示显 示等功能。 2.2 功能实现的原理功能实现的原理 2.2.1 整体电路图整体电路图 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 选票面值显示模块选票面值显示模块 “选票面值显示模块”电路如图 3 所示，使用了三个拨码开关和 7447 显示 译码器、计数器实现选择并显示所选票的单价，票的单价分别为 3 元、5 元和 8 元。 图 3 选票面值显示模块电路 拨码开关拨到高电平，经过逻辑门电路进入 8fadd 编码器，编出对应面值 的数值，再通过 7447 显示译码器译出

16、数字并由数码管显示出来。此模块显示最 近的选中票的面值，即选中多个单价后，不会出现乱码，而是显示最后选择的 单价，同时为“购票总额显示模块”提供计算的单价数值。 2.2.3 购票总额显示模块购票总额显示模块 “购票总额显示模块”电路是紧接在选票面值后面的，使用了一个按钮开关， 3 个 8fadd 加法器的级联，如图 4 所示。 按钮按 1 次表示购票数量加 1，进而与乘法器与相应单价计算总额，8fadd 加法 器进行所有票价总额的计算，再进行数码管显示出所有总额的票价。 2.2.4 投入钱币统计模块投入钱币统计模块 “投入钱币统计模块”电路。如图 5 所示，使用了 8fadd 加法器、8mco

17、mp 数值比较器和一系列门电路，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 5 投入钱币统计模块电路 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，通过显示电路显示 出来。 用门电路实现数制转换显示电路，与“选票面值显示模块”的显示电路功能相 同。 2.2.5 结果显示模块结果显示模块 “结果显示模块”电路。如图 6 所示，使用了 8mcomp 数值比较器、减法 器，实现了余额显示、欠费状态显示和提醒等功能。 图 6 结果显示模块电路 电路设计分析： 需用数码管显示的购买结果

18、有两种：欠费和找零。 此时要用到数值比较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） 。需要 从数值比较器引出 7447 显示译码器的灭灯信号，当票总额比钱总额大时，熄灭 找零数码管，只用欠费数码管显示，同时输出使得提示灯显示红灯；当钱总额 比票总额大时，熄灭欠费数码管，只用找零数码管显示，显示绿灯，并且使用 74292 芯片进行持续时间为 0.5s 的闪烁提示。 3 方案的实现方案的实现 3.1 设计思想设计思想 自动电子售票机，设计要求的功能包括，显

19、示：票的单价、票价的总额、 投入钱币的总额、欠费提醒和显示、余额提醒和显示和找零提示。 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 和乘法器；显示购买结果，需要数值比较器、加法器和显示译码器；找零提示 音，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 设计流程设计流程 3.2.1 做好准备工作做好准备工作 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

20、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测试步骤及实验结果 4.1 测试步骤测试步骤 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 功能分析功能分析 1、自动电子售票机总共使用了 7 个数码管，显示的数值类型如图 7 所示： 图 7 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： sw17 sw2 sw1 sw0 key3 key2 key1 key0 复位 8 元 5 元 3 元 票数 5 元 2