自动售货机饮料机

1、武汉理工大学数字电子技术课程设计1. 自动售货饮料机设计方案的选择1.1方案一：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，为投入时A=0。投入一枚五角硬币用B=1表示，未投入时B=0。给出饮料和找钱为两个输出变量，分别以Y、Z表示。给出饮料Y=1,不给时Y=0，找回一枚五角硬币时Z=1，不找时Z=0。设未投币前电路的初始状态为S0，投入五角硬币后为S1，投入一元硬币（包括投入一枚一元硬币和两枚五角硬币）后为S2。再投入一枚五角硬币后返回S0，同时输出Y=1,Z=0；如果投入的是一枚一元的硬币，则电路也返回S0，同时输出Y=1,Z=0。根据上述情况画出卡诺图和状态转换图计算出相应的

2、状态方程、驱动方程、输出方程通过与或非门和触发器来实现整个逻辑电路。1.2方案二:用比较器输出高低电平来代替一元五角投币过程，一元输出高电平，五角输出低电平。再通过计数器、寄存器存储投币信号，可以通过使用减法器来实现饮料的输出及其对应金额的减少。整个过程都通过七段译码器器来显示投入的金额和剩余金额。1.3方案的比较与选择：方案一可行，不过在投币信号的采集上投币完全采用与或门逻辑电路，电路较为复杂，焊接起来不大方便。而且需要计算它对应的各种方程，比较麻烦。方案二可行，在投币信号的采集上直接采用比较器LM339D来输出高低电平来代替一元和五角信号，电路结构很简单，效果较好。综合考虑之后选择方案二作

3、为具体显示方案。武汉理工大学数字电子技术课程设计2. 单元电路的设计及电路图2.1比较器通过采用比较器来实现输入金额对应亮起各自的LED灯4位数值比较器74ls84n介绍图2-1 74LS85N引脚图由图可知，74ls85n芯片为四位数值比较器，将两个四位BCD码分别输入A4A4，B4B0，在输出端可通过引脚电平的高低来辨别A与B的大小，同时，此芯片支持级联，只需将前一级的输出端并联在下一级的输入端即可。表2-1 74LS85N功能表武汉理工大学数字电子技术课程设计2.2元电路的存储与显示芯片74LS290D介绍：异步清零端 MR1,MR2 为高电平时，只要置 9 端 MS1,MS2 有一个为

4、低电 平，就可以完成清零功能。当 MS1,MS2 均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置 9 功能。 当 MR1,MR2 中有一个以及 MS1,MS2 中有一个同时为低电平时，在时钟 端/CP0,/CP1 脉冲下降沿作用下进行计数操作： a) 十进制计数。应将/CP1 与 Q0 连接，计数脉冲由/CP0 输入。 b) 二、五混合进制计数。应将/CP0 与 Q1 连接，计数脉冲由/CP1 输入。 c) 二分频、五分频计数。Q0 为二分频输出，Q1Q3 为五分频输出。 引出端符号： /CP0 二分频时钟输入端（下降沿有效） /CP1 五分频时钟输入端（下降沿有效） Q0Q3 输出端 M

5、R1,MR2 异步复位端 MS1.MS2 异步置 9 端。芯片74LS290N介绍：武汉理工大学数字电子技术课程设计图2-2 74LS290引脚图表2-2 74LS290功能表表2-3 74LS290计数状态表芯片74LS175介绍：当清除端（CR ）为低电平时，输出端Q 为低电平。在时钟（CP）上升沿作用下，Q 4武汉理工大学数字电子技术课程设计与数据端（D）相一致。当CP 为高电平或低电平时，D 对Q 没有影响引出端符号： CP 时钟输入端（上升沿有效） CR 清除端（低电平有效）1D4D 数据输入端 1Q4Q 输出端 1Q4Q 互补输出端图2-3 74LS175引脚图表2-4 74LS1

6、75功能表芯片7448N介绍：74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（YaYg）端外， 5武汉理工大学数字电子技术课程设计7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。由7448真值表可获知7448所具有的逻辑功能：（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低电平，见表1中116行。（2）

7、消隐功能（BI=0）此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT 和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。（3）灯测试功能（LT = 0）此时BI/RBO端作为输出端， 端输入低电平信号时，表1最后一行，与 及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）此时BI/RBO端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA = 0000，表1倒数第2行，输出

8、全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。芯片74LS48介绍：图2-4 74LS48 引脚功能图武汉理工大学数字电子技术课程设计图2-4 74LS48功能表7段共阴数码管介绍：图2-5 七段共阴数码管符号图其中，CK引脚为共阴极及共地端。AG为译码器7位数输入口。武汉理工大学数字电子技术课程设计74LS290N的输出端QA与IND相接构成了十进制计数器，由于它具有置0和置9功能，它的输出对应与锁存器74LS175D的输入端相连接，两者接同样的脉冲信号可以实现同步技术锁存，将在连接4线7段译码器来实现0到9元的输出。图

9、2-6 元电路设计输出0元图2-7 元电路设计输出5元武汉理工大学数字电子技术课程设计图2-8 元电路设计输出9元2.3角电路的存储与显示芯片74LS160N介绍：CLK是脉冲输入端；RCO是进位信号输出端；ENP和ENT是计数器工作状态端；CLR是异步清零端；LOAD是置数端；VCC接正电源，GND接地；AD是数据输入端，QAQD是计数器状态输出端。电源电压5V，输入电压5V。其状态表下所示：图2-9 74LS160引脚图武汉理工大学数字电子技术课程设计表2-5 74LS160功能表74LS160N集成计数器具有预置数功能，外接脉冲信号将其输出端QC通过非门与预置数端LOAD相连，QC接锁存

10、器的输入端1D和3D端，QD接锁存器的输入端2D和4D端，再外接一个4线7段译码器。首先将其预置为0000，输出端QA,QB,QC,QD端输出为0000，向锁存器输入的值为0000，所以译码器显示为0角，接着输出端为0001，向译码器输入的值为0101，所以译码器显示为5角，接着输出端为0010，此时QC=1由于QC端通过非门与LOAD相连，而LOAD是输入低电平有效，所谓QC反馈到给LOAD的是为有效电平，此时计数器重新计数。完成了整个输出0角和5角的过程。武汉理工大学数字电子技术课程设计图2-10 角电路设计输出0角图2-11 角电路设计输出5角2.4四位减法器芯片74LS283介绍：28

11、3 可进行两个4 位二进制数的加法运算，每位有和输出14，进位由第四位得到C4.引出端符号: A1A4 运算输入端 B1B4 运算输入端 C0 进位输入端 14 和输出端 C4 进位输出端武汉理工大学数字电子技术课程设计图2-12 74LS283引脚图表2-6 74LS283功能表用两个4位加法器构成四位减法器（D=A-B）的逻辑电路武汉理工大学数字电子技术课程设计图2-13 两个四位加法器构成的四位减法器其中，4位加法器1完成D=A+B补码的逻辑运算，B的补码是用B补=B反+1进行运算的，即二进制数B的各位数求反加上进位端C4的输入数1。相加的结果用4位二进制数输出数码SUM(即四位二进制数

12、SUM_4SUM_1)。4位加法器2完成将D=A+B补码恢复为差值的原码逻辑运算功能。不过可以看出加法器1的输出SUM(SUM_4SUM_1)是差值的原码还是差值的补码，主要取决于C0的输出值判断，而此时若C0=1则SUM(SUM_4SUM_1)为差值的原码，不必再求器补码；若C0=0则SUM(SUM_4SUM_1)为负差值的补码，必须求其补码，恢复负差值的补码。从图2-6可以看出，4位加法器2的输入A(A4A1)=0，B(B4B1)=C0与SUM_4SUM_1各位相异或，若4位二进制数D=A+BC0=0，C0=0，B(B4B1)=SUM(SUM_4SUM_1),4位加法器2的输出D(D4D1

13、)=SUM(SUM_4SUM_1)+0=SUM(SUM_4SUM_1),即SUM(SUM_4SUM_1)原码输出。若4位二进制数D=A+B补码不产生进位数，C0=1，B(B4B1)=SUM(SUM_4SUM_1) ， 然而如果4位加法器2的输出D（D4D1）=SUM(SUM_4SUM_1)+1=S补码，即取得SUM(SUM_4SUM_1)补码输出，恢复负差值的原码。3. 整体电路图及仿真武汉理工大学数字电子技术课程设计3.1整体电路图3-3自动售货机整体电路图武汉理工大学数字电子技术课程设计3.2电路仿真图3-1 饮料输出及剩余金额显示当投入两元硬币，选择一元五角饮料、一元饮料、五角饮料对应输

14、出，并显示金额图3-2 剩余金额显示武汉理工大学数字电子技术课程设计4. 实验总结通过课程设计，发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。从拿到题目到具体设计，从理论到实践，使我的理论知识掌握得更扎实，动手能力明显提高。同时，通过网上搜索等多方面的查询资料，也使我学到许多在书本上没有的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次课设的难点在于电路图相比有点复杂需要耐心去画，稍有不慎就会出现错误给后面的仿