自动贩卖机课程设计

1、课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目：基于Multisim12仿真软件 的自动贩卖机的设计 学 期：2013-2014学年第2学期专 业：自动化 班 级：12级3班 姓 名：温亮 学 号： 指导教师：谢国民 辽宁工程技术大学课 程 设 计 成 绩 评 定 表评定标准评定指标标准评定合格不合格单元电路及整体设计方案合理性正确性创新性仿真是否进行仿真技术指标或性能符合设计要求有完成结果设计报告格式正确内容充实语言流畅标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小 项或三小项合格，视为总成绩合格。总成绩日期年 月 日摘要 本文用JK触发器和基本逻辑门电路通过时序电路的设计方法完成了一种自动贩卖机的设

2、计，该贩卖机能够贩卖三种商品，每种商品都有相应的指示灯显示所投入的钱是否足够购买该种商品，同时还具有找零功能。本文给出了设计中每个模块的电路图，并通过Multisim12进行了仿真，验证了结果的可行性和正确性。关键词：自动贩卖 时序逻辑 JK触发器 Multisim12目录综述1 1 设计要求22 方案设计与分析2 2.1 逻辑抽象3 2.2 各部分单元电路的设计与分析3 2.2.1 指示灯部分2 2.2.2 商品输出部分5 2.2.3 找钱部分53 电路设计电路图及功能概述8 3.1 电路设计电路图8 3.2 各部分元件功能简述94 电路仿真及95 结论126 课程设计体会12附录13 电路

3、元器件清单13 参考文献14综述自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。公元1世纪，希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机2。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有糖果、饮料、报纸等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核

4、心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。本文通过时序电路设计的方法设计了一种简单地自动贩卖机，它能实现三种商品的贩卖。1 设计要求

5、1、掌握应用门电路和触发器等实现时序逻辑电路-“自动贩卖机控制系统”的设计方法，完成矿泉水、茶饮料和咖啡等贩卖功能。 2、要求系统能够自动完成：投币识别-价格比较-选择商品-输出商品和退币过程。 3、自动贩卖机实际要求：自动贩卖机可投入1元和0.5元两种硬币；所售矿泉水为1元，饮料1.5元，咖啡2两元。当钱币总额超过要买的商品时，可购买商品指示灯亮；按下选择键，输出商品；购买商品后，系统自动计算剩余钱币，并找回剩余零钱。2 方案设计与分析2.1 逻辑抽象输入变量： A=1：投入一元硬币 A=0：未投入一元硬币 B=1：投入五角硬币 B=0：未投入五角硬币 C=1：选择矿泉水 C=0：未选择矿泉

6、水 D=1：选择饮料 D=0：未选择饮料 E=1：选择咖啡 E=0：未选择咖啡输出变量： X=1：矿泉水指示灯亮 Y=1：饮料指示灯亮 Z=1：咖啡指示灯亮 M=1：输出矿泉水 N=1: 输出饮料 L=1：输出咖啡 P=1：找回五角2.2 各部分单元电路的设计与分析2.2.1 指示灯部分指示灯部分用时序电路实现，用JK触发器构成电路，分析设计过程如下a.状态转换表表2-1 指示灯部分状态转换表SS*/XYZAB00011110S0（00）S0/000S1/000/S2/100S1（01）S1/000S2/100/S3/110S2（10）S2/100S3/110/S0/111S3（11）S3/1

7、10S0/111/因为AB=11时表示同时投两枚硬币，不符合现实，所以当做约束项处理。状态S表示已投入钱数，以五角为单位。b.状态转换图 图2-1 指示灯部分状态转换图c.卡诺图化简Q1Q0AB000111100000/00001/000/10/1000101/00010/100/11/1101111/11000/111/1010/10011/110/00/111图2-2 电路次态/输出（Q1*Q0*/XYZ）卡诺图状态方程为 Q1*=Q1A+Q1Q0B+Q1AB+Q1Q0A=Q1（A+Q0B）+Q1(AB+Q0A)Q0*=Q0B+Q0B故驱动方程为J1=A+Q0B K1=(AB+Q0A)=(

8、A+B)(Q0+A)J0=B K0=（B）=B输出方程为 X=Q1+Q1A+Q0B Y=Q1Q0+Q0A+Q1B+Q1AZ=Q1A+Q1Q0Bd.逻辑电路图2.2.2 商品输出部分方案一：用组合逻辑电路实现a.逻辑真值表CDEXYZMNL100110001010100011001由于三种饮料只能选一种故其他项不考虑。b.逻辑表达式M=CXN=DYL=EZc.逻辑电路图方案二：用时序逻辑电路实现具体设计方法与指示灯模块电路设计相似，这里不再赘述。方案比较与选择： 方案一逻辑关系简单，与其他模块契合性好，故采用方案一。2.2.3 找钱部分a. 状态转换表选择矿泉水（C=1）SS*/PAB00011

9、110S0（00）S0/0S1/0/S2/0S1（01）S1/0S2/0/S3/1S2（10）S2/0S3/1/S3（11）S3/1/选择饮料（D=1）SS*/PAB00011110S0（00）S0/0S1/0/S2/0S1（01）S1/0S2/0/S3/0S2（10）S2/0S3/0/S0/1S3（11）S3/0S0/1/选择咖啡（E=1） 根据现实情况，这时无需找零。b. 卡诺图化简选择矿泉水（C=1）Q1Q0AB000111100000/001/0/10/00101/010/0/11/11111/1/1010/011/1/图2- 电路次态/输出（Q1*Q0*/P）卡诺图状态方程为 Q1*

10、=A+Q1+Q0B=Q1（A+Q0B）+Q11Q0*=Q0B+Q0B故驱动方程为J1=A+Q0B K1=0J2=B K2=B输出方程为 P=Q1Q0+Q0A+Q1B选择饮料（D=1）Q3Q2AB000111100000/001/0/10/00101/010/0/11/01111/000/1/1010/011/0/00/1图2- 电路次态/输出（Q3*Q2*/P）卡诺图状态方程为 Q3*=Q3A+Q3Q2B+Q3AB+Q3Q2A=Q3（A+Q2B）+Q3(AB+Q2A)Q2*=Q2B+Q2B故驱动方程为J1=A+Q2B K3=(AB+Q2A)=(A+B)(Q2+A)J2=B K2=（B）=B输出

11、方程为P=Q3Q2B+Q3AB总的输出方程为 P=Q3Q2B+Q3AB+Q1Q0+Q0A+Q1Bc.电路图3 电路设计电路图及功能概述3.1 电路设计电路图3.2 各部分元件功能简述a.用于模拟硬币投入的开关，A为一元，B为五角b.用于模拟商品选择的开关，C、D、E分别为矿泉水、饮料、咖啡c.用于模拟可供选择商品的指示灯d.用于模拟商品输出e.用于模拟找零输出f.脉冲发生器，使电路时刻监测输入的有无4 电路仿真部分仿真结果如下：5 结论 本文用JK触发器和基本逻辑门电路通过时序电路的设计方法完成了一种自动贩卖机的设计，并通过Multisim12仿真验证了电路的正确性，电路符合设计要求。6 课程设计体会在设计的过程中遇到了很多问题，首先是电路的设计计算过程较为繁琐，有好多微妙之处极易出错且不易查出，其次在画电路图的时候由于布线复杂混乱，一旦出错很难查出。不过，在克服了这些小小的困难之后，收获也十分可观对基础知识的掌握更加牢固且有一定拓展；对仿真软件的使用更加熟练自如。附录电路元器件清单元件个数74107N4555定时器1开关510nF电容10.2F电容128.86k电阻152.72k电阻