自動(dòng)電子售票機(jī)的設(shè)計(jì).doc

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 完成自動(dòng)電子售票機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù) 二 課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)要求包括 1 售賣的票共有 3 種 每種的單價(jià)用 1 個(gè) LED 顯示 假設(shè)面額分別為 9 元 8 元 5 元 2 用 3 個(gè)按鍵分別代表這 3 種面額的票 按下按鍵就表示選中該種面額的票 每個(gè)按鍵 可以按多次 按鍵的次數(shù)表示欲購(gòu)買該種面額票的數(shù)量 3 用 3 個(gè)按鍵 分別代表投入的錢幣的面值 共有 3 種情況 1 元 2 元 5 元 每個(gè)按 鍵可以按多次 按鍵的次數(shù)表示投入該種面值錢幣的數(shù)量 4 當(dāng)投入的錢不夠的時(shí)候 用 1 個(gè)紅燈亮來表示 同時(shí)用 LED 顯示所缺的錢數(shù)額 當(dāng) 投入的錢達(dá)到或者超過所需的金額時(shí) 用 1 個(gè)綠燈亮來表示 同時(shí)用 LED 顯示應(yīng)找 回給用戶的錢數(shù)額 三 課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作 1 利用各種電子器件設(shè)計(jì)自動(dòng)電子售票機(jī) 2 利用 DE2 板對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證 3 總結(jié)電路設(shè)計(jì)結(jié)果 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告 四 課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期 1 選擇課程設(shè)計(jì)題目 分析題目要求及熟悉實(shí)驗(yàn) 軟件 實(shí)驗(yàn) 2 號(hào)樓 214 星期一 2 查閱資料 提出設(shè)計(jì)方案并討論 設(shè)計(jì)電路 實(shí)驗(yàn) 2 號(hào)樓 214 星期二 3 進(jìn)行原理圖輸入并調(diào)試電路 實(shí)驗(yàn) 2 號(hào)樓 214 星期三 4 調(diào)試電路 改進(jìn) 實(shí)驗(yàn) 2 號(hào)樓 214 星期四 5 下載并檢查 實(shí)驗(yàn) 2 號(hào)樓 214 星期五 6 撰寫報(bào)告宿舍星期六 五 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1 閻石主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 第五版 M 北京 高等教育出版社 200605 2 謝云 劉冰茹 易波 王春茹 現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)踐課程指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 200301 3 華成英 董詩(shī)白 模擬電子基礎(chǔ)基礎(chǔ) 清華大學(xué) 200605 發(fā)出任務(wù)書日期 2009 年 10 月 23 日 指導(dǎo)教師簽名 計(jì)劃完成日期 2009 年 10 月 30 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章 主管院長(zhǎng)簽章 摘 要 此次實(shí)驗(yàn)主要是運(yùn)用 EDA 技術(shù)設(shè)計(jì)出來的一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)售票系統(tǒng) 主要 內(nèi)容包括 設(shè)計(jì)的整體思路方案 目的和要求 設(shè)計(jì)原理 各模塊的分部介紹 設(shè)計(jì)電路圖 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)等 本報(bào)告的試驗(yàn)平臺(tái)為 Quartus II 實(shí)驗(yàn)所用的元器件以 74LS 系列大 中 小規(guī)模集成電路為主 能 夠進(jìn)行正確的仿真并下載到 DE2 板上進(jìn)行成功的驗(yàn)證 基本實(shí)現(xiàn)了售票系統(tǒng)的 基本功能 關(guān)鍵詞 自動(dòng)售票系統(tǒng) EDA 技術(shù) 數(shù)值累計(jì)和數(shù)位比較 數(shù)制轉(zhuǎn)換 目 錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求 5 1 1 設(shè)計(jì)目的 5 1 2 設(shè)計(jì)要求 5 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 5 2 1 設(shè)計(jì)功能面板 5 2 2 各模塊設(shè)計(jì)構(gòu)思 5 3 方案的實(shí)現(xiàn)方案的實(shí)現(xiàn) 6 3 1 選票模塊 6 3 2 票價(jià)累計(jì)模塊 7 3 3 投幣累計(jì)模塊 7 3 4 比較模塊 8 3 5 差額計(jì)算模塊 8 3 6 進(jìn)制裝換輸出模塊 9 4 測(cè)試步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 10 4 1 測(cè)試電路 10 4 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 10 5 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論 10 5 1 遇到的問題及改正 10 5 2 收獲和心得 10 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 10 附錄附錄 11 1 設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求設(shè)計(jì)任務(wù)目的及要求 1 1 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的 此次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的是幫助學(xué)生更好的掌握電子設(shè)計(jì)的方法 加深對(duì) 74LS 系類芯片 的認(rèn)識(shí) 要求學(xué)生在經(jīng)過這次訓(xùn)練之后 提高分析問題的能力 了解電子設(shè)計(jì)的方法 懂 得通過查找資料 獨(dú)立完成要求的電子設(shè)計(jì) 1 2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求包括 1 售賣的票共有 3 種 每種的單價(jià)用 1 個(gè) LED 顯示 假設(shè)面額分別為 9 元 8 元 5 元 2 用 3 個(gè)按鍵分別代表這 3 種面額的票 按下按鍵就表示選中該種面額的票 每個(gè)按鍵 可以按多次 按鍵的次數(shù)表示欲購(gòu)買該種面額票的數(shù)量 3 用 3 個(gè)按鍵 分別代表投入的錢幣的面值 共有 3 種情況 1 元 2 元 5 元 每個(gè)按 鍵可以按多次 按鍵的次數(shù)表示投入該種面值錢幣的數(shù)量 4 當(dāng)投入的錢不夠的時(shí)候 用 1 個(gè)紅燈亮來表示 同時(shí)用 LED 顯示所缺的錢數(shù)額 當(dāng) 投入的錢達(dá)到或者超過所需的金額時(shí) 用 1 個(gè)綠燈亮來表示 同時(shí)用 LED 顯示應(yīng)找 回給用戶的錢數(shù)額 2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 2 1 設(shè)計(jì)功能面板設(shè)計(jì)功能面板 HEX4 HEX3 HEX2 HEX1 HEX0 票的單價(jià) 投入貨幣與票價(jià)總額的差值 投入貨幣的總額 sw3 sw2 sw1 sw0 key4 key3 key2 key1 清零 9 8 5 票數(shù) 5 元 2 元 1 元 LEDR 紅燈 當(dāng)投入的貨幣總額小于總票價(jià)的時(shí)候亮 LEDG 綠燈 當(dāng)投入的貨幣總額大于或等于總票價(jià)的時(shí)候亮 2 2 各模塊設(shè)計(jì)構(gòu)思各模塊設(shè)計(jì)構(gòu)思 1 選票模塊 這個(gè)模塊要使用三個(gè)撥動(dòng)鍵分別代表 5 元 8 元 9 元 和一個(gè)按鍵代表買票的數(shù)量 將代 表要購(gòu)買的票的單價(jià)的鍵 sw2 1 0 向上撥起 數(shù)碼管 Hex4 顯示所選擇的票的單價(jià) 然后按按鍵 key4 按一下代表買一張 此處計(jì)劃使用一個(gè) 7447 芯片 并將輸入傳送到累 計(jì)模塊 2 投幣模塊 用三個(gè)按鍵 key3 key2 key1 代表 5 元 2 元 1 元貨幣 按一下代表存入一個(gè)相應(yīng)的貨 幣 數(shù)碼管 Hex0 Hex1 顯示兩位的十進(jìn)制數(shù) 代表投入貨幣的總額 將輸入傳送到累計(jì)電路 預(yù)計(jì)使用兩片 7447 和三片 74185 組合顯示結(jié)果 3 累計(jì)模塊 作出兩個(gè)累計(jì)模塊 分別計(jì)算票的總額和投入貨幣總額 并分別將結(jié)構(gòu)送入差額計(jì)算模塊 預(yù)計(jì)每個(gè)累計(jì)模塊使用一片 8fadd 和兩片 74175 4 差額計(jì)算模塊 使用一片 8mcomp 對(duì)兩個(gè)總額進(jìn)行計(jì)算 然后對(duì)較小的數(shù)進(jìn)行求補(bǔ) 再把所求與較大的數(shù) 用 8fadd 加和 的到的結(jié)果即為差額 用兩片 7447 和三片 74185 配合兩個(gè)數(shù)碼管 Hex2 Hex3 顯示出來 3 方案的實(shí)現(xiàn)方案的實(shí)現(xiàn) 3 1 選票模塊選票模塊 1 模塊要求 選擇票的單價(jià) 票價(jià)顯示數(shù)碼管出現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)字 并把所選擇的票價(jià)傳送到票價(jià)累計(jì)模塊 2 根據(jù)要求列出真值表 其中 x y z 分別為 9 8 5 的選擇端 ABCD 是數(shù)碼管的輸入端 列出所需情況的真值 表 XYZABCD 0000000 1001001 0100001 0011010 3 寫出表達(dá)式 A X Z B 0 C Z Z X Y 4 畫出電路圖如圖 1 圖 1 選票模塊電路圖 3 2 票價(jià)累計(jì)模塊票價(jià)累計(jì)模塊 由 3 1 分析可知 將 ABCD 位置變換成 DCBA 恰好對(duì)應(yīng) 9 8 5 的二進(jìn)制表示因此 直 接將 ABCD 如圖所示輸入累計(jì)模塊 模塊如圖 2 所示 圖 2 票價(jià)累計(jì)模塊 票數(shù)選擇按鍵和兩片 74175 的脈沖輸入連接 每按一次票數(shù)按鍵 74175 將保存的數(shù)據(jù)送 入 8fadd 與 DCBA 相加 所得結(jié)果再次送回 74175 并從 74175 的輸出端輸出 進(jìn)入下個(gè)模 塊 清零按鍵連接 74175 的清零端 按下按鍵即可清零 3 3 投幣累計(jì)模塊投幣累計(jì)模塊 該模塊的累計(jì)元件與票價(jià)累計(jì)模塊類似 運(yùn)用一片 8fadd 和兩片 74175 不同之處是投幣 累計(jì)模塊的輸入端有三個(gè)按鍵 分別代表 1 2 5 元 現(xiàn)用 XYZ 代表 1 2 5 用 ABCD 代 表輸入端 且注意到按鍵在按下時(shí) 輸入低電平 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 畫出電路圖如下 將 ABCD 輸入累計(jì)模塊 將三個(gè)輸入端用與門連接起來 結(jié)果送入 74175 的脈沖端 當(dāng)按下 1 2 5 按鍵的其中一個(gè) 送入一個(gè)脈沖 累計(jì)模塊加一個(gè)相應(yīng)的數(shù) 圖 3 投幣累計(jì)模塊 3 4 比較模塊比較模塊 此模塊較為簡(jiǎn)單 將投幣累計(jì)模塊的結(jié)果和票價(jià)累計(jì)模塊的結(jié)構(gòu)送入 8mcomp 進(jìn)行比較 當(dāng) 投入貨幣總額大于或等于票價(jià)總額亮綠燈 否則亮紅燈 實(shí)現(xiàn)模塊如圖 4 所示 圖 4 比較模塊 3 5 差額計(jì)算模塊差額計(jì)算模塊 將 8mcomp 的 AGTB 端口與投入貨幣的總額進(jìn)行異或 將 AEQB ALTB 的結(jié)果與票價(jià)總額進(jìn)行 異或 當(dāng)投入貨幣總額大于票價(jià)總額時(shí) AGTB 1 AEQB ALTB 0 否則 AGTB 0 AEQB ALTB 1 由于異或門的功能 A 1 A A 0 A 通過比較器和異或門的組合 可 將兩個(gè)比較的數(shù)中較小的一個(gè)求補(bǔ) 用一片 8fadd 將兩數(shù)相加 即可實(shí)現(xiàn)大數(shù)減小數(shù)的目 的 得到差額 電路圖實(shí)現(xiàn)如圖 5 所示 圖 5 差額計(jì)算模塊 3 6 進(jìn)制裝換輸出模塊進(jìn)制裝換輸出模塊 此模塊用三個(gè) 74185 進(jìn)行組合連接 即可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)裝換成十進(jìn)制數(shù)的目的 用兩個(gè) 7447 配合數(shù)碼管 Hex2 Hex3 顯示結(jié)果 電路圖如圖 6 所示 圖 6 數(shù)制裝換輸出模塊 4 測(cè)試步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 4 1 測(cè)試電路測(cè)試電路 1 在 Quartus II 軟件平臺(tái)上新建一個(gè)新的工作區(qū) 建立一個(gè)新的文件 按設(shè)計(jì)的電路 畫出完整的電路圖 保存并進(jìn)行編譯 2 編譯完成后 分配管腳 然后下載到 DE2 板 3 若與設(shè)計(jì)要求不同 則重新分析檢查電路圖 找出錯(cuò)誤并改正 重新下載到 DE2 板 上進(jìn)行驗(yàn)證 4 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 電路基本實(shí)現(xiàn)了題目的要求 各顯示管能夠按預(yù)計(jì)的情況正確的顯示結(jié)果 無故障 5 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論 5 1 遇到的問題及改正遇到的問題及改正 1 錯(cuò)誤情況 單價(jià)顯示管不能顯示正確的票價(jià) 錯(cuò)誤原因 邏輯門使用錯(cuò)誤 改正 調(diào)整邏輯門 2 錯(cuò)誤情況 差額顯示管顯示數(shù)據(jù)出錯(cuò) 錯(cuò)誤原因 比較電路連線錯(cuò)誤 改正 調(diào)整電路的連線 5 2 收獲和心得收獲和心得 在本次實(shí)驗(yàn)的過程中 根據(jù)任務(wù)書的要求 查找資料 設(shè)計(jì)了電路的方案 在差額計(jì)算 模塊 投幣模塊 選票模塊 均有幾種可實(shí)行的方案 分析之后 選擇最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式 在設(shè)計(jì)過程中 由于對(duì)電子芯片的了解較為淺顯 在設(shè)計(jì)的一開始 使用了相當(dāng)多的芯片 通過查找資料和與同學(xué)老師的探討過程中 找出初始電路圖中一些部分的簡(jiǎn)化芯片 如八 位加法器 8fadd 此次實(shí)驗(yàn)最大的收獲既是明白到準(zhǔn)備工作的總要性及其深刻的作用 在以 往的學(xué)習(xí) 實(shí)驗(yàn)中 往往拿到課題就迫不及待的