eda課程設(shè)計簡易售貨機(jī)

1、燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題目： 簡易售貨機(jī) 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實驗中心 學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）設(shè)計題目簡易售貨機(jī)設(shè)計技術(shù)參數(shù)用數(shù)字開關(guān)設(shè)置大小在015內(nèi)的購物金額和付款金額以十進(jìn)制形式顯示購物金額、付款金額和找零金額付款金額小于購物金額時蜂鳴3秒設(shè)計要求分別用4個撥碼開關(guān)設(shè)置購物金額和付款金額用6個數(shù)碼管顯示購物金額、付款金額和找零金額用蜂鳴器蜂鳴提示付款金額不足工作量學(xué)會使用max+plusii軟件

2、和實驗箱；獨立完成電路設(shè)計，編程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書寫任務(wù)書。工作計劃1. 了解eda的基本知識，學(xué)習(xí)使用軟件max+plusii，下發(fā)任務(wù)書，開始電路設(shè)計；2. 學(xué)習(xí)使用實驗箱，繼續(xù)電路設(shè)計；3. 完成電路設(shè)計；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗收；5. 答辯并書寫任務(wù)書。參考資料數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.eda課程設(shè)計b指導(dǎo)書指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字金海龍說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2012年 3月16日 目 錄第1章 摘要4第2章 引言4 第3章 基本原理4第4章 參數(shù)設(shè)計及運算5 4.1 二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制5 4

3、.2 兩個輸入端做減法運算6 4.3 加入比較器8 4.4 蜂鳴器9 4.5 設(shè)計總電路圖10 4.6 波形仿真圖11第5章 管腳鎖定及硬件連線 12第6章 課程設(shè)計總結(jié) 12參考文獻(xiàn) 13 第1章 摘要 現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心是eda（electronic design automation）技術(shù)。eda就是依賴功能強(qiáng)大的計算機(jī)，在eda工具軟件平臺上，對以硬件描述語言hdl（hardware deion language）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計文件，自動地完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)總和（布局布線），以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。售貨機(jī)在

4、我們的日常生活中隨處可見，比如說我們?nèi)コ匈徫?，收銀員只要輸入顧客的購物金額和付款金額，電腦就會自動的顯示并計算出應(yīng)找的錢數(shù)，自動的找出零錢。第2章 引言 eda技術(shù)是以計算機(jī)為工具完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線和設(shè)計仿真等工作。電路設(shè)計者只需要完成對系統(tǒng)功能的描述,就可以由計算機(jī)軟件進(jìn)行系統(tǒng)處理,最后得到設(shè)計結(jié)果,并且修改設(shè)計方案如同修改軟件一樣方便。利用eda工具可以極大地提高設(shè)計效率。利用硬件描述語言編程來表示邏輯器件及系統(tǒng)硬件的功能和行為，是eda設(shè)計方法的一個重要特征。這次的題目就是設(shè)計簡易售貨機(jī)，首先要用數(shù)字開關(guān)設(shè)置大小在015內(nèi)的購物金額和付款金額，然后要以以十進(jìn)制形式顯示購物

5、金額、付款金額和找零金額，若付款金額小于購物金額則蜂鳴3s。第3章 基本原理這次的題目是設(shè)計簡易售貨機(jī)，解決的問題也并不復(fù)雜，仔細(xì)研究主要集中在兩個核心問題上：（1）將二進(jìn)制的輸入轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制并用數(shù)碼管顯示。（2）對兩個二進(jìn)制輸入做減法運算，結(jié)果也用數(shù)碼管輸出。（3）蜂鳴器工作3s。針對于以上的問題，首先是根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式，通過組合邏輯電路將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制。因為要做減法運算，為了得到四位減法器，利用74283四位超前進(jìn)位加法器，將一個輸入端與另一個輸入端的補(bǔ)碼進(jìn)行相加即可實現(xiàn)。其次，考慮到如果當(dāng)被減數(shù)的付款金額小于購物金額時的情況，在輸入端口利用7485四位數(shù)字比較器，在正常情況

6、下不影響差值結(jié)果，如果被減數(shù)小于減數(shù)，無論輸入為多少其結(jié)果皆為0，同時蜂鳴器工作3s。最后，我們要使購物金額，付款金額，找零金額在6個數(shù)碼管中分別顯示出來。第4章 參數(shù)設(shè)計及運算 4.1二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制根據(jù)要求用4位數(shù)字開關(guān)（a,b,c,d）控制兩個數(shù)碼管（共八個引腳 十位dcbax3x2x1x0y3y2y1y00000000000000001000000010010000000100011000000110100000001000101000001010110000001100111000001111000000010001001000010011010000100001011000100

7、01110000010010110100010011111000010100111100010101x3,x2,x1,x0, 個位 y3,y2,y1,y0）可得真值表如下：根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式： 表示十位 : x3=0 個位: y3=bcd x2=0 y2=bc+cd x1=0 y1=bd+bcd x0=(b+c)d y0=a根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出組合邏輯電路圖如下： 為了應(yīng)用方便與清晰，將上電路圖模塊化：此模塊可實現(xiàn)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)碼管輸出4.2兩個輸入端做減法運算 為了得到兩個四位二進(jìn)制輸入相減的效果，可利用74283四位超前進(jìn)位加法器，將一個輸入端和另一個輸入端的補(bǔ)碼進(jìn)行加法即可。購

8、物金額的四位輸入端（price3,price2,price1,price0）作為減數(shù)，要進(jìn)行補(bǔ)碼運算,付款金額的四位輸入端（pay3，pay3，pay2，pay1）作為被減數(shù)，找零四位輸入端為（sum4,sum3,sum2,sum1）作為差值。74283的真值表：此電路圖如下：4.3加入比較器 考慮到如果當(dāng)被減數(shù)的付款金額小于購物金額時的情況，在輸入端口利用7485四位數(shù)字比較器，在正常情況下不影響差值結(jié)果，如果被減數(shù)小于減數(shù)，無論輸入為多少其結(jié)果皆為0。 比較器的八位輸入分別是購物金額和付款金額，7485有三個輸出端口： albo（pricepay)當(dāng)購物金額price小于付款金額pay時，

9、有albo（pricepay）端口輸出高電平1，購物金額price大于或等于付款金額pay時，有albo（pricepay）端口輸出低電平0，此時agbo輸出1，連接蜂鳴器模塊，可完成蜂鳴，再讓輸出端albo分別與找零金額的每個輸出端口相與，即可達(dá)到要求的目的。7485的真值表：電路圖如下：4.4蜂鳴器當(dāng)付款金額小于購物金額的話，蜂鳴器開始響，三秒鐘結(jié)束，本設(shè)計利用74160十六進(jìn)制計數(shù)器控制時間。74160為同步十六進(jìn)制計數(shù)器，通過時鐘信號觸發(fā)從零開始計數(shù)，計到十五，進(jìn)位端輸出高電平同時狀態(tài)回到零重新計數(shù)。芯片有異步置零端和異步置位，可以接小于十六進(jìn)制的任意進(jìn)制計數(shù)器。計數(shù)器本次設(shè)計用1hz

10、的始終頻率，用一個74160接成3進(jìn)制計數(shù)器，進(jìn)位端取反與時鐘信號相與，接到74160的時鐘信號輸入端口。當(dāng)有進(jìn)位時，即進(jìn)位輸出為1時，取反為0，與始終信號相與后仍然是0。由于沒有時鐘信號的輸入，74160停止工作，技術(shù)停止。從開始到計數(shù)停止時間為3秒。7485的agbo輸出端，既與74160的clrn（異步置零端）相連，又和74160進(jìn)位取反后的輸出相與后接蜂鳴器。當(dāng)付款小于購物時，agbo輸出1與進(jìn)位取反相與為1，即蜂鳴器開始響。計數(shù)器開始工作，3秒之后，進(jìn)位端輸出為1，取反為0，與時鐘信號相與為0，計數(shù)器停止工作，同時蜂鳴器停止蜂鳴。74160真值表如下：蜂鳴器控制電路圖如下：4.5設(shè)計

11、總電路圖 price0 price1 price2 price3 四位數(shù)字開關(guān)表示物品的購物金額 pay0 pay1 pay2 pay3 四位數(shù)字開關(guān)表示物品的付款金額l7 l6 l5 l4 l3 l2 l1 l0 表示物品的購物金額的數(shù)碼管輸出端 m7 m6 m5 m4 m3 m2 m1 m0表示物品的付款金額的數(shù)碼管輸出端 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n1 n0表示物品的找零金額的數(shù)碼管輸出端4.6 波形仿真圖（1）二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制組合邏輯電路仿真( 2 ) 總電路仿真仿真時隨意給出了幾組數(shù)據(jù)，代表了三種情況分別是付款金額等于購物金額，付款金額小于購物金額，付款金額大于購物金額。

12、第5章 管腳鎖定及硬件連線1.控制購物金額的4位數(shù)字開關(guān)：price0=pin39， price1=pin40， price2=pin41， price3=pin44 控制付款金額的4位數(shù)字開關(guān)：pay0=pin45， pay1=pin46， pay2=pin47， pay3=pin532.顯示購物金額的兩個4位數(shù)碼管：l7=pin148，l6=pin147，l5=pin144，l4=pin143 l3=pin142，l2=pin141，l1=pin140，l0=pin139 顯示付款金額的兩個4位數(shù)碼管:m7=pin196，m6=pin195， m5=pin193， m4=pin192 m3

13、=pin191， m2=pin190， m1=pin189， m0=pin187 顯示找零金額的兩個4位數(shù)碼管：n7= pin136n，n6=pin135，n5=pin134，n4=pin 133 n3=pin132，n2= pin 131，n1=pin 128，n0=pin127 6個數(shù)碼管的位控位分別鎖定為： k1=pin94,k2=pin95,k3=pin96,k4pin97,k5=pin99,k6=pin1003.時鐘信號：shizhong=pin75, 蜂鳴器：fengming=384,其中顯示購物金額的數(shù)碼管需要連線，在試驗箱上的對應(yīng)分別是：3d0=pin187，3d1=pin18

14、9,3d2=pin190,3d3=pin191,3d4=pin192,3d5=pin193,3d6=pin195,3d7=pin196第6章 課程設(shè)計總結(jié)就要結(jié)束這一周的課程設(shè)計了，可以說是度過了緊張又充實的五天。但看到自己努力完成的設(shè)計任務(wù)報告書，感到的是更多的快樂和自豪。拿到自己的任務(wù)書，簡易售貨機(jī)的題目赫然紙上，萬事開頭難，自己一時沒有什么想法。不過經(jīng)過仔細(xì)的分析，把核心的問題分為三個，然后就這三個問題一一攻破。在解決第一個問題時，將二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制的問題有過兩個想法。一個就是利用真值表組合邏輯電路，其二是用比較器判斷出是否大于九，分開十位和個位。最后出于電路簡單明了的原因用了組合邏輯

15、電路。第二個問題出在找零時怎么做減法，利用微機(jī)原理課上學(xué)過的將減數(shù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼加一，可以將其轉(zhuǎn)化為加法計算出差值來，因為要加一，就將74283的進(jìn)位標(biāo)志cin接入高電平。同時為了考慮到實際中可能會出現(xiàn)付款金額不夠支付購物金額的情況，因此加入比較器，使在此情況下找零顯示皆為零。第三個問題就是付款小于購物金額時候，蜂鳴器響3s，考慮到數(shù)電中學(xué)到了74160為同步十六進(jìn)制計數(shù)器，通過時鐘信號觸發(fā)從零開始計數(shù)，計到十五，進(jìn)位端輸出高電平同時狀態(tài)回到零重新計數(shù)，而本設(shè)計只需把74160接成三進(jìn)制計數(shù)器。經(jīng)過這次對于自動售貨機(jī)的設(shè)計，讓我對于電路設(shè)計的基本步驟及原理等有了更深更具體的了解，不再是紙上談兵的

16、討論，而是要付諸實踐的去嘗試和檢驗。在這樣的過程中，不斷的進(jìn)步與創(chuàng)新。在這過程中eda顯現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢，雖然是第一次接觸，但它給設(shè)計所帶來的方便快捷，使我對它產(chǎn)生了濃厚的興趣。這樣也為以后的課設(shè)或畢業(yè)設(shè)計等打好了基礎(chǔ)。課設(shè)順利的結(jié)束了，不但學(xué)會了eda軟件并能自己獨立使用，還增強(qiáng)了自己獨立思考的能力，學(xué)會將課本上的知識擴(kuò)展為自己運用的解決問題的辦法。在連接實驗箱的時候，也檢驗了自己的動手操作能力，或許一個微小的失誤就會導(dǎo)致自己的實驗失敗。理論的成功更需要實踐去檢驗。最后，對于在這次課設(shè)過程中給予自己悉心指導(dǎo)與幫助的老師，和探討過問題的同學(xué)，表示感謝。參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.eda課程設(shè)計