数电课程设计自动电子售票机Word下载.docx
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的数目、2元币的数目、5元币的数目;
票价与币值设定模块:
用不同的开关分别表示1元票、2元票、5元票、1
元币、2元币、5元币;
计算模块:
用计数器、乘法器、数值比较器、锁存器等实现需要的各种数
值的计算与保存。
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
二、课程设计的要求与数据
1.售卖的票共有3种,用3个按键分别代表这3种面额的票,按下按键就表示选中那种票;
2.用1个按键表示表示购买票的数量,按1次数量加1;
3.用1个LED显示买票的总票数,用1个LED显示投入总钱数;
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,表示投入此种面值钱币的数量,
5.用3个LED分别显示各种币的数量;
6.当投入的钱不够的时候,用1个绿灯亮来表示,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个红灯亮,并闪烁(可闪烁一分钟),同时用LED显示应找回给用户的钱数额。
三、课程设计应完成的工作
(一)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)模拟仿真
使用QUARTUSII软件,用原理图输入方法,进行编译,仿真。
(三)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。
(四)实验结果验证
下载完成后,在实验板上验证结果。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
实验资料搜索
图书馆、
宿舍
2010.6.21
至2010.6.21
2
实验电路图设计
教室、
2010.6.22
至2010.6.22
3
硬件模拟仿真及调试
教室
2010.6.23
至2010.6.23
4
结果验证及检查
2010.6.24-至2010.6.25
五、应收集的资料及主要参考文献
1.阎石.数字电子技术.高等教育出版社,2006.
2.廖日坤.CPLD/FPGA嵌入式应用开发技术白金手册.中国电力出版社,2005.
3.何希才.常用集成电路简明速查手册.国防工业出版社,2006.
4.李洪伟.基于QuartusII的FPGA/CPLD设计.电子工业出版社,2006.
5.周润景.基于QuartusII的FPGA/CPLD数字系统设计实例.电子工业出版社,2007.
发出任务书日期:
年月日指导教师签名:
计划完成日期:
年月日基层教学单位责任人签章:
主管院长签章:
目录
1设计任务及要求-1-
1.1设计的主要任务-1-
1.2设计任务目的-1-
1.3设计任务要求-2-
2原理与模块介绍-3-
2.1功能概况-3-
2.2功能实现的原理-4-
2.2.1整体电路图-4-
2.2.2购票模块-4-
2.2.3投币模块-5-
2.2.4比较模块-6-
3方案的实现-8-
3.1设计思想-8-
3.2设计流程-8-
3.2.1做好准备工作-8-
3.2.2分模块进行设计-8-
3.3.3上机画图-9-
4测试步骤及实验结果-10-
4.1测试步骤-10-
4.2实验现象-10-
4.3功能分析-10-
4.4测试结果-11-
5结论与问题讨论-12-
5.1完成设计要求的程度-12-
5.2存在的不足及改进思路-12-
5.3收获及心得体会-12-
参考文献-12-
1设计任务及要求
1.1设计的主要任务
(1)利用逻辑器件设计自动电子售票机,售票机的主要功能模块有:
显示票面值、票数,应找回的钱与已找回的钱的差值,1元币的数目、2元币的数目、5元币的数目;
用不同的开关分别表示1元票、2元票、5元票、1元币、2元币、5元币;
用计数器、乘法器、数值比较器、锁存器等实现需要的各种数值的计算与保存。
(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
1.3设计任务要求
2原理与模块介绍
2.1功能概况
电路共分三大模块,每个模块分别设有2-3个功能,总体功能框架如图1所示:
用红灯提示付款情况
用绿灯提示所差余额
比较并显示差额或找余
三个按钮对应三种币值
数码管显示投钱币数量
数码管显示购票数量
一个按钮选择购票数量
三个开关对应选票单价
图1总体功能框图
“购票模块”使用了三个拨码开关实现选票,票的单价分别为1元、2元和5元,一个拨码开关实现购票数量的增加,另外通过8fadd加法器74175寄存器以及74185实现8421BCD码的数制转换显示显示购票数量。
“投币模块”使用了三个按钮、8fadd加法器、74283加法器、74175寄存器以及74185实现8421BCD码的数制转换显示电路,实现了投入钱币数量以及总额统计功能。
“比较模块”使用了两片74LS85接成的8位数值比较器、8fadd加法器、和门电路,实现了比较投入钱币总额和选票总额并给予提示等功能。
2.2功能实现的原理
2.2.1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购票模块
“购票模块”电路如图3所示。
使用了8fadd加法器、74175寄存器和一系列门电路,实现统计购票总额,票数,并通过74185实现数制转换,并显示出来。
图3“购票模块”电路
2.2.3投币模块
“投币模块”电路。
如图4所示,使用了8fadd加法器、74175寄存器和一系列门电路,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4“投币模块”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,输出数值后由74175寄存器保存前一次输入,待有下一个数值输入,即可再次累加,通过显示电路显示出来。
用74185实现数制转换显示电路,与“购票模块”的显示电路功能相同。
2.2.4比较模块
“比较模块”电路。
如图6所示,使用了8mcomp数值比较器、8fadd加法器以及门电路,实现了余额显示、欠费状态显示和提醒等功能。
图5“比较模块”电路
电路设计分析:
需用指示灯显示的购买结果有两种:
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)。
同时,使用数值比较器的输出端驱动欠费提示灯(绿灯)和找零提示灯(红灯)。
3方案的实现
3.1设计思想
自动电子售票机,设计要求的功能包括,显示:
已选票的数量、票价的总额、投入钱币数量、欠费提醒和显示、余额和找零提醒和显示。
选择和显示数值,需要编码器和显示器;
计算票和钱的总额,需要加法器和寄存器;
显示购买结果,需要数值比较器、加法器和显示译码器;
找零闪烁提示,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
3.2.1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
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
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
4.1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
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
1、自动电子售票机总共使用了八个数码管,显示的数值类型如图7所示:
图6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:
SW17SW16SW15KEY3SW13KEY2KEY1KEY0SW9
图7开关和按钮的功能
4.4测试结果
SW13=1,买票1元4张,2元2张,5元2张,共18元(在票价总额中显示“18”,票数显示“8”路灯亮,差额显示“18”。
)。
付款按KEY2,5次,KEY1,2次,KEY0,2次,共19元(在投入钱币币数中分别显示“5”“2”“2”,红灯闪烁,找零显示“1”)。
5结论与问题讨论
5.1完成设计要求的程度
该设计完成了设计要求的功能,并人性化实现。
5.2存在的不足及改进思路
※不足:
电路使用的芯片较多,连线繁杂,不便于制造人员阅读电路结构。
※改进:
除已采用对称式结构尽量简化电路外,在今后实践中不断探索,以简化接线、减少芯片使用量。
5.3收获及心得体会
初步见识了电子产品设计的过程(包括理论储备、资料收集、仿真平台等)。
认识到课程整体关联性的概念。
增加了课程学习的趣味性。
参考文献
主要参考文献:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 课程设计 自动 电子 售票