自動(dòng)售郵票機(jī)的課程設(shè)計(jì)

1、河南理工大學(xué)數(shù)電課程設(shè)計(jì)系別：電氣工程系 班級(jí)：電信本 08-2 班姓名：李敬 學(xué)號(hào)：320808030206指導(dǎo)老師：自動(dòng)出售郵票機(jī)電路的設(shè)計(jì)一. 設(shè)計(jì)參數(shù)：1每次只允許投入一枚五角或一元的硬幣，累計(jì)投入一元硬幣給出一張郵票， 如果投入一元五角硬幣，則給出郵票的同時(shí)還應(yīng)找回五角錢。2要求用邊沿JK觸發(fā)器和與非門實(shí)現(xiàn)，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、卡諾圖化簡(jiǎn)、三 個(gè)方程（驅(qū)動(dòng)、輸出、狀態(tài)）、邏輯電路圖。二. 設(shè)計(jì)目的：隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人類社會(huì)日趨走向一個(gè)物質(zhì)文明社會(huì)。 伴隨著我國(guó)經(jīng) 濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平日益提高，人們對(duì)各服務(wù)行業(yè)的自動(dòng)化程序要求也 就越來越高，作為服務(wù)行業(yè)的自動(dòng)化裝置，已經(jīng)開始進(jìn)入

2、到使用單位，自動(dòng)售貨 機(jī)更是隨處可見極大程度上方便了人們的生活。三. 設(shè)計(jì)要求：1 分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng) 用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較， 并考慮器件的來源，敲定可行3 .設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐 個(gè)設(shè)計(jì)。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向，采用左 進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。四. 系統(tǒng)框圖：判別電路I識(shí)別電路找錢累加錢給票累加錢數(shù)要用數(shù)

3、碼管顯示，顯示兩位即可 五各單元電路的設(shè)計(jì)：1. 硬幣面值識(shí)別電路設(shè)計(jì)分幣儀是將兩種硬幣（一元、五角），從一個(gè)孔投入，從各自的邊口落出。在落出口中的兩側(cè)各有一個(gè)小孔，一側(cè)裝發(fā)光二級(jí)管D1,另一側(cè)裝接收光電三級(jí)管T1，在沒有硬幣通過時(shí)。接收光電三極管有光照射，光電三極管導(dǎo)通，使 三極管T2截止；當(dāng)有硬幣通過時(shí)，光電三極管瞬間無光照射。T1截止，三極管T2導(dǎo)通，這時(shí)在T2端便產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，這個(gè)負(fù)脈沖送給自動(dòng)售貨系統(tǒng)，電路圖如下:R1 rL«<22. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表取投幣信號(hào)為輸入邏輯變量。投入一枚一元硬幣時(shí)用A=1表示，未投時(shí)A=0。投入一枚五角硬幣用B=1表示，未投入時(shí)B=0。給出

4、郵票和找錢為二個(gè)輸 出變量，分別用丫、Z表示。給出郵票時(shí)丫=1，不給出郵票時(shí)丫=0 ;找回一枚五 角硬幣時(shí)Z=1，不找時(shí)Z=0。假定通過傳感器產(chǎn)生的投幣信號(hào)（A=1或B=1）在電路轉(zhuǎn)入新狀態(tài)的同時(shí)也隨之消失，否則將被誤認(rèn)為一次投幣信號(hào)設(shè)未投幣前電路的初始狀態(tài)為So，投入五角硬幣以后為Si ,投入一元硬幣（包括投一枚一元硬幣和兩枚五角硬幣人情況）以后為S2 0因?yàn)檫@樣工作中不會(huì)出現(xiàn) AB=11的情況，所以與之對(duì)應(yīng)的Sn 1 o 丫、Z均作約束項(xiàng)處理。狀態(tài)變換表00 011110爲(wèi)j瓦 /005 /00x/yxX/XX耳/00易/105;/II3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可知，當(dāng)己投入一元硬幣，再

5、投入一枚五角硬幣后電路返回So，同時(shí)輸出為丫=1，Z=0o即給出一張郵票，但不找錢；如果投入的是一枚一 元硬幣，則電路也返回So，同時(shí)輸出為Y=1,Z=1。即給出一張郵票，且找回一 枚五角硬幣。因此，電路的狀態(tài)數(shù)M =3己足夠。故可畫出如下圖所示的狀態(tài)轉(zhuǎn) 換圖。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4 卡諾圖令此觸發(fā)器狀態(tài)QiQo的00, 01, 10分別代表So,Si,S2，則從狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表即可畫出表示電路狀態(tài)/輸出(Qin 1Q0 1 /YZ，可卡諾圖，如下圖 所示，因?yàn)檎９ぷ鲿r(shí)不出現(xiàn) QQ°=1的狀態(tài)，所以與之對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)也作約束 項(xiàng)處理。Q1nQ0、000111100000/0001/00

6、xx/xx10/000101/0010/00xx/xx00/1011xx/xxxx/xxxx/xxxx/xx1010/0000/10xx/xx00/11亠 n 1. n 1電路次態(tài)/輸出(Q1 Q0 /yz )的卡諾圖將上圖中的卡諾圖分解，分別畫出Q1n1,Q°n1,Y和Z的卡諾圖，如下圖所示:abQ1n0000111100000x10101x011xxxx1010X0卡諾圖的分解:X:QinQ000111100001X00110X011XXXX1000X0Y:ab000111100000X00100X111XXXX1001X1Z:Qg；000111100000X00100X011X

7、XXX10觸發(fā)器的選擇因?yàn)椴煌壿嫻δ艿挠|發(fā)器驅(qū)動(dòng)方式不同，所以不同類型觸發(fā)器設(shè)計(jì)出的電路也不一樣，為此，在設(shè)計(jì)具體的電路前必須選定觸發(fā)器的類型。選擇觸發(fā)器類型時(shí)應(yīng)考慮到器件的供應(yīng)情況，并應(yīng)力求減少系統(tǒng)中使用的觸發(fā)器種類。本方案依據(jù)設(shè)計(jì)要求選取了 D觸發(fā)器。因?yàn)殡娐返臓顟B(tài)數(shù)M=3, 21 <3( M)22，故取觸發(fā)器的位數(shù)為n=2即可。2.6邏輯電路圖現(xiàn)己選定D觸發(fā)器，則從前一節(jié)的分解卡諾圖可寫出電路的狀態(tài)方程，驅(qū) 動(dòng)方程和輸出方程。狀態(tài)方程：Qn1 QiAB Q1q0a QoBn 1 ,QoQQB Qo AB驅(qū)動(dòng)方程：D1 Q1 AB QQA QoB-Do Q1QB QoAB輸出方程：

8、Y Q1B Q1A Qo A二 Qd以上三個(gè)方程可畫出它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如下所示六自動(dòng)出售郵票機(jī)整體電路設(shè)計(jì):CLK3.2電路參數(shù)計(jì)算狀態(tài)方程： Q：1 QjAB Q1q0A q0bQ0 1 QQB Q0 AB驅(qū)動(dòng)方程：U Q“ AB Q1Q0A Q0BD0 QQ0B Q0 AB輸出方程：l YQ1B Q1A Q0 A-Z Q1A 若Qin=O,Q01=Oo即原來沒投入硬幣當(dāng) A=0,B=0 時(shí)。Y=O,Z=O.那當(dāng)不投入硬幣時(shí)，不給郵票也不找錢。當(dāng) A=0,B=1 時(shí)，Y=O,Z=O那當(dāng)投入一枚五角硬幣時(shí)，不給郵票，也不找錢。當(dāng) A=1,B=0 時(shí)，Y=O,Z=O即當(dāng)投入一格一元硬幣時(shí)，不給郵

9、票，也不找錢。當(dāng) A=1,B=1 時(shí)，Y=1,Z=0那當(dāng)投入一枚一元硬幣和一枚五角硬幣時(shí)，給出一張郵票，但不找錢 若Q：=1 , Q0=O。即原來已經(jīng)投入一枚一元硬幣當(dāng) A=O,B=O 時(shí)。 Y=O,Z=O.那當(dāng)不投入硬幣時(shí)，不給郵票也不找錢當(dāng) A=O,B=1 時(shí)， Y=1，Z=O那當(dāng)再投入一枚五角硬幣時(shí)，給出一張郵票，但不找錢。當(dāng) A=1,B=O 時(shí)， Y=1,Z=1那當(dāng)再投入一枚一元硬幣時(shí)，給出一張郵票。并找回一枚五角硬幣，電路回到初 始狀態(tài)。3.3整機(jī)電路性能分析該電路較為完整，功能也比較齊全，當(dāng)投入硬幣時(shí)。有數(shù)碼顯示所投入的錢 數(shù)，若投入的錢數(shù)足夠，將會(huì)自動(dòng)給出一張郵票，找回所剩余的錢

10、，并有指示燈 提示給出郵票和找錢。同時(shí)該電路能夠完成自啟動(dòng)，回到初始狀態(tài)。當(dāng)電路進(jìn)入無效狀態(tài)11以后，在無輸入信號(hào)的情況下（即 AB=OO）不能自 行返回有效循環(huán)，所以不能自啟動(dòng)。當(dāng) AB=O1或AB=1O時(shí)，電路在時(shí)鐘信號(hào)作 用下雖然能返回有效循環(huán)中去，但收費(fèi)結(jié)果是錯(cuò)誤的。因此，在開始工作時(shí)應(yīng)在 異步置零端RD上加入低電平信號(hào)將電路置為00狀態(tài)。七體會(huì)與總結(jié)：課設(shè)的過程是艱辛的，但是收獲是巨大的。首先，我們?cè)僖淮蔚募由铎柟塘藢?duì)已有的知識(shí)的理解及認(rèn)識(shí)； 其次，我們第一次將課本知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)，使得所學(xué)知識(shí)在更深的層次上得到了加深。再次，因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)的確在某些方面存有一定難度，我們無論是搜集、整理材料，還是判別邏輯關(guān)系，做狀態(tài)轉(zhuǎn)換。這對(duì)我們來講都是一種鍛煉，培養(yǎng)了我 們理論與實(shí)際問題相結(jié)合的能力以及自學(xué)、查閱搜集資料的能力； 再有，狀態(tài)轉(zhuǎn)換和卡諾圖化減中，我曾經(jīng)面臨過失敗、品味過茫然，但是最終我們還是堅(jiān)持下來了，這就是意志、耐