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自动贩卖机电子技术课程设计

16
2020年4月19日
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综述 1
1方案比较与选定 2
2方案设计与分析 2
2.1逻辑抽象 2
2.2单元模块设计 3
2.2.1可供选择商品的指示灯模块 3
2.2.2商品输出模块 5
2.2.3找零模块 6
3整体电路及仿真 8
3.1电路原理 8
3.2电路仿真 9
3.2.1投一元买矿泉水 9
3.2.2投一块五买饮料 10
3.2.3投两元买饮料并找零 11
心得体会 12
参考文献 13

综述
自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。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。七十年代以来，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。
本设计用JK触发器和基本逻辑门电路经过时序电路的设计方法完成了一种自动贩卖机的设计，该贩卖机能够售卖三种商品，要求系统能够自动完成：投币识别，价格比较，选择商品同时对应的指示灯亮，输出商品和找零过程。

1方案比较与选定
方案一：采用开关控制的计数器，经过加法器投硬币的方式将来确定投入的数值大小，再经过控制减法器的方式来减掉花费的数值，输出需要找回的数值，原理简单，设计也相对简约，思路清晰便于操作。逻辑电路图如图1-1所示。

图1-1 自动贩卖机逻辑电路图
方案二：采用JK触发器和基本逻辑门电路经过时序电路的设计方法完成了一种自动贩卖机的设计，具体思路是经过传感器产生的硬币信号，在电路中输入不同的状态，来表示所投硬币的数值，然后根据所需，经过开关电路，确认各种状态，达到目的。优点是采用简单触发器，和简单门电路就设计出方案。
综上所述，采取方案二，尽管稍微有些复杂，可是能够使我对时序逻辑电路的设计方法有更深的理解。该方案成本低，性价比高。
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单元模块设计
2.2.1可供选择商品的指示灯模块
指示灯模块用JK触发器完成，分析过程如下：
1)状态转换表

表2-2 状态转换表
AB
S*/XYZ
S
00
01
11
10
S0（00）
S0/000
S1/000
×/×××
S2/100
S1（01）
S1/000
S2/100
×/×××
S3/110
S2（10）
S2/100
S3/110
×/×××
S0/111
S3（11）
S3/110
S0/111
×/×××
×/×××
2）状态转换图

图2-2 状态转换图
3)卡诺图化简
AB

Q1Q0
00
01
11
10
00
00/000
01/000
××/×××
10/100
01
01/000
10/100
××/×××
11/110
11
11/110
00/111
××/×××
××/×××
10
10/100
11/110
××/×××
00/111
图2-2 卡诺图

状态方程:
Q1*=Q1′A+Q1′Q0B+Q1A′B′+Q1Q0′A′=Q1′（A+Q0B）+Q1(A′B′+Q0′A′)
Q0*=Q0′B+Q0B′
驱动方程:
J1=A+Q0B K1=(A′B′+Q0′A′)′=(A+B)(Q0+A)
J0=B K0=（B′）′=B
输出方程:
X=Q1+Q1′A+Q0B
Y=Q1Q0+Q0A+Q1B+Q1A
Z=Q1A+Q1Q0B
4)逻辑电路图

图2-2 指示灯模块逻辑电路图
2.2.2商品输出模块
1)逻辑真值表
表2-2 逻辑真值表
C
D
E
X
Y
Z
M
N
L
1
0
0
1
×
×
1
0
0
0
1
0
×
1
×
0
1
0
0
0
1
×
×
1
0
0
1
2)逻辑表示式
M=CX
N=DY
L=EZ
3)商品输出逻辑电路图

图2-2商品输出模块逻辑电路图
2.2.3找零模块
1）状态转换表
①选择矿泉水（C=1）
AB
S*/P
S
00
01
11
10
S0（00）
S0/0
S1/0
×/×
S2/0
S1（01）
S1/0
S2/0
×/×
S3/1
S2（10）
S2/0
S3/1
×/×
×/×
S3（11）
S3/1
×/×
×/×
×/×

②选择饮料（D=1）
AB
S*/P
S
00
01
11
10
S0（00）
S0/0
S1/0
×/×
S2/0
S1（01）
S1/0
S2/0
×/×
S3/0
S2（10）
S2/0
S3/0
×/×
S0/1
S3（11）
S3/0
S0/1
×/×
×/×
③选择咖啡（E=1）。
这是不需要找零
2）卡诺图化简
①选择矿泉水（C=1）
AB

Q1Q0
00
01
11
10
00
00/0
01/0
××/×
10/0
01
01/0
10/0
××/×
11/1
11
11/1
××/×
××/×
××/×
10
10/0
11/1
××/×
××/×
图2-2卡诺图
状态方程：
Q1*=A+Q1+Q0B=Q1′×（A+Q0B）+Q1×1
Q0*=Q0′B+Q0B′
驱动方程：
J1=A+Q0B K1=0
J2=B K2=B
输出方程：
P=Q1Q0+Q0A+Q1B
②选择饮料（D=1）

AB

Q1Q0
00
01
11
10
00
00/0
01/0
××/×
10/0
01
01/0
10/0
××/×
11/0
11
11/0
00/1
××/×
××/×
10
10/0
11/0
××/×
00/1
图2-2 卡诺图
状态方程：
Q3*=Q3′A+Q3′Q2B+Q3A′B′+Q3Q2′A′=Q3′（A+Q2B）+Q3(A′B′+Q2′A′)
Q2*=Q2′B+Q2B′
驱动方程：
J1=A+Q2B K3=(A′B′+Q2′A′)′=(A+B)(Q2+A)
J2=B K2=（B′）′=B
输出方程：P=Q3Q2B+Q3AB′
③总的输出方程: P=Q3Q2B+Q3AB′+Q1Q0+Q0A+Q1B
3）找零逻辑电路图

图2-2 找零模块逻辑电路图
3整体电路及仿真
3.1电路原理
整体电路如图3-1所示
其工作原理为：开关A,B分别表示投入1元和5角硬币，根据投入硬币的情况，X,Y,Z三个发光二极管会经过亮灭来表示对应的商品是否可供选择。开关C,D,E表示所选择的饮料，M,N,L三个发光二极管的亮灭代表对应商品是否输出，同时同时会经过最后一个二极管的亮灭表示是否找零。

图3-1整体逻辑电路图
3.2电路仿真
3.2.1投一元买矿泉水
仿真结果如图3-2-1所示：开关A按下表示投入一元硬币，只能买矿泉水，因此矿泉水对应的指示灯亮，按下开关C选择矿泉水，输出商品指示灯亮，不需要找零，因此找零指示灯不亮。

图3-2-1 投一元买矿泉水仿真图
3.2.2投一块五买饮料
仿真结果如图3-2-2所示：开关A,B同时按下表示投入一块五，能够买矿泉水和饮料，因此矿泉水和饮料对应的指示灯亮，按下开关B选择饮料，输出商品指示灯亮，不需要找零，因此找零指示灯不亮。

图3-2-2 投一块五买饮料仿真图
3.2.3投两元买饮料并找零
仿真结果如图3-2-3所示：开关A同时按两下表示投入两元，能够买矿泉水，饮料和咖啡，因此三种饮料对应的指示灯全部都亮，按下开关B选择饮料，输出商品指示灯亮，需要找五角，因此找零指示灯亮。

图3-2-3 投两元买饮料并找零仿真图
心得体会
本设计关于自动贩卖机的逻辑电路设计，我根据课本上的知识以及课外的一些了解，分析题目，建立模型，最后实现功能。
看一个东西简单，但在实际操作中就是有许多要注意的地方，有些东西也与你的想象不一样，我们这次的实训就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟、　实训的时间虽然很短，在不断的查找资料并理解后做出自己的设计，真的是很困难，以前我们光只注意一些理论知识，感觉也就那样，而真正到自己去设计，才发现很多难以解决的问题，这次的实习使我意识到我对理论知识的运用的不足，在电脑操作画图中也有很多的缺陷。
在这次时间周中，一个原本生活中常见的自动贩卖机，要真正去设计其电路时，看似简单的逻辑电路，真正到实际自己设计时才发现在解决各种问题时，毫无头绪，在查阅资料，自己了解后，仿照现有的逻辑电路做出自己的设计，真的是很困难，专业和理论知识还很欠缺，仍需努力！
在必要的作图时，缺乏熟练程度，即使很简单的一个图，也要摸索很久，平时对电脑的利用太局限了，我还需继续锻炼使用它做更多有用的学习！
希望作为大学生应该有更多这样的实习时间，这样才能保证理论结合实践，能够更好的锻炼大学生。丰富大学生活，锻炼实践技能！

参考文献
[ 1 ] 康光华.电子技术基础[M].第五版.北京：高等教育出版社,
[ 2 ] 陈传虞.脉冲与数字电路[M].第二版.北京:高等教育出版社,1991
[ 3 ] 熊耀辉.电子线路[M].高等教育出版社,
[ 4 ] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].高等教育出版社,1999    
[ 5 ] 郁汗琪.数字电子技术试验及课程设计[M].北京高等教育出版社,1994