自动售票邮票机电路设计.doc

河南城建学院本科课程设计报告

河南城建学院
电子技术基础课程设计报告

自动售票邮票机电路设计

姓 名： 张亮亮
学 号： 091213243
专业班级： 0912132
指导老师： 贺 伟
所在院系：电气与信息工程学院

2014年6月20日
摘要 
本设计是自动售邮票机，自动售邮票机主要由输入(投币，选票)电路,复位电路,报警电路,累加钱电路,找钱电路,给票电路组成。找钱（投钱，选票）电路是将投入的硬币转化成脉冲信号，若投入硬币时，端口显示出高电平，未投入硬币时，端口显示出低电平。控制电路是用来控制电路运行并清零等。报警电路是如果投入硬币钱数不足，则报警提示。累加钱电路用以计算投入硬币累加值既而判断是否找钱，给票。找钱电路找回多余的钱。给票电路是在累加钱到所买邮票价格时给出邮票。其中，累加钱电路要用数码管显示，显示2位即可。给出邮票时，要用不同颜色的灯显示，用不同颜色的发光二极管就行。找钱电路要用数码管显示出来，显示1位即可。
本设计采用的主要方法是设计单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。其中，选票电路的设计是采用门电路，寄存器（74HC175N）等元件组成。投币电路的设计是采用一个普通的编码器，把投入1角，2角，5角，一元（10角）对应的投币信号转化成输出的二进制代码。累加钱电路的设计是采用门电路,加法器(74LS283D),寄存器(74LS183D)和数码管显示器等元件组成。复位电路的设计是采用门电路，电容，开关等元件组成，当成功给票后，通过复位信号的输入来使电路清零。找钱电路的设计是采用门电路，减法器，译码器，数码管显示器等元件组成的。主要实现找钱的功能，而且找钱的多少可以通过数码管显示出来。报警和给票电路的设计是采用门电路，数值比较器，蜂鸣器，译码器，发光二极管等元件构成。当给出不同的票时会有不同颜色的二极管发光，如果投入的钱不足以买需要的票时蜂鸣器就会发出报警信号。
本设计取得的结果是设计出来的电路可以较好的完成设计要求，每按一次只能售出一张邮票，如果投入硬币钱数不足，则报警提示。如果投入硬币足够则自动送出一张邮票，并用不同颜色指示灯显示出来，多余的钱数可以找回，找回的钱数同时可以用数码管显示出来。售票机有累加钱数的功能，累加的钱数也用数码管显示出来。但是设计出来的电路也具有不足之处电路连线繁杂,不便于人员阅读电路结构。

关键字：投币；选票；加法器；寄存器

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目录
1 概述 4
1.1 设计目的 4
1.2 任务计划 4
1.3 设计要求 4
2 设计总体方案及硬件设计 5
2.1 电路的总体原理框图及分析 5
2.2工作原理 5
3 各模块设计 7
3.1 数字电子设计的部分结构图： 7
3.2 投币及累加部分的结构图 8
3.3 找钱电路设计的部分结构图 9
4 软件仿真 10
4.1 仿真软件简介 10
4.2 电路总体结构仿真图 11
5 课程设计体会 12
5.1 设计体会 12
5.2 存在的不足及改进思路 12
参考文献 13

1 概述
1.1 设计目的
1. 学会应用数字电路课程的理论知识独立完成一个课程设计。
2. 能够通过设计掌握独立分析和解决实际问题的能力。
3. 通过设计掌握数字电路设计和制作的一般方法。
4. 学会使用和查找设计有关的书籍和资料。
5. 通过对实际电路的方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计。
6. 学会撰写课程设计总结报告，培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
1.2 任务计划
⒈ 以数字电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字基本单元组成并完成特定功能的电路设计、调试。
⒉ 学习EDA电路设计方法，能熟练掌握理论电路应用实际。
⒊ 学习电子系统电路的安装调试技术。
1.3 设计要求
1. 设计一个自动售票机，此机只售1角、2角、5角和1元四种邮票。售哪一种邮票按票额指令即可。每按一次只能售出一张邮票。
2. 如果投入硬币钱数不足，则报警提示。如果投入硬币足够则自动送出一张邮票，并用不同颜色指示灯显示出来，多余的钱数可以找回，
3. 找回的钱数同时用数码管显示出来。
4. 售票机应有累加钱数的功能，累加的钱数用数码管显示出来。

2 设计总体方案及硬件设计
2.1 电路的总体原理框图及分析

选票电路

报警显示电路
比较电路
↘ ↗
↗ ↘
显示电路
识别电路
累加电路
找钱电路
→ → →
显示电路
↓

图2—1总体电路框图

2.2工作原理
本设计的自动售票机原理电路采用软硬件相结合的方法，其原理框图如图1所示。它由数据比较器，报警电路，累加电路，4位串行加法器，十进制计数器，单稳态触发器，传感器及各种控制电路组成。判断电路用数字比较器组成，它会输出三种结果中的一种，第一种结果，当投入硬币面值小于所选邮票面值时，该端连接的报警器会自动报警，这里接红灯；第二种结果，当投入硬币面值等于所选邮票面值时，该端输出的信号分别和前面的邮票选择信号接与门，最后分别接一种颜色的指示灯；第三种结果，当投入硬币面值大于所选邮票面值时，在用不同的指示灯显示不同的邮票的同时，系统还要完成找钱功能。把投币信号接在4位串行加法器的A端，同时把选邮票信号连到B端，然后把四位输出信号接一个BCD-七段显示译码器，而译码器的输出端连着数码显示器。

2.3所需器件
型号
功能
数量
74AS08N
反相器
9
74LS283
加法器
1
74LS183
全加器
1
DCD-HEX
数码显示器
3
LED
发光二极管
5
74LS85
数值比较器
1
74LS02
或非门
10
74LS08
与门
13
74LS175
寄存器
2
DIPSW
开关
8

3 各模块设计

3.1 数字电子设计的部分结构图：
首先是邮票的产生的结构图以及他们之间的发生关系，如下图所示：

图3—1出邮票与报警电路部分
分析所示，该电路图是产生有票的以及钱数少时会产生自动报警信号，电路的组成部分，有8线-3线的编码器，或非门与非门以及二极管和175寄存器，以及283的数字比较器，发光二极管等器件组成。该功能可以表述成邮票的钱数与寄存器之间的关系，如果邮票的钱数比投进来的钱数大时就会自动报警，否则，就会出邮票并且会伴随着找钱现象。 这种情况下会发生下一种情况。

3.2 投币及累加部分的结构图
该电路图是投币的装置以及钱数之间的叠加功能和叠加到的钱用数码管来表示出来，其电路设计图如下图所示：

图3—2投币及累加部分电路图
该电路的组成可以有283的全加器，和175组成寄存器，数码管显示器以及电源和电容和电阻，外加一个反相器，其结果组成就是这样。
该电路的结构功能所完成的是投入钱币的叠加之后通过相应的电路来完成其逻辑功能，投入钱的数目，首先会同投入的钱进行相加，之后经过寄存器把它们寄存到寄存器中来，然后通过数码管把累加到的钱显示出来，并且通过控制电路来实现寄存器的清零行动，使其回到初始的状态。并且通过此电路还会产生一个找钱的信号，这样的话就可以用数码管来显示找出多余的钱。

3.3 找钱电路设计的部分结构图
该电路使用来找钱的，所以应用到减法器，该电路图如下：

图3—3找钱部分电路图
分析其电路图我们不难看出，此电路图其实是一个全加器所组成的，其电路图是通过反相器来实现其逻辑功能的，首先是通过反相器把原码变换成补码的形式来进行相加减的，从而来实现其加法的工作原理的，其工作过程可以分成如下几步：当提示灯亮时，会发出一个低电平的信号使其所有的工作全部被低电平封住不能够正常的工作，使其不会产生一个找钱的信号，避免发生错误的信号，另一种情况就是那提示灯不会亮时会给出一个高电平的信号使其找钱电路可以完全的工作，不会受其他的信号影响。

4 软件仿真

4.1 仿真软件简介

Proteus 是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。

③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。
proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,真的很不错。可以仿真51系列、AVR,PIC等常用的MCU及其外围电路（如LCD,RAM,ROM,键盘,马达,LED,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件...）
其实proteus 与 multisim比较类似,只不过它可以仿真MCU！

4.2 电路总体结构仿真图

5 课程设计体会

5.1 设计体会
经过三天的课程设计，我受益匪浅，我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。在实验过程中，根据任务书的要求，查找资料，设计了电路方案，在差额计算模块、投币模块、选票模块，有几种预想方案，结合本学期贺伟老师在数电方面的精心指导和同组人员仔细分析后确定了一套简单实用的方案。
在设计过程中，由于对电子芯片的了解较匮乏，在选择芯片的问题上花费了不少时间，在翻阅有关资料和上网搜索后，才确定了要选择那些器件，不过通过对这些资料的查看，也了解了很多课本上没有的东西，通过和同组人员的共同努力，我们终于设计好了各个模块的电路。通过课程设计，我学到了很多，收获了很多，我觉得课程设计是一个从理论到实际应用的过程，也是和同组人员配合的实践，独自一人来设计一个东西是很困难的。
本次课程设计对于我的课题的要求基本上实现了。这次课程设计时间有点匆忙，虽然大部分的功能都实现了，但是还是会存在不完美的地方，实在是时间有点紧，没办法做长时间的修改。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更可喜，挫折是一份财富，经历是一份拥有。

5.2 存在的不足及改进思路
不足:电路连线繁杂,不便于人员阅读电路结构。
改进:除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,减少芯片的的使用。
参考文献
[1] 熊伟等.《multisim7电路设计及仿真应用》.北京：清华大学出版社，2005 .60-97
[2] 阎石等 .《数字电子技术基础》.北京：高等教育出版社，2006.70-149
[3] 赵淑范 ，王宪伟《电子技术实验与课程设计》北京：清华大学出版社，2006.59-84
[4] 侯建军等.《电子技术基础实验》.北京：高等教育出版社，2009. 86-120
[5] 马建国等.《电子系统设计》. 北京：高等教育出版社，2004.46-83
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成绩评定·
一、评语（根据学生答辩情况及其论文质量综合评定）。

二、成绩

指导教师签字： 年 月 日