自动电子售票机

课 程 设 计

课程名称_电子技术综合设计与实践 题目名称 自动电子售票机 学生学院 自动化学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师_______ ______________

2013年 12 月 06日

广东工业大学课程设计任务书

题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号 自动电子售票机 自动化学院

一、课程设计的内容

1）利用各种器件设计自动电子售票机。 2）利用DE2教学开发板对所设计电路进行验证。 3）总结电路设计结果。

二、课程设计的要求与数据

设计要求包括：

1. 售卖的票共有3种，每种的单价用1个LED显示(面额分别为3元、5元、8元)； 2. 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该种面额的票。 3. 用1个按键表示表示购买票的数量，按1次数量加1；

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，按键的次数表示投入该种面值钱币的数量；

5. 当投入的钱不够的时候，用1个红灯亮来表示，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个绿灯亮闪烁来表示，闪烁持续时间为0.5S，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QUARTUS II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。

（五） 实验报告的撰写及完成

在验证结果正确后，确定方案并绘制电路图。进一步完善设计文档资料，写出总结报告以及心得体会（本实验项目的感受；从本项目中获得了哪些收获；本项目的成功之处；本项目中还有待改进的地方；下一个项目试验从哪些地方进行改进；怎样提高自己的效率和水平等）。

四、课程设计进程安排

序号 序号 设计各阶段内容 设计各阶段内容 地点 地点 起止日期 起止日期 2013.12.02 选择课程设计题目，分析题目要求及熟悉实验软实验2号楼1 件。 212 至2013.12.02 2013.12.03 实验2号楼2 查阅资料，提出设计方案并讨论，设计电路。 212 至2013.12.03 2013.12.04 实验2号楼3 进行原理图、总体逻辑思路、输入并调试电路 212 至2013.12.04 2013.12.05 实验2号楼4 调试电路、改进，下载并检查，进行时序分析 212 至2013.12.05 2013.12.06 实验2号楼5 完成实验报告 212 至2013.12.06 五、应收集的资料及主要参考文献

应收集的资料：

[1]实现功能所需的芯片型号，引脚图 [2]QuartusII的基本操作 主要参考文献：

[1]阎石主编.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，20065. [2]谢云等.现代电子技术实践课程指导[M].北京：机械工业出版社，2003.2. [3]周誉昌.电工电子技术实验[M].北京：高等教育出版社，2007.3.

发出任务书日期： 2013年12 月 02 日 指导教师签名：

计划完成日期： 2013 年12 月06 日 基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

摘 要

这款自动电子售票机采用74系列芯片及门电路实现课程设计要求，操作简单，能够为用户提供人性化的数据，具有较强的实用性。 功能简介：

售票机可向对象提供单价为3元、5元和8元的票，按票价对应键选中某种单价的票后，通过票数选择按钮还可以选择购买多张此单价的票。然后客户能够使用常用的1元、2元和5元钱币（对应3个标明的输入建）进行付款。 面板显示：

售票机使用了多个数码管分别显示所选票的单价、购票总额、投入钱币总额、欠费和找零，还使用了不同颜色的彩灯表示欠费和找零两种情况。

同时为了克服芯片较多，容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用对称布局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。

这份课程设计报告详细描述了自动电子售票机各个模块的功能和实现原理，给出每个模块的电路图。同时，介绍了设计方案和调试过程，能够让读者更深入了整个设计流程。

通过DE2学习板对设计电路的实际验证，实现了设计任务要求的所有功能，因此这个电路的设计是合理的 关键词：

乘法器；数值比较；全加器；自动售票 所选芯片：

目 录

1 设计任务及要求............................................................................................................................ 7 1.1 设置任务目的............................................................................................................................ 7 1.2 设计任务要求............................................................................................................................ 7 2 原理与模块介绍.............................................................................................................................. 8 2.1 功能概况.................................................................................................................................... 8 2.2 功能实现的原理........................................................................................................................ 9 2.2.1 整体电路图 ..................................................................................................................... 9

2.2.2 选票面值显示模块 ...................................................................................................... 9 2.2.3 购票总额显示模块 .................................................................................................... 10 2.2.4 投入钱币统计模块 .................................................................................................... 11 2.2.5结果显示模块 ............................................................................................................. 12 3 方案的实现 .................................................................................................................................. 13 3.1 设计思想.................................................................................................................................. 13 3.2 设计流程.................................................................................................................................. 14

3.2.1 做好准备工作 ............................................................................................................ 14 3.2.2 分模块进行设计 ........................................................................................................ 14 3.3.3 上机画图 .................................................................................................................... 14 4 测试步骤及实验结果 ................................................................................................................. 14 4.1 测试步骤.................................................................................................................................. 14 4.2 实验现象.................................................................................................................................. 15 4.3功能分析 .................................................................................................................................. 15 5 结论与问题讨论.......................................................................................................................... 16 5.1 完成设计要求的程度.............................................................................................................. 16 5.2 存在的不足及改进思路.......................................................................................................... 16 5.3 收获及心得体会...................................................................................................................... 16

参考文献 ............................................................................................................................................ 16

1 设计任务及要求

1.1 设置任务目的

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

1.2 设计任务要求

（1）售卖的票共有三种，面值分别为3元、5元和8元，每种的单价用1个数

码管显示；

（2）用3个拨码开关分别代表这3种面额的票，拨上开关就表示选中那种票； （3）用1个按键表示购买票的数量，按1次数量加1；

（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元和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）当投入的钱不够的时候，用一个红灯亮来表示，同时用数码管显示所缺的

钱数额；当投入的钱达到或者超过所需的金额时，用1个绿灯亮闪烁来表示，闪烁时间持续为0.5S，同时用数码管显示应找回给用户的钱的数额。

2 原理与模块介绍

2.1 功能概况

电路共分四大模块，每个模块分别设有2-3个功能，总体功能框架如图1所示：

自动电子售票机 （一）选票面值显示模块 三个开关对应选票单价数码管显示所选面值一个按钮选择购票数量 （二）购票总额显示模块 数码管显示购票总额三个按钮对应三种币值 （三）投入钱币统计模块 数码管显示投钱币总额比较并显示差额（四）结果显示模块 用彩灯提示付款情况用绿灯提示取回余额 图1 总体功能框图

“选票面值显示模块”使用了三个拨码开关、计数器、8fadd加法器以及7447芯片进行选择并显示所选票的单价，票的单价分别为3元、5元和8元。

“购票总额显示模块”使用了一个按钮、8fadd加法器实现了票价总额的选择以及数码管显示。

“投入钱币统计模块”使用了三个按钮、8fadd加法器、72175寄存器以及自行设计的数制转换显示电路，实现了投入钱币总额统计功能。

“结果显示模块”使用了8mcomp数值比较器、减法器、74185三级

连接以及7447芯片，实现了比较投入钱币和选票总额并给予提示显示等功能。

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 选票面值显示模块

“选票面值显示模块”电路如图3所示，使用了三个拨码开关和7447显示译码器、计数器实现选择并显示所选票的单价，票的单价分别为3元、5元和8元。

图3 选票面值显示模块电路

拨码开关拨到高电平，经过逻辑门电路进入8fadd编码器，编出对应面值的数值，再通过7447显示译码器译出数字并由数码管显示出来。此模块显示最近的选中票的面值，即选中多个单价后，不会出现乱码，而是显示最后选择的单价，同时为“购票总额显示模块”提供计算的单价数值。

2.2.3 购票总额显示模块

“购票总额显示模块”电路是紧接在选票面值后面的，使用了一个按钮开关，3个8fadd加法器的级联，如图4所示。

按钮按1次表示购票数量加1，进而与乘法器与相应单价计算总额，8fadd加法器进行所有票价总额的计算，再进行数码管显示出所有总额的票价。

2.2.4 投入钱币统计模块

“投入钱币统计模块”电路。如图5所示，使用了8fadd加法器、8mcomp数值比较器和一系列门电路，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5投入钱币统计模块电路

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，通过显示电路显示出来。 用门电路实现数制转换显示电路，与“选票面值显示模块”的显示电路功能相同。

2.2.5结果显示模块

“结果显示模块”电路。如图6所示，使用了8mcomp数值比较器、减法器，实现了余额显示、欠费状态显示和提醒等功能。

图6 结果显示模块电路

电路设计分析：

需用数码管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）。需要从数值比较器引出7447显示译码器的灭灯信号，当票总额比钱总额大时，熄灭找零数码管，只用欠费数码管显示，同时输出使得提示灯显示红灯；当钱总额比票总额大时，熄灭欠费数码管，只用找零数码管显示，显示绿灯，并且使用74292芯片进行持续时间为0.5S的闪烁提示。

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：票的单价、票价的总额、投入钱币的总额、欠费提醒和显示、余额提醒和显示和找零提示。

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

乘法器；显示购买结果，需要数值比较器、加法器和显示译码器；找零提示音，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7个数码管，显示的数值类型如图7所示：

票价总额 找零总额 选 票 单 价 图7 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：

票 票 票 SW17 SW2 SW1 SW0 KEY3 KEY2 KEY1 KEY0 复位 8元 5元 3元 票数 5元 2元 1元

图8 开关和按钮的功能

数量 钱 钱 钱 4.4 测试结果

SW17=1,买票3元2张，5元2张，8元2张，共32元，在票价总额中显示“32”，此时红灯也会相应亮起来提示。

付款按KEY2，5次，KEY1,2次，KEY0,3次，共32元，在投入钱币的过程中票总价相应减少直至票价数码管显示，红色指示灯也一直亮到数码管熄灭，此时绿色指示灯开始闪烁起来，表示欠费为0；当再次按KEY2,1，KEY1，1次，KEY0，1次时，在找零总额的显示管上会显示“8”，绿灯持续闪烁，表示需要找零8元。

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：

[1]阎石主编.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，20065. [2]谢云等.现代电子技术实践课程指导[M].北京：机械工业出版社，2003.2. [3]周誉昌.电工电子技术实验[M].北京：高等教育出版社，2007.3.