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1、西华大学课程设计说明书硬币兑换系统 摘要: 我们在设计此课题中要求设计一个零钱兑换机，用74hc4511、74lvc161、显示管等实现译码、计数、显示等功能。我们选择了一种相对来说较简单的设计方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。最后将设计好的模块组合调试，并模拟仿真。英文摘要：We design the projects are in the design requirement for as changemakers, with 74 hc4511, 74 lvc161, XianShiGuan decoding, counting, an
2、d get the display function. We choose a relatively simple design, by go up and down the hierarchical design, first definition and provisions of the structure of the modules, and then a module within the detailed design. The last will design good modules commissioning, and simulation.英文关键词: transcode
3、 counting reveal关键词: 译码 计数 显示 目录1 前言11.1 设计背景11.2 设计概述12 总体方案设计32.1 方案比较32.2 方案论证42.3 方案选择43 单元模块设计53.1 硬币兑换系统组成53.2电路元器件的选择9 软件简介125 系统调试95.1系统仿真总图135.2系统仿真参数设置135.3功能调试135.4调结果分析186 系统功能指标参数196.1 系统实现的功能196.2 系统指标参数测试196.3 系统功能及指标参数分析197 结论208 设计总结218.1 设计的收获体会218.2 对设计的进一步完善提出意见或建议219 致谢2210 参考文献
4、23附录：系统仿真总图1 前言1.1 设计背景公交车现在是大多数人的主要出行交通方式，这样很多时候就需要换零钱，但是大部分公交站台附近并没有能换零钱的地方，而现在很多都是无人售票，因此给人们带来了许多的不便。近年来，在全国各地都发生过由于乘客没有零钱而与公交司机发生冲突的事件。如：2006年9月20日电 哈尔滨市一名大学生乘坐80路公交车等待找零时，与司机发生争执，厮打中乘务员又叫来两人，三人将该大学生打伤；2010年10月18日上午，乘客吴先生在宁德火车站乘坐18路公交车(火车站汽车北站)时，因身上没带零钱与该公交车司机发生纠纷，遭到司机的殴打；2012年3月10日，东莞厚街一辆公交车上发生
5、了一宗暴力事件，一个小伙子因为没零钱乘车被拒，居然暴打司机，一边打还一边说自己是特警，想不到，被打的司机也不好惹，公交还带着刀，结果，事情闹大了；等等。为了尽量避免这样的事件再次发生，我们设计一个在公交车站台安放的兑换零钱的机器，这样当乘客没有零钱时就能很放便的在站台换零钱了。这样既给乘客带来了方便，又减少了很多不必要的冲突。1.2 设计概述 本设计是用了三部分相对独立的分立元件共同组成的硬币兑换系统。第一部分是钱币识别、显示、报警部分；第二部分是由钱币兑换的出币系统；第三部分是钱币兑换系统的出币总数计数系统。1.2.1设计目标 当人们需要换币时，存入纸币，该系统自动检测钱币真假。如果为假币，
6、则报警；如果为真则输出相应的硬币数。当系统硬币兑换完后自动停止工作。1.2.2技术路线要实现该设计，就应把整个电路分为几大模块。分别是钱币识别及报警模块，出币模块，总数计数模块。先通过对各个模块进行设计、调试之后再将其组合起来进行整机调试。1.2.3实施计划首先就是要理清实现设计的框图，在总体框图的指导下，作出具体的电路图，由要设计实现的功能，计算出各个电路元件的值，并逐一对各个元件进行选择。最后用仿真软件对设计进行仿真操作，调试软件，并对照出的设计有误的地方进行必要的修正，确保设计的正确。1.2.4必备条件要实现该电路的设计，首要的就是要制定出设计的实现框图，并在老师的指导和参照资料的条件下
7、作出具体电路图，选定实现实现该设计的各种元器件。另外，还应由必要的软件帮助设计的完成。第 17 页 2 总体方案设计对同一种目的的实现，可以用不同的方案，下面就着重介绍以下两种方案，并比较两种方案的优劣。最后选择较好的方案进行设计。2.1 方案比较2.1.1 方案一系统框图如图2.1所示。图2.1 方案一的系统框图工作原理简述：当有纸币输入时，钱币检测、识别电路工作，如果是假币或非5元、10元、20元以及不能识别的纸币，报警电路将发出嘀嘀嘀的响声，并把钱币退出。如果是可以识别的钱币，系统通过显示电路将面值显示在七段发光二极管数码管上，并且计数出币电路启动，红色发光二极管按出币个数有规律的闪动，
8、开始出硬币。并且设计有总出币计数电路，使得机器内部没硬币时自动提示并停止工作，达到硬币兑换效果。2.1.2方案二系统框图如图2.2所示。图2.2 方案二的系统框图工作原理简述：系统一直处于扫描状态，没有纸币输入时机器处于休眠状态，将功耗降到最低，当有纸币输入时，系统唤醒并识别、判断。如果是假币，机器自动没收并提示，如果是可识别的真币，系统报面值并启动兑换系统，机器出币并找零，达到零钱兑换效果。2.2 方案论证表2.1 方案一、二论证分析方案一优点电路简单、人性化，出币数目可计，报警电路以及显示电路、提示电路，方便更人性化，性能可靠、实用。而且制造成本比较低，成品价格相对实惠。缺点只能对5元、1
9、0元、20元纸币进行兑换，功能不够完善方案二优点功能较完善，使用效果好，平时功耗较低缺点无法显示面值，而且不能预知剩余硬币个数，电路较复杂，难实现2.3 方案选择方案一的原理简单，所用74HCT4511集成器件和74LS161计数器，性能可靠，都比较经济，方便实用。成品价格相对实惠，且性价比高，在实际运用中消费人群广，便于普及，市场潜力相当可观。经过综合考虑，最终选择了方案一。3 单元模块设计本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。 3.1硬币兑换系统 表3.1 换零电路
10、组成表模块作用模拟纸币输入模块模拟纸币的识别及假币报警译码显示模块显示输入纸币面额出币控制模块控制输出指定数量硬币总出币计数模块计算输出总硬币数，当预置硬币输出完时给出提示信号3.1.1模拟纸币输入模块其电路如图3.1所示：图31模拟纸币输入模块模拟纸币输入模块的电路原理图如图所示：5个单刀双掷开关模拟了纸币的输入及识别，其中SW6模拟纸币输入，SW5模拟纸币的荧光，SW4模拟纸币的安全线，SW3模拟纸币的5元水印，SW2模拟纸币的10元水印，SW1模拟纸币的20元水印（5元水印，10元水印，20元水印只能同时满足一个）。当有纸币输入且同时满足SW5、SW4和SW3、SW2、SW1中的一个时3
11、个与门将有一个输出高电平输出到以后的显示及控制电路。当不满足以上条件时将通过3个或门输出低电平以使扬声器报警。 3.1.2译码显示模块译码显示模块模块的原理图如图图所示：图32显示模块模块此模块由2片4511和2个7段显示译码器组成，当模拟纸币输入模块的U1输出高电平时左边一个7段显示译码器显示2，右一个7段显示译码器显示0。当模拟纸币输入模块的U2输出高电平时左边一个7段显示译码器显示1，右一个7段显示译码器显示0。当模拟纸币输入模块的U3输出高电平时左边一个7段显示译码器显示0，右一个7段显示译码器显示5。 3.1.3出币控制模块原理图如图所示：图33出币控制模块出币控制模块主要是由4片1
12、61组成。其中最左边一片控制输出5个硬币，左边第二片控制输出10个硬币，右边2片扩展后控制输出20个硬币。用一个发光二极管模拟硬币输出，当输入5元时发光二极管亮5次然后停止，当输入10元时发光二极管亮10次然后停止，当输入20元时发光二极管亮20次然后停止。3.1.4总出币计数模块原理图如图4所示：图4总出币计数模块 总出币计数模块主要是由3片161组成。按设计要求，将3片161扩展成501进制计数器，也即设定系统一次可以预存500枚硬币，此计数器将对所有输出硬币进行计数，当500枚硬币输出完时此模块将输出一提示信号（用发光二极管模拟）用于提示重新放入硬币，放入硬币后手动对计数器清零。3.2电
13、路元器件的选择3.2.1 CD4511引脚图及功能图3.5 CD4511原件图图3.6 CD4511引脚图表3.2 CD4511引脚功能：引脚符号功能7 1 2 6A B C D输入端口3LT灯测试端4BI消隐端5LE锁存端13 12 11 10 9 15 14QA -QG7为输出端BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。 LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
14、LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。3.2.2 74LS161引脚图及功能 图3.7 74LS161原件图图3.8 74LS161引脚图表3.3 74LS161引脚功能：引脚符号功能3 4 5 6D0 D1 D2 D3输入端口7 10ENP ENT使能端2CLK脉冲输入端9LOAD预置端1MR清零端14 13 12 11 Q0 Q1 Q2 Q3输出端口15RCO进位端从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0Q1Q2Q3CE
