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1、电子技术基础课程设计说明书 题目：自动售饮料机控制器设计 学 院： 机电学院 年级专业： 2007级机械电子工程 学 号： 08707042 姓 名： 马亮亮 指导教师： 秦立峰 完成时间： 2010.01.07 成 绩： 中国 陕西 杨凌摘 要:本文通过对自动售饮料机的功能进行逻辑抽象，分析出所需状态，并进行卡诺图化简，得出逻辑函数表达式。选择合适的元器件，以Multisim为平台搭建电路图，设计出自动售饮料机控制器电路。能够准确判断输入信号，进行出货和找零。关键词： Multisim；状态；自动售饮料机 ；函数表达式目 录摘要.2关键词.2一.设计任务.4 1.1设计的目的和意义.4 1.
2、1.1目的.4 1.1.2意义.4 1.2初始参数和要求.4 1.2.1初始参数.4 1.2.2设计要求.4二.系统设计.4 2.1系统工作原理.4 2.2器件选择.7 2.3电路设计.8 2.4电路仿真测试.11三.总结.14 3.1结论.14 3.2优点与不足.143.3心得与体会.14参考文献.162一 设计任务1.1设计目的和意义1.1.1目的通过自动售货机控制器的设计，使学生复习模拟电子技术、数字电子技术的知识，加深对知识的掌握运用程度，学习用Multisim软件设计、仿真电路图，提高学生创新实践能力和发现问题解决问题的能力。1.1.2意义自动售饮料机摆放在一些大商场门口、繁华街道两
3、旁、公园入口处以及其它热闹的场所。自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜服务、占地小、灵活方便深受许多地区市民的青睐，甚至出现许多排队购买物品的现象，可见设计自动售饮料机的意义重大。1.2初始参数和要求 1.2.1 参数：自动售饮料机的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币,投入一元用A来表示，投入五角用 B来表示，投入钱分别用开关的闭合来表示，初始状态时开关为开路。选用两个D触发器，他们有S0,S1,S2三种状态，且分别对应无输入状态、输入五角钱、输入一元钱三个状态，初始时状态为S0。电路中触发器的复位是由一个开关来实现的，其初始状态为开路。触发器的状态不需要置位。出货和找零由两个探针的亮灭来指
4、示，初始状态下两探针均不亮。1.2.2 要求：投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料，即红指示探针亮；投入两元硬币后，在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币，即红探针和绿探针都亮。触发器的状态要和理论相同，电路功能正常。二 系统设计2.1系统工作原理 取投币信号为输入逻辑变量，投入一枚一元硬币时用A=1表示，为投入时A=0。投入一枚五角硬币用B=1表示，未投入时B=0。给出饮料和找钱为两个输出变量，分别以Y、Z表示。给出饮料Y=1,不给时Y=0，找回一枚五角硬币时Z=1，不找时Z=0。 设未投币前电路的初始状态为S0，投入五角硬币后为S1，投入一元硬币（包括投入一枚一元硬币和两枚五角硬币）后为S
5、2。再投入一枚五角硬币后返回S0，同时输出Y=1,Z=0；如果投入的是一枚一元的硬币，则电路也返回S0，同时输出Y=1,Z=0。因此电路的状态数M=3已足够。根据题意可以列出如表1-1所示的状态转换表，并画出如图1-1的状态转换图。表1-1 状态转换表S*/YZABS00011110S0S0/00S1/00/S2/00S1S1/00S2/00/S0/10S2S2/00S0/10/S0/1100/00S0S1S2AB/YZ00/0001/0010/1001/0010/0001/10或10/1100/00图1-1 状态转换图因为正常工作时不会出现AB=1的情况，所以与之对应的S*、Y、Z均作约束项
6、处理。取触发器的位数n=2,则213(M)22，故符合要求。今以触发器的状态Q1Q0的00、01、10分别代表S0、S1、S2，则从状态转换图或状态转换表即可画出表示电路次态/输出（Q1*Q0*/YZ）的卡诺图，如图1-2所示。因为正常工作时不出现Q1Q0=11的状态，所以与之对应的最小项也作约束项处理。ABQ1Q0000111100000/0001/00/10/000101/0010/00/00/1011/1010/0000/10/00/11图1-2 电路次态/输出（Q1*Q0*/YZ）的卡诺图将图1-2中的卡诺图分解，分别画出表示Q1*Q0*、Y和Z的卡诺图，如图1-3所示。ABQ1Q00
7、001111000001010 101110100(a) Q1*ABQ1Q00001111000010011011110000(b) Q0*ABQ1Q000011110 00000010011110011(c) YABQ1Q00001111000000010001110001(d) Z图1-3 图1-2卡诺图的分解选用D触发器，则从图1-3可以写出电路的状态方程、驱动方程、和输出方程。状态方程:Q1*=Q1AB+Q1Q0A+Q0BQ0*=Q1Q0B+Q0AB驱动方程:D1=Q1AB+Q1Q0A+Q0BD0=Q1Q0B+Q0AB输出方程:Y=Q1B+Q1A+Q0AZ=Q1A 由此，可以画出电路图
8、。2.2 器件选择表1-2 元器件清单 元件序号元件名称型号与主要参数数量备注 1电阻1k、4k、10k2个、1个、5个 2 开关 6个 3与非门 7400N2个 4探针 红色、绿色 6个、1个验证状态 5二输入与门74LS08D2个 6三输入与门74LS11D2个 7二输入或非门7432N1个 8三输入或非门 7424N1个9 触发器74LS74D1个 触发10 信号电压源 1kHz、5V 1个提供脉冲信号2.3电路设计2.3.1电路图设计 如图1-3自动售饮料机电路图所示，开关J3、J2分别是一元输入口和两元输入口，每当有投币信号产生时，使触发器处在工作状态，从而使输入信号得到记录，当满足
9、出货和找零是，相应的探针会点亮。并且此电路可以回到原来的状态，同时当电路出现异常状态时，可以按开关J1异步清零，使电路恢复正常。图1-3 自动售饮料机电路图2.3.2信号输入电路图设计如图1-4所示6V电源被分压输出，得5V为高电平信号，无输入时，输入端接的是低电平。图1-4 信号输入电路设计2.3.2出货找零电路图设计 如图1-5所示上面的红探针和绿探针分别表示出货和找零。图1-5 出货找零显示图2.4 电路仿真测试 2.4.1初始状态 电路的初始状态为输入信号为地即低电平，两个D触发器的状态为00及S0，所有的按键为全开状态如图1-6所示图1-6 初始状态2.4.2只出货不找零的情况输入三
10、个五角之后，电路分别的状态为S1、S2，如图1-7、1-8，且输出为出货如图1-9图1-7 输入一个五角图1-8 输入两个五角图1-9 输入三个五角出货当输入为一个一元和一个五角或者是输入一个五角和一个一元都是上面的最后结果，不再赘述。2.4.3出货且找零的情况当连续投入两个一元的硬币后，电路会经历S2 、S0两个状态，且会出货和找零，如图1-10。图1-10 出货和找零三 总结3.1结论经过自己的努力终于设计出了自动售饮料机的电路图，并且实现了下列功能：1.用合适的方法将电源转化为输入的脉冲信号，很好的模拟了传感器。2.设置一个异步清零开关J1，当电路出现错误时，可使电路恢复成初始状态。3. 投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料，投
