简易自动售货机的设计

课  程  设  计

（说明书）

简易自动售货机的设计

班级 / 学号    ********/*************                  

学 生 姓 名         郭 明 闯                     

指 导 教 师         曹    阳              

沈阳航空航天大学

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称             电子技术综合课程设计              

院（系）      自动化学院        专业      自动化专业      

班级   ********    学号 *************  姓名    郭明闯     

课程设计题目            简易自动售货机的设计              

课程设计时间:  2012 年 12 月 24 日 至  2013  年 01 月 06 日

课程设计的内容及要求：

一、设计说明

设计一台简易自动售货机。

二、技术指标

1、用模拟或数字电路设计一台自动售货机，所用电源为220V交流市电。

2、可以实现收款，找零，出货，显示的功能。

3、用数码管实时显示所选购商品的种类，共5种价位1至5元。

4、可收货币为一元、五元、十元三种 。

三、设计要求

1. 在选择器件时，应考虑成本。

2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

四、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；

2. 仿真及硬件实验验证所设计的电路。

3．进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料

1．戴伏生主编 . 基础电子电路设计与实践 . [M]北京：国防工业出版社，2002年

 2．童诗白、华成英主编者 . 模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年

指导教师                           年    月    日

负责教师                           年    月    日

学生签字                           年    月    日

成绩评定表

评语、建议或需要说明的问题：

一、概述

本设计是一套结构简单，操作方便，性能可靠的自动饮料售卖机产品。自动饮料售卖机电路设计采用选择商品电路、投币累加电路、统计卖出商品电路等四个基本电路构成。自动售货机在接受投入钱币后，通过与商品价格比较，确定是否能够售出商品和把算出剩余的钱找回。当商品输出后售货机自动把上次卖出商品的价格和投入的钱币的总和清零，这时才可以进行下次交易。自动售货机还应满足商家查看销售商品的总和及使其清零，和控制该售货机进行整体复位。该售货机可以帮助商家更好的销售商品，并且节省人力，获得更大的利润

自动饮料售卖机是能够根据投入的钱币自动取出饮料的机器，它是商业自动化的常用设备，不受时间、地点的，能节省人力、方便交易。现代的自动饮料售卖机的种类、结构和功能依出售的饮料种类而异。钱币装置是自动饮料售卖机的核心，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。自动饮料售卖机自动输出顾客所要的商品。因此，自动售货机在商业，食品行业越来越普及，更方便消费者购买自己所需的商品。

自动售卖机是本世纪70年代在日本、欧美发展起来的高新技术现代应用产品，被称为24小时营业的微型超市，售货领域已扩展至小食品、小用品、香烟、电话卡、车票、邮票等。目前在40多个国家已经广泛使用，日本平均每23人一台，美国平均每40人一台，欧洲平均每60人一台。在邻国日本，70%份额的罐装饮料市场是通过自动售货机售出的；美国可口可乐公司拥有五十余万台饮料自动售货机分布在世界各地。通过自动售货机销售将成为商品零售业不可分割的重要组成部分。

二、方案论证

设计一个简易自动售货机可以实现收款，找零，出货，显示的功能用数码管实时显示所选购商品的种类，共5种价位1至5元。可收货币为一元、五元、十元三种 。

方案一：

     此方案的主要芯片为74283N，它的功能是先将商品金额转换为补码，再将补码与投入金额相加，来达到计算找零金额的目的。

图1.简易自动售货机的原理图

方案二：此方案的主要芯片为74LS192减法器芯片，此芯片的功能为将投入金额逐次减1，直到剩余的数值与商品金额相等为止，以此来达到找回零钱的目的。

图2.简易自动售货机的原理图（2）

方案分析：经过对比，发现两个方案基本差别不大，但方案一更加直观故选择方案一进行如下的分析。

三、电路设计

   1.直流稳压电源电路

图3.直流稳压电源电路

    直流稳压电源的作用在于将220V市电转换为5V实验室电压，以提供给实验仪器工作。

电源转换电路原件参数的选择：

    输入为220V，50Hz的单相交流电源，连接一个25：1的变压器，型号为TS_MISC_25_TO_1，由桥式整流电路将正弦波转换为馒头波，整流之后变为含有交流成分的单一方向电压，图中用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生的自激振荡，其容量较小，一般选择小于1uF故电路中选100nF。电容用于消除输出电压中的高频噪声，在LM7805的输入端和输出端之间跨接一个二极管，防止放电损坏稳压管。最后经过稳压管LM7805KC得到稳定准确的直流稳压电源。

2. 商品价格输入电路：

图4.商品价格输入电路

商品价格输入电路的作用在于将顾客所选购的商品的价格显示在数码管中，且设定了一个确认按键，一经确认，运算器即给出顾客投币是否满足商品价格要求。此程序中模拟了20种商品的购买，分别为1—5元五种价位的商品，每种价位中还有4种不同类型的商品，共20种，但是因为技术原因，每次只能购买一种商品。

3. 投入金钱计数电路：

图5.投入金钱计数电路

    投入金钱计数电路作用在于记录投入金钱的数量，且用数码管显示，其中包含了一个补码加法器，用于投入金额与商品金额的大小的比较。同样由于技术原因，只能投入1元、5元和十元三种面值的钱币。

4. 找回零钱处理电路：

图6.找零处理电路

找零处理电路的作用是将顾客投入的金额与商品金额比较，若商品金额大于投入金额，则不能够出货，若商品金额小于投入金额，则可以输出商品，并实现找零。找零是通过一个加法器，将商品价格的补码加上投入金额来实现两者的相减的。

5. 自动售货机LED电路：

图7.确认出货的LED灯电路

    当顾客选择好商品并且投币后，LED等将会点亮，来确认商品已经出售给顾客。

图8.使用状态LED指示电路

    当售货机通入电源可以使用时，此LED点亮。当有顾客来购物时，在顾客投币的瞬间此LED将会灭掉，以此来表示售货机正在使用中。

四、性能的测试： 

1.直流稳压电源电路的测试：

图9.直流稳压电源的输出电压显示

图10.直流稳压电源的输出参数及波形

2.商品价格输入电路测试：

图11.商品价格输入电路的显示

 由于模拟仪器具有局限性，所以选择开关、四线输入与或门、异或门、锁存器与数码管作为显示电路。当将开关“4”和开关“确定”闭合时，数码管将会显示商品的价格为4元。

3.投入金钱计数电路测试：

图12..投入金额计数电路

    此部分同样采用开关、异或门与数码管的组合。当将“5元”的开关闭合时，数码管将显示投入金额5元。

五、结论：

    本次设计目的在于设计一个自动售货机电路来模拟自动售货机的工作原理。其实这个课题对我来说还是有一定难度的。因为需要运用大量的电子技术知识，但是课堂上的书本知识根本满足不了这次课程设计的要求。所以自己还是花费了相当大的功夫的。但最后还是有一些功能不是很完善，以至于这个电路还有很多缺陷所以根本难以应用到实际中去。大部分的功能还是可以完成的。所以这次课设到这里就算是结束了。

六、性价比：

本次设计中使用的原件多为开关、电阻、电容等小器件，见本上没有大型电子元件，所以成本应该会很低。但是性能总体来说还是不够完善，所以性价比应该一般。

七、课设体会及合理化建议：

    转眼之间，我已是大三的学生了，大学生活已经过去了两年半了，两年半来很少有机会自己动手做点东西，一直都是在学习课本上的理论知识，能自己亲自用自己学过的知识做些东西的机会很少，正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在模电、数电刚学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的认识，而且还及时、真正的做到了学以致用。

入学以来，这是我的第一次电子课程设计。我心中充满了高兴与期望。从最初的高兴到迷茫到失败再到最后的成功。在这两周我学会了很多。特别是课堂上学不到东西。

    起初拿到课题时，我觉得很茫然，因为大家的课题多多少少都会和资料中的课题有点类似或者有的更是一摸一样，而我却很难找到与我的题目类似的课设资料，因此一度很是沮丧。但是经过问同学，我发现我的题目还是有规律可循的，经过漫长的电路图设计过程，终于将功能慢慢的实现，并且在同学的指导下我掌握了测试的方法。于是我开始在设计软件上开始初步连接电路图，对Multisim的接线进行初步的试探，然后逐步进行仿真测试，最后整个电路图连通了。但是又有一个新的问题产生了，逻辑功能不正确，经过仔细分析后发现是加法器将输入金额与商品金额的补码相加时出现了错误，因此我在重新调整电路的连线就可以解决问题了。在做完这些测试和修改后，重新搭接电路运行后电路正常工作。当看到自己设计的电路正常工作时，心里有说不出的喜悦。

    在两个星期的课程设计中，我曾失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

    生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以通过这次课程设计好好挺高一下自己的实际动手能力，为以后出来找工作奠定一个良好的基础。

    通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

通过这次设计，我对以前学过的的模电和数电知识进行了复习，回顾；又通过自动售饮料机的设计深入学习了Multisim软件的使用，对数字电路设计中的逻辑关系、线路搭接问题等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。

在这次设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。最后我也要感谢老师能给我这次锻炼的机会，感谢老师对我的细心教导。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！

参考文献

1．阎石著. 数字电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2005年

2． 童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2006年

3． 赵淑范、王宪伟主编.电子技术实验与课程设计[M]. 北京：清华大学出版社，2006年

4．孙肖子、邓建国主编.电子设计指南[M]. 北京：高等教育出版社，2006年

5．谢自美. 电子线路设计·实验·测试（第三版） [M] 华中科技大学出版社，2006年

附录I  总电路图：

图13.电路总图

附录II  元器件清单：