1、武漢理工大學數(shù)字電子技術基礎課程設計說明書 學 號： 課 程 設 計題 目銀行自動叫號系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 學 院信息工程學院專 業(yè)通信工程班 級姓 名指導教師2015年7月10日課程設計任務書學生(xu sheng)姓名： 專業(yè)(zhuny)班級： 指導(zhdo)教師： 撒繼銘 工作單位： 信息工程學院 題 目: 銀行自動叫號系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 初始條件：本設計既可以使用集成譯碼器、計數(shù)器、脈沖發(fā)生器和必要的門電路等，也可以使用單片機系統(tǒng)構建。用數(shù)碼管、LED燈顯示結果。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設計工作量：1周。2、技術要求：1）叫

2、號系統(tǒng)的工作流程為：拿號、排號、叫號。2）顧客按下拿號鍵以后，系統(tǒng)根據(jù)排隊人數(shù)自動為該顧客排號，拿號端兩位數(shù)碼管顯示該顧客的編號。系統(tǒng)最大接受30個排號，即1號到30號。當排號超過30時，拿號端兩位數(shù)碼管全滅，報警LED燈亮。3）有5個窗口為顧客辦理業(yè)務。當銀行客服人員按下自己窗口的叫號鍵時，叫號端兩位數(shù)碼管顯示當前排在第一位的號碼。其他窗口按下叫號鍵時，所叫號碼將依次后移。4）當30個號碼全部叫完，拿號端自動恢復拿號，報警LED燈熄滅。5）確定設計方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設計分電路，畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。3、查閱至少5篇參考文獻。按武漢理工大學課程設

3、計工作規(guī)范要求撰寫設計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應符合繪圖規(guī)范。時間安排：1、2015 年 7 月 4 日，布置課設具體實施計劃與課程設計報告格式的要求說明。2、2015 年 7 月 5 日至 2015 年 7 月 8 日，方案選擇和電路設計。3、2015 年 7 月 8 日至 2015 年 7 月 9 日，電路調試和設計說明書撰寫。4、 2015 年 7 月 10 日，上交課程設計成果及報告，同時進行答辯。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師(jiosh)）簽名： 年 月 日目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc424376818 摘 要

4、PAGEREF _Toc424376818 h 4 HYPERLINK l _Toc424376819 Abstract PAGEREF _Toc424376819 h 5 HYPERLINK l _Toc424376820 1.方案(fng n)選擇 PAGEREF _Toc424376820 h 6 HYPERLINK l _Toc424376821 1.1方案一 PAGEREF _Toc424376821 h 6 HYPERLINK l _Toc424376822 1.2方案二 PAGEREF _Toc424376822 h 6 HYPERLINK l _Toc424376823 1.3

5、方案三 PAGEREF _Toc424376823 h 7 HYPERLINK l _Toc424376824 1.4系統(tǒng)方案對比論證 PAGEREF _Toc424376824 h 7 HYPERLINK l _Toc424376825 2.單元電路的設計與元器件的選擇 PAGEREF _Toc424376825 h 7 HYPERLINK l _Toc424376826 2.1計數(shù)模塊 PAGEREF _Toc424376826 h 7 HYPERLINK l _Toc424376827 2.1.1元件選擇及功能說明 PAGEREF _Toc424376827 h 7 HYPERLINK

6、l _Toc424376828 2.1.2 計數(shù)模塊單元電路 PAGEREF _Toc424376828 h 10 HYPERLINK l _Toc424376829 2.2譯碼顯示模塊 PAGEREF _Toc424376829 h 11 HYPERLINK l _Toc424376830 2.2.1 譯碼及顯示模塊元件選擇及功能說明 PAGEREF _Toc424376830 h 11 HYPERLINK l _Toc424376831 圖2.2.3 CD4511驅動數(shù)碼管連線圖 PAGEREF _Toc424376831 h 13 HYPERLINK l _Toc424376832 2.

7、2.2 譯碼顯示模塊單元電路 PAGEREF _Toc424376832 h 15 HYPERLINK l _Toc424376833 3.1總電路 PAGEREF _Toc424376833 h 16 HYPERLINK l _Toc424376834 3.2 工作原理 PAGEREF _Toc424376834 h 17 HYPERLINK l _Toc424376835 4.仿真 PAGEREF _Toc424376835 h 18 HYPERLINK l _Toc424376836 4.1 拿號模塊仿真 PAGEREF _Toc424376836 h 18 HYPERLINK l _T

8、oc424376837 4.2 拿號報警模塊仿真 PAGEREF _Toc424376837 h 19 HYPERLINK l _Toc424376838 4.3 叫號模塊仿真 PAGEREF _Toc424376838 h 20 HYPERLINK l _Toc424376839 4.4 兩模塊清零仿真 PAGEREF _Toc424376839 h 21 HYPERLINK l _Toc424376840 5.實物的制作與調試 PAGEREF _Toc424376840 h 22 HYPERLINK l _Toc424376841 5.1實物的制作 PAGEREF _Toc42437684

9、1 h 22 HYPERLINK l _Toc424376842 5.2電路(dinl)的調試 PAGEREF _Toc424376842 h 23 HYPERLINK l _Toc424376843 5.心得體會 PAGEREF _Toc424376843 h 25 HYPERLINK l _Toc424376844 參考文獻 PAGEREF _Toc424376844 h 26 HYPERLINK l _Toc424376845 附錄(fl) 元器件清單(qngdn) PAGEREF _Toc424376845 h 27摘 要排隊在日常生活中已經(jīng)是一種很普遍的現(xiàn)象，隨著科技的發(fā)展，銀行(y

10、nhng)排隊叫號系統(tǒng)由此而生。銀行排隊叫號系統(tǒng)就是(jish)人們在銀行常見的排隊系統(tǒng)。為減少長期以來，人們在銀行營業(yè)大廳里辦理金融業(yè)務過多，前擁后擠的排隊等候，有時排隊在一小時以上甚至更久，極大的不方便辦理業(yè)務的顧客，為改善服務質量、樹立良好形象，解決勞累的排隊現(xiàn)象、創(chuàng)造人性化服務環(huán)境，能夠很好的解決客戶在辦理業(yè)務中所遇到的排隊、等候、擁擠和混亂等現(xiàn)象，真正創(chuàng)造舒適、公平、友好的等候環(huán)境而提供(tgng)的服務終端。本系統(tǒng)為模擬簡易銀行叫號系統(tǒng)，分為拿號模塊和叫號模塊。拿號模塊由自鎖開關模擬顧客的拿號按鈕，每一次按下開關則產生一個單脈沖，計數(shù)器計一次數(shù)，而后通過譯碼器和七段數(shù)碼管顯示出來。

11、同時拿號模塊設有警報燈，當拿號到達上限30時則數(shù)碼管滅，警報燈亮。叫號模塊原理和拿號模塊相同，五個自鎖開關模擬銀行的五個柜臺，任一開關按下則計一次數(shù)并顯示，當叫到30號時，兩模塊同時清零。關鍵詞：拿號 叫號 計數(shù)器 譯碼器AbstractQueuing in everyday life is already a very common phenomenon, with the development of science and technology, banking queuing system for us. Bank queuing system is that people often

12、 queuing system at the bank. To reduce the long time, people in the banking hall to handle too many financial services, after waiting in line before the crowded, sometimes lining up more than an hour or even longer, great inconvenience for business customers, in order to improve service quality, est

13、ablish a good image, solve tired of queuing, creating human services environment, it can be a good solution for business customers in the queue encountered, waiting, crowded and chaotic phenomena, really create a comfortable, fair and friendly environment wait The services provided by the terminal.T

14、his system is an analog system, called Easy bank, get into numbers and call number module module.Take the number of the module by the take sign button self-locking switch analog customers, every time you press the switch to generate a single pulse, a frequency counter, and then through the decoder a

15、nd the seven-segment LED display. At the same time take the number of the module has a warning light, when to take the number 30 when it reaches the upper limit of the digital control off, warning lights.Call number module principle and take the same number of modules, five self-locking switch simul

16、ated bank of five counters, either switch is pressed a number of times is counted and displayed, when called on the 30th, the two modules is cleared at the same time.Keywords: take number； called the number； counter decoder1.方案(fng n)選擇(xunz)1.1方案(fng n)一所示的原理框圖，通過按鍵給計數(shù)器脈沖，并通過譯碼器驅動數(shù)碼管顯示，完成(wn chng)取

17、號、叫號功能，同時叫號端接有LED報警燈實現(xiàn)提示客戶的作用。 譯碼器 計數(shù)器數(shù)碼顯示示數(shù)碼顯示 取號按鍵 報警燈叫號按鍵 譯碼器 計數(shù)器數(shù)碼顯示圖1.1 方案一系統(tǒng)(xtng)框圖1.2方案二數(shù)碼管顯示基本門電路采用如圖2，用微動開關進行抽號叫號，然后經(jīng)由基本門電路進行處理，最后輸出顯示在數(shù)碼管上。叫號按鍵 抽號按鍵圖1.2 方案二系統(tǒng)框圖1.3方案三基于51單片機的排隊叫號系統(tǒng)，由取號機、客戶服務窗口、大廳顯示叫號和主機部分組成，有LCD大屏幕，可以顯示客戶被呼叫的信息，讓客戶知道什么時候被叫到去辦理業(yè)務，另外還有語音提示客戶，簡單方便的實現(xiàn)了排隊機叫號系統(tǒng)。1.4系統(tǒng)(xtng)方案對比論

18、證方案一通過少量的邏輯門和集成電路芯片組成，只需硬件系統(tǒng)即可完成。而運用到的正好是我們(w men)數(shù)電課上學到的重點知識，計數(shù)器和譯碼器的應用。方案二需要大量的門電路(dinl)，電路連線較為復雜，焊接不方便。方案三需要用到單片機和編程，本人對此并不熟悉。綜上所述，我選擇方案一。2.單元電路的設計與元器件的選擇2.1計數(shù)模塊2.1.1元件選擇及功能說明元件選擇74LS290為二一五一十進制計數(shù)器，它具有工作性能穩(wěn)定的優(yōu)點， 輸出數(shù)字量與積分器時間常數(shù)無關， 對干擾（如工頻干擾等） 有很強的抑制作用。并且它可實現(xiàn)各種進制的計數(shù)，如本設計中需用到的十進制和五進制；其清零功能可實現(xiàn)本設計中叫號模塊

19、到30號自動清零的功能，故選用該集成計數(shù)器芯片。引腳圖圖2.1.1 74LS290引腳圖功能表圖2.1.2 74LS290功能表CP0、CP1均為輸入計數(shù)(j sh)脈沖輸入端，下降沿有效。S9A、S9B為直接置9（1001）端，ROA、ROB為直接清零端，他們均不受時鐘脈沖的控制，為異步控制端。當ROA、ROB=1，S9A、S9B=0時，計數(shù)器清0.當S9A、S9B=1時，計數(shù)器置數(shù)為1001，即置“9”。當ROA、ROB=S9A、S9B=CP1=0時，計數(shù)脈沖(michng)在CP0端則構成1位二進制計數(shù)器。當ROA、ROB=S9A、S9B=CP0=0時，計數(shù)(j sh)脈沖在CP1端則構

20、成五進制計數(shù)器。當ROA、ROB=S9A、S9B=0時，把CP1與Q0連接，計數(shù)(j sh)脈沖加在CP0端構成8421碼十進制計數(shù)器。顯然，74LS290可以實現(xiàn)二-五-十進制計數(shù)。通過適當連接，該電路可以擴充功能，組成任意進制計數(shù)器。2.1.2 計數(shù)模塊單元電路圖2.1.3 叫號模塊 計數(shù)電路部分以本系統(tǒng)叫號模塊來說明本設計中的計數(shù)部分電路（由于拿號模塊與叫號模塊的計數(shù)電路原理基本相同，且后者更多的應用了其反饋清零法）由74LS290組成十進制計數(shù)器、三進制計數(shù)器的原理電路如圖U15和U16所示。在圖U16計數(shù)器R91、R92接地，當反饋清零端為低電平時，計數(shù)器工作在計數(shù)狀態(tài)。脈沖送入IN

21、A端，QA輸出端接INB端，這就組成BCD碼十進制加法計數(shù). 圖U15是采用反饋置零法組成的六進制計數(shù)(j sh)器原理圖。脈沖接INB端，使用二五十進制的五進制電路。在該電路中若將QB、QC相與反饋到R01和R02復位端。計數(shù)器由0000開始計數(shù)，2個時鐘脈沖到來后，QDQCQB=010。第3個時鐘脈沖到來時，出現(xiàn)(chxin)QDQCQB=011，由于QCQB端相與后接R01和R02，則R01=R02=1。于是計數(shù)器強迫立即清零。“011”這一狀態(tài)轉瞬即逝，輸出(shch)立即回到“0000”狀態(tài)。可見計數(shù)器只有3個穩(wěn)定狀態(tài)，故稱它為三進制計數(shù)器。 如果將十進制的QD輸出端送三進制電路的I

22、NB，電路如圖2.1.3，每當?shù)?0個脈沖來到后，QD由“1”變?yōu)椤癘”相當于一個下降沿，使三進制計數(shù)器計數(shù)，這樣就構成了一個30進制計數(shù)器。 電路圖2.1.3中，U15的QBQC端相與后再與U16的QA端相與，并同時反饋到兩計數(shù)器的清零輸入端。這樣便實現(xiàn)了可維持在輸出為30的狀態(tài)（011 0000）而當31（011 0001）來臨的一刻兩計數(shù)器同時迅速清零。 2.2譯碼顯示模塊2.2.1 譯碼及顯示模塊元件選擇及功能說明元件選擇譯碼器是一種將二進制數(shù)譯成十進制數(shù)的器件，為與七段數(shù)碼管匹配，本電路仿真時采用4線-7線譯碼器74LS248，做BCD碼七段譯碼器兼驅動器。而采購元件時得知74LS2

23、48價格高于同功能芯片CD4511，故實物改用CD4511。CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅動器，用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅動共陰LED數(shù)碼管。引腳圖及功能說明圖2.2.1 CD4511引腳圖圖2.2.2 CD4511功能表其中(qzhng)A B C D 為 BCD 碼輸入(shr)，A為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直(yzh)顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消

24、隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅動共陰 HYPERLINK /view/3080038.htm t _blank LED數(shù)碼管。 下圖是 CD4511和共陰數(shù)碼管配合而成譯碼顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極(ynj)是連在一起的，在應用中應接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電

25、源電壓5V時可使用300或以上(yshng)的限流電阻(dinz)。圖2.2.3 CD4511驅動數(shù)碼管連線圖將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當然，LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將b和c段接上正電源，其它端接地或懸空，那么b和c段發(fā)光，此時，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。而將a、b、d、e和g段都接上正電源，其它引腳懸空，此時數(shù)碼管將顯示“2”。其它字符的顯示原理類同。圖2.2.4 七段共陰極(ynj)數(shù)碼管引腳圖及原理圖2.2.2 譯碼顯示(xinsh

26、)模塊單元電路圖2.2.5 譯碼顯示(xinsh)單元電路由譯碼器CD4511驅動的顯示電路，采用(ciyng)330歐的限流電阻，以防止數(shù)碼管燒毀。3.總電路圖及工作(gngzu)原理3.1總電路(dinl)圖3.1 總電路圖上半部分為(fn wi)拿號模塊，下半部分為叫號模塊。3.2 工作(gngzu)原理電路(dinl)中開關S1模擬拿號按鈕，開關S2-S6模擬銀行柜臺工作人員叫號按鈕。上方的兩個七段數(shù)碼管模擬拿號系統(tǒng)的顯示窗口，下方數(shù)碼管模擬叫號系統(tǒng)顯示窗口。 當顧客按下拿號按鈕時，開關斷開，其右端由高電平變?yōu)榈碗娖剑c計數(shù)器反饋信號（在31號之前一直為低電平）相或，或門輸出也變?yōu)榈碗?/p>

27、平。計數(shù)器U2的時鐘脈沖輸入(shr)端INA接收到一個單脈沖下降沿，計一次數(shù)，并通過譯碼顯示模塊顯示出來。此后每到一個顧客則顯示管上數(shù)字依次遞增一位。 同時叫號模塊也在工作。五個柜臺里的任一工作人員按下叫號按鈕，則叫號顯示窗口中號碼依次遞增一，原理同上。 當拿到第31號時，拿號系統(tǒng)兩計數(shù)器U1和U2分別輸出011和0001,輸出端經(jīng)過與門及與非門，連接至譯碼器的消隱輸入端BI，此時BI端輸入低電平，顯示器燈滅，報警燈LED1正向變?yōu)楦唠娖蕉疗稹?此時若叫號系統(tǒng)叫到第三十一號，則四計數(shù)器清零端輸入高電平清零，全部顯示器變回00狀態(tài)。如此循環(huán)往復。4.仿真(fn zhn)4.1 拿號模塊(m

28、kui)仿真圖4.1 拿號模塊(m kui)仿真仿真結果顯示每按一次S1則顯示器中號碼增加一，驗證該功能成功。 4.2 拿號報警模塊仿真圖4.2 拿號報警(bo jng)模塊仿真 仿真結果顯示，當拿到第三十號時，再按一下(yxi)S1，則顯示管滅燈，且報警LED燈亮起。該結果驗證報警模塊成功。4.3 叫號模塊(m kui)仿真圖4.3 叫號模塊(m kui)仿真仿真結果顯示，當叫號數(shù)量少于拿號數(shù)量時，每按一下S2-S6中的人一個按鈕，則拿號顯示管上數(shù)字遞增(dzng)一。該結果驗證叫號模塊功能成功。4.4 兩模塊(m kui)清零仿真圖4.4 兩模塊(m kui)清零仿真仿真結果顯示，當叫號模

29、塊叫到第三十號時，若再按下S2-S6中任意一個，則兩模塊顯示器同時(tngsh)清零。該現(xiàn)象驗證清零功能成功。5.實物(shw)的制作與調試5.1實物(shw)的制作圖5.1 實物圖5.2電路(dinl)的調試進行整體電路調試時，發(fā)現(xiàn)顯示管上的顯示抖動(dudng)十分嚴重，無法形成成型的數(shù)字；并且數(shù)碼管特別亮。其中存在兩個問題：圖5.2.1 按鍵抖動(dudng)現(xiàn)象經(jīng)查詢資料得知，在開關的開閉過程中存在按鍵抖動現(xiàn)象。在鍵數(shù)較少時可用硬件方法消除鍵抖動。圖中兩個“與非”門構成一個RS觸發(fā)器。當按鍵未按下時，輸出為0;當鍵按下時，輸出為1。此時即使用按鍵的機械性能，使按鍵因彈性抖動而產生瞬時斷

30、開（抖動跳開B），只要按鍵不返回原始狀態(tài)A，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變，輸出保持為0，不會產生抖動的波形。也就是說，即使B點的電壓波形是抖動的，但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后，其輸出為正規(guī)的矩形波。這一點通過分析RS觸發(fā)器的工作過程很容易得到驗證。 經(jīng)與我一組的同學的實物驗證，加上RS觸發(fā)器后，按鍵抖動被成功消除，數(shù)字顯示穩(wěn)定。第二，譯碼器CD4511在輸出端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻才能工作，否則電流過大容易燒毀數(shù)碼管。而我所做的實物并沒有連接限流電阻，導致數(shù)碼管亮度過大。圖5.2.2 CD4511驅動(q dn)數(shù)碼管6.心得體會通過本次課程設計，我收獲了很多。在對芯片的理論分析(fnx)的過程中，我對數(shù)學電子技術基礎的相關知識進行了復習，更深一個層次的掌握了計數(shù)器的相關概念和使用技巧；培養(yǎng)了自己的實際動手能力與綜合設計能力，并提高了自己的技術素質。基本達到了數(shù)電課程設計的任務，明確了計數(shù)器、譯碼器和邏輯門的基本知識與應用.另外，通過本次實驗，我能夠(nnggu)更加熟練的掌握multisim 13