基于multisim的银行自动叫号系统仿真设计.doc
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武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书
课程设计任务书
学生姓名：
唐玉坤专业班级：
通信1102班
指导教师：
艾青松工作单位：
信息工程学院
题目:
银行自动叫号系统的设计与实现
初始条件：
本设计既可以使用集成译码器、计数器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建。
用数码管、LED灯显示结果。
要求完成的主要任务:
（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：
1周。
2、技术要求：
1）叫号系统的工作流程为：
拿号、排号、叫号。
2）顾客按下拿号键以后，系统根据排队人数自动为该顾客排号，拿号端两位数码管显示该顾客的编号。
系统最大接受30个排号，即1号到30号。
当排号超过30时，拿号端两位数码管全灭，报警LED灯亮。
3）有5个窗口为顾客办理业务。
当银行客服人员按下自己窗口的叫号键时，叫号端两位数码管显示当前排在第一位的号码。
其他窗口按下叫号键时，所叫号码将依次后移。
4）当30个号码全部叫完，拿号端自动恢复拿号，报警LED灯熄灭。
5）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、2013年5月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。
3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
摘要
本文设计了一套银行排队叫号系统。
该系统是以排队抽号顺序为核心，客户利用客户端抽号，工作人员利用叫号端叫号；通过显示器及时显示当前所叫号数，客户及时了解排队信息，通过合理的逻辑结构来执行排队抽号。
以提高排队等待效率，解决排队秩序混乱，前拥后挤等现象，实现排队自动化，规范化。
通过该系统的使用，客户不必为排队浪费大量精力，便于管理排队秩序，同时适应信息时代管理数字化的要求，提高服务水平与质量。
本系统分为拿号和叫号模块，每个模块都由计数器、译码器、七段数码管组成，且计数均为30进制。
拿号端设有报警电路，拿号不得超过30，否则报警灯亮，数码管灭。
而叫号端除计数叫号外，还有恢复拿号端拿号的功能。
同时叫号端五个按键控制，都能执行
叫号端功能，即实现五个窗口客服的工作。
关键词：
计数器；译码；报警；仿真
I
Abstract
Thispaperhasdesignedabankqueuingsystem.Thesystemisbasedqueuingpumpingnumbersequenceasthecore,customerstakeadvantageofclient-sidepumpingnumber,calledthenumberofstaffusingtheendcallnumber;throughthedisplayshowsthecurrenttimeofthecallnumbers,customerslineuptokeepabreastofinformation,throughreasonableandlogicalstructuretoperformqueuingpumpingnumber.Waitinginlinetoimprovetheefficiencyofsolvingqueuingdisorder,theformerowneraftersqueezingphenomenon,toachievequeuingautomationandstandardization.Throughtheuseofthesystem,customersdonothavetoqueueupwastingalotofenergy,easytomanagequeuingorder,whileadaptingtothedigitalinformationagemanagementrequirements,improveservicelevelsandquality.
Thesystemisdividedintonumberandcalledthenumbertogetmodules,eachmoduleconsistsofcounters,decoders,seven-segmentdigitaltubes,andthecountis30hex.Noendtogetaalarmcircuit,takenumbershallnotexceed30,orwarninglights,LEDoff.Inadditiontocountingthenumbercallingclientcalledthenumber,therearenumberofsidetaketogetnumberstorestorefunction.Alsocalledthenumberendsfivecontrolbuttons,canbeexecuted
Calledthenumberendfunction,namelytoachievefivewindowscustomerservicejob.
Keyword:
counter；decoding;alerting;simulation
II
摘要 1
Abstract 2
1.银行自动叫号系统总方案 1
1.1方案一 1
1.2方案二 1
1.3方案三 2
1.4系统方案对比论证 2
2.单元电路的设计与元器件的选择 3
2.1显示模块的选择论述 3
2.2计数模块的选择论述 3
2.3译码模块的选择论述 6
图2.374LS48引脚及连接图 6
3.总电路图及仿真 8
3.1总电路 8
3.2分电路 9
3.2.1拿号模块 9
3.2.2叫号模块 10
3.3仿真实现 12
3.3.1拿号排号功能 12
3.3.2报警并停止拿号 13
3.3.3叫号功能 14
3.3.4启动拿号端 15
4.实物的制作与调试 16
4.1实物的制作 16
4.2电路的调试 17
5.心得体会 18
6.参考文献 19
附录元器件清单 20
1.银行自动叫号系统总方案
1.1方案一
所示的原理框图，通过按键给计数器脉冲，并通过译码器驱动数码管显示，完成取号、叫号功能，同时叫号端接有LED报警灯实现提示客户的作用。
译码器
计数器
数码显示示
数码显示
取号按键
报警灯
译码器
计数器
数码显示
叫号按键
图1.1方案一系统框图
1.2方案二
采用如图2所示的原理框图，以ATMEGA16单片机为核心，利用微动开关抽号及叫号，经单片机处理后，输出到LCD1602上显示，完成排队取号流程。
图1.2方案二系统框图
1.3方案三
采用如图3所示原理框图，用微动开关进行抽号叫号，然后经由基本门电路进行处理，最后输出显示在数码管上。
基本门电路
数码管显示
叫号按键
抽号按键
图1.3方案三系统框图
1.4系统方案对比论证
方案三最为麻烦，所需门电路很多。
方案二所用单片机较贵，且对汇编程序未能准确掌握。
方案一原理简单，所用知识与学习同步。
综上所诉，选用方案一进行设计制作。
2.单元电路的设计与元器件的选择
2.1显示模块的选择论述
常用显示模块有数码管、LED显示屏、LCD屏。
由于数码管亮度高，显示大。
驱动部份的软件简单，且本电路要求显示内容较少，故采用采用七段数码管显示
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
2.2计数模块的选择论述
计数器种类很多，按构成计数器中的各触发器是否使用同一个时钟脉冲来区分同步计数器
和异步计数器。
根据进制的不同，有二进制、十进制和任意进制计数器。
根据计数的增减趋势，又分为加法、减法、可逆计数器等等。
74LS290为二一五一十进制计数器，它具有工作性能稳定的优点，输出数字量与积分器时间常数无关，对干扰（如工频干扰等）有很强的抑制作用。
图2.174LS290逻辑图及引脚图
计数器有三种工作状态：
（1）置9：
当R91=R92=1时，计数器置“9”，即QD=QC=QB=QA=1
（2）复位：
当R01=R02=1且置9端的R91或R92之中有一个接“0”，就可使计数器清零复位，即QD=QC=QB=QA=0。
（3）计数：
当R01、R02中有一个接“0”，且R91、R92中也有一个接“0”时，为计数状态。
此时，若时钟端INA或INB有脉冲作用，便可进行计数。
由74LS290组成十进制计数器、三进制计数器的原理电路如图U4和U3所示。
在图U4计数器的R01、R02、R91、R92接地，计数器工作在计数状态。
脉冲送入INA端，QA输出端接INB端，这就组成BCD码十进制加法计数.
图U3是采用反馈置零法组成的六进制计数器原理图。
脉冲接INB端，使用二----五十进制的五进制电路。
在该电路中将QB、QC相与反馈到R01和R02复位端。
计数器由0000开始计数，2个时钟脉冲到来后，QDQCQB=010。
第3个
时钟脉冲到来时，出现QDQCQB=011，由于QCQB端相与后接R01和R02，则R01=R02=1。
于是计数器强迫立即清零。
“011”这一状态转瞬即逝，输出立即回到“0000”状态。
可见计数器只有3个稳定状态，故称它为三进制计数器。
图2.274LS290组成十进制计数器
如果将十进制的QD输出端送三进制电路的INB，电路如图2.6.3，每当第10个脉冲来到后，QD由“1”变为“O”相当于一个下降沿，使三进制计数器计数，这样就构成了一个30进制计数器。
2.3译码模块的选择论述
译码器是一种将二进制数译成十进制数的器件，为与七段数码管匹配，本电路采用4线-7线译码器74LS48，做BCD码七段译码器兼驱动器。
图2.374LS48引脚及连接图
74LS48D具有以下特点：
（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）
在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。
（2）消隐功能（BI=0）
此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，无论LT和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。
该功能主要用于多显示器的动态显示。
（3）灯测试功能（LT=0）
此时BI/RBO端作为输出端，LT端输入低电平信号时，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。
该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。
（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=0）
此时BI/RBO端也作为输出端，LT端输入高电平信号，RBI端输入低电平信号，若此时DCBA=0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。
DCBA≠0，则对显示无影响。
该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。
3.总电路图及仿真
3.1总电路
图3.1总电路图
上半部分为拿号模块，下半部分为叫号模块。
由按钮J6连接的模块为拿号端，由按钮J1-J5连接的模块为叫号端。
当顾客按下 拿号键J1，拿号端数码管显示该顾客编号，后面的顾客再次按键时，数码管显示的编号依次加一，此即为拿号排号。
叫号端5个窗口相应的按键J1-J5为叫号键，任一窗口的客服人员按键，叫号端数码管都会显示当前呼叫的顾客编号，再次按键（J1-J5中任一个），数码管显示的编号会依次加一，此即为叫号。
3.2分电路
3.2.1拿号模块
图3.2拿号电路
（拿号端启动后）顾客按键，系统给顾客排号，同时显示于数码管，排号
顺序0—30，如此循环。
当第30位顾客按键，系统给其排号为30并显示于数码管。
后面的顾客再
次按键，数码管会熄灭，同时报警灯亮，且该状态一直持续到叫号结束
3.2.2叫号模块
图3.3叫号电路
五个窗口的任一叫号键被按下，数码管会显示待服务的顾客编号，即叫号，顺序0-30，如此循环
当叫号端显示了30号过后，客服再次按下叫号键，叫号端本身显示为0号，等待按键叫号，同时拿号端的报警灯熄灭，拿号端数码管显示为0号，等待新一轮的按键去拿号排号
3.3仿真实现
3.3.1拿号排号功能
图3.4拿号排号功能
按下J6键，对应的数码管显示一个号码，再次按下，数码管显示的号码加一。
多次按键，号码从,00-30依次循环。
说明拿号排号成功
3.3.2报警并停止拿号
图3.5报警功能
3.3.3叫号功能
图3.6叫号功能
按下J1-J5中的任一键，叫号端数码管显示一个号码，再次按下，号码依次加一。
多次按键，号码从00-30循环，说明叫号成功
3.3.4启动拿号端
图3.7恢复拿号功能
当叫号端显示30时，再次按下J1-J5叫号键，叫号端数码管显示00，同时拿号端数码管也显示00，报警灯LED1熄灭。
而后按J6键，拿号端又开始排号；按J1-J5，叫号端重新开始叫号。
说明叫号端启动新一轮的拿号叫号工作。
4.实物的制作与调试
4.1实物的制作
由于万用板上电路走线比较困难，且受实验室条件限制，没有多的杜邦线用于连接，因此将电路置于面包板上。
制作好后的实物如图4-1所示。
图4.1实物图
4.2电路的调试
进行整体电路调试时，发现
排号到30时，再按拿号键，LED灯始终不亮。
据此判断74LS08引脚连线可能出错。
检查并改正线路连线，重新实验验证，使LED灯亮。
叫号端叫号29而后，LED灯熄灭，拿号端数码管也显示出00，据此判断叫号端计数器输出连接到74LS00，74LS08的线路有误。
检查并改正线路连线，重新实验验证，达到了要求的结果
5.心得体会
通过这次课程设计，我加强了自己掌握和理解书本知识的能力，培养了自己的实际动手能力与综合设计能力，并提高了自己的技术素质。
基本达到了数电课程设计的任务，明确了计数器、译码器和逻辑门的基本知识与应用；在对对芯片的理论分析的过程中，我对数学电子技术基础的相关知识进行了复习，更深一个层次的掌握了计数器的相关概念和使用技巧；同时掌握了Multisim 12.0仿真设计的基本方法，学会了运用Multisim 12.0仿真软件，绘制相应的电路图，对计算出的参数进行验证，反复推导，使参数更加符合要求。
这次课程设计中不仅验证了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程．“千里之行始于足下”，我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
6.参考文献
[1]谢自美.电子线路设计实验（第三版），华中科技大学出版社
[2]梁宗善.新型集成电路的应用.电子技术基础课程设计华中科技大学出版社
[3]孙梅生等.电子技术基础课程设计.高等教育出版社,
[4]刘可文.数字电子电路与逻辑设计.科学出版社
[5]康华光．电子技术基础•数字部分（第五版）.高等教育出版社
附录元器件清单
1
按钮开关
6个
2
100Ω电阻
5个
3
LED绿灯
1个
4
74LS290
4片
5
74LS48
4片
6
七段共阴数码管
4个
7
74S08
4片
8
74S00
1片
9
74S32
1片
10
排针、排母、导线
若干
20
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