基于multisim的自动售货机cae仿真设计

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1、1．Multisim的特点以及cae仿真功能　　　　早期的电子线路设计通常在实验板上进行，经过反复调试，更新元器件，修改参数，才能获得符合要求的设计。这一过程中，设计人员往往需要花很多时间在连接线路，检验元器件、仪器是否正常上。同时，因受工作场所，仪器设备等因素的限制，许多实验不能进行。以上弊病促使着人们寻找高效率、低成本的设计途径。Multisim仿真软件是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上发展起来的计算机仿真设计软件之一，与早期的CAD软件相比它的自动化程度更高，功能更完善，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性，因此在现代设计中得到了广泛的应用。　　　　Multisim仿真软件

2、（又称为cae仿真软件软件），是专门用于电子电路设计与仿真的“虚拟电子工作台”软件，其功能强大，能够提供电阻、电容，三极管，集成电路等十几个大类几千种元件，能够提供示波器，万用表等十几种常用的电子仪器，具有强大的电路图绘制功能及波形显示功能。用该软件对电路进行设计，分析非常方便。将Multisim软件引入到数字电子技术设计型教学中，为学生提供了一个大胆思维、充分发挥创造性的实验环境。Multisim软件的设计试验区好像一块“面包板”，在上面可以建立各种电路进行仿真实验。与其他电路仿真软件相比，具有界面直观、操作方便等优点。它改变了—般电路仿真软件输入电路必须采用文本方式的不便，创建电路的元器件

3、和测试仪器等均可直接从屏幕上器件库和仪器库中直接选取。EWB中的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值，因此，仿真的结果就是该电路的理论值，这对于验证电路原理，开发、设计新电路极为方便，同时具有很大的灵活性。　　　　利用Multisim辅助设计既可以提高电路设计的效率，降低设计成本，还可以缩短设计周期。虽然，软件的仿真不能完全代替硬件实验，但Multisim软件的仿真分析功能与精确度，是任何硬件实验都难以达到的。本文采用电子设计平台Multisim9.0，设计了自动售机核心的电路。在此电路基础上再辅以传感器电路和执行机械，则可彻底实现无人看管的自动售货功能。　

4、　　　2．自动售货机设计方案　　　　(1)自动售货机功能要求：　　　　每次只能投入一枚1元或者0.5元的硬币，所售商品均为1.5元，当投入硬币不足1.5元时，不做任何反应；当投入硬币达到或超过1.5元时，根据投入的硬币的总额决定商品是否售出和是否找零。　　　　(2)自动售货机结构组成：　　　　自动售货机主要由传感电路、自动售货核心电路、和执行机械模块三个部分组成，传感器负责判断所投硬币面值大小，并送给自动售货机核心电路相应的面值信号，相应信号分别用A表示1元，B表示0.5元，然后自动售货机核心电路根据传感器传来的面值信号，输出X信号和Y信号，其中X信号决定是否售出商品，Y信号用决定是否找零，然

5、后执行机械模块根据X，Y倍号的高低电平触发相应的执行机构去执行相应的动作。其结构框图如图1所示。　　 　　　　图1自动售货机设计框图　　　　3．自动售货机核心电路的设计和cae仿真技术　　　　由于自动售货机核心电路要求能够记忆输入信号的状态，因此，该电路属于数字电路中的时序逻辑电路，要用触发器记录其输入状态，当输入发生改变时，存储器状态发生相应的变化，具体设计过程如下：　　　　(1)逻辑抽象：　　　　根据上面都该自动售货机的要求，其输入有两个变量分别为A和B，当投入一枚1元硬币时，A=1，否则，A=0；当投入一枚0.5元硬币时，B=1，否则，B=0，输出变量也有两个，分别为X和Y，当售出商品时

6、，X=1，否则，X=0；当需要找零时，Y=1，否则，Y=0。　　　　(2)状态转换：　　　　由于当输入发生变化时，自动售货机电路中的触发器要记录器状态的变化，因此触发器要根据当前的状态（现态）决定下一时刻的状态（即次态）变化，该电路的状态转换图如图2所示，相应的状态表如图3所示。　　　　    图2状态转换图 　　　　图3状态转换表　　　　由状态装换图我们可以知到，一共只有三个状态，因此要设计该时序电路只需用两个个触发器即可，两个触发器有四个状态，我们用其中的00表示S0，01表示S1，10表示S2，则11为约束项，既在实际使用中，不影响最终结果的一个状态。将相应的状态带入到状态表，并考虑到让

7、电路能够自启动，可以设计出自动售货机核心电路的卡诺图，如图4所示，最后利用卡诺图化简可以得到该电路的状态方程和输出方程，如图5所示。　　　　    图4自动售货机卡诺图　　　　图5状态方程和输出方程　　　　根据前面的输出方程和状态方程，求出这两个触发器的驱动方程，最后可以设计出自动售货机的核心电路，如图6所示，在仿真设计图中，有两个JK触发器741s112，采用同步方式，除此之外还要用到741s0