自动售货机设计

自动售货机设计
一、实验任务
前提:单一商品的设定值是4元，多个商品时就设定值自拟
（1）自动售货机的投币口每次可以投入1元、2元、5元,且规定投入1元或2元后不得再投入5元；
（2）当投入总值等于设定值时，售货机就自动送出货物；当投入的总值超过设定值时,售货机会显示余额,送出商品并自动找零;
（3）编写程序，实现售单一商品的功能。

按照以上要求,编写程序,实现售单一商品的功能；
二、实验内容
2。

1设计思路
图1：自动售货机RTL实验原理图
图2：自动售货机的状态装换图
实验原理:本次实验是在状态机的基础上设计一个自动售货机，共分为6个状态，即S0，S1,S2，S3,S4，S5,分别表示此时的金额为0元,1元，2元，3元,4元，5元。

在时钟的控制下:
①：当现态为S0（即0元)，输出的MONEY为0元，无Y0和Y1信号，故PAYBACK为0元.若此时CIN为1元，则次态为S1(即1元）;若此时CIN为2元，则次态为S2（即2元)；若此时CIN 为5元，则次态为S5（即5元)；
②:当现态为S1（即1元)，输出的MONEY为1元，无Y0和Y1信号，故PAYBACK为0元。

若此时CIN为1元，则次态为S2(即2元）；若此时CIN为2元，则次态为S3（即3元)；若此时CIN 为5元，则次态为S0（即0元）；
③:当现态为S2（即2元），输出的MONEY为2元，有Y0和Y1信号,故PAYBACK为0元。

若此时CIN为1元，则次态为S3（即3元）;若此时CIN为2元，则次态为S4（即4元）;若此时CIN 为5元，则次态为S0（即0元）；
④：当现态为S3（即3元），输出的MONEY为3元，无Y0和Y1信号，故PAYBACK为0元。

若此时CIN为1元，则次态为S4(即4元）;若此时CIN为2元,则次态为S5（即5元)；若此时CIN 为5元，则次态为S0(即0元）；
⑤：当现态为S4（即4元），输出的MONEY为4元,有Y0，无Y1信号，故PAYBACK为0元。

次态为S0；
⑥：当现态为S5（即5元),输出的MONEY为5元，有Y0和Y1信号，故PAYBACK为1元。

次态
为S0。

2.2实验流程图
图3：单一商品时流程三、实验过程
3。

1实验代码
见附录
3。

2仿真波形图
1单一商品的仿真波形
图4:仿真波形图
波形图分析如下
①:输入金额为0元，则输出总金额为0元,无商品购买成功信号和退币信号，故输出余额也为0元；
②：输入金额为1元，则此时的输出总金额为1元，无商品购买成功信号和退币信号，故输出的余额也为0元；
③:输入金额为1元，但是此时有一个清零复位信号，则此时的输出总金额为0元，无商品购买成功信号和退币信号,故输出的余额为0元；
④：输入金额为1元,则此时的输出总金额为1元,无商品购买成功信号和退币信号，故输出的余额也为0元;
⑤：输入金额为2元，在原有的1元的基础上加上现在的2元,则此时的输出总金额为3元,无商品购买成功信号和退币信号，故输出的余额为0元；
⑥：输入金额为2元，在原有的3元的基础上加上现在的2元,则此时的输出总金额为5元,有商品输出信号和退币信号,故输出的余额为1元;
⑦：输入金额为5元，因为设定的输入1元,2元以后不得在输入5元，故此时输出的总金额为0元，无商品购买成功信号和退币信号，所以此时输出的余额为0元；
⑧:输入金额为1元，则此时的输出总金额为1元，无商品购买成功信号和退币信号，故输出的
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑧ ⑦ ⑩
⑨
余额也为0元；
⑨：输入金额为1元，在原有的1元的基础上加上现在的1元，则此时的输出总金额为2元，无商品购买成功信号和退币信号,故输出的余额也为0元；
⑩：输入金额为2元，在原有的2元的基础上加上现在的2元，则此时的输出总金额为4元，有商品购买成功信号,但无退币信号,故此时的余额为0元。

3。

3硬件实现
3。

3.1模式选择
选择模式1
3。

3。

2引脚锁定
1单一商品
四、实验结果
4。

1硬件实现图片
4。

1。

1单一商品时
当CIN=1时，结果及分析见下表
一个时钟脉冲来到时，
输出总金额为1元，此
时没有商品输出，也没
有退币
两个时钟脉冲来到时，
输出总金额为2元，此
时没有商品输出，也没
有退币
三个时钟脉冲来时,输
出金额为3元，此时没
有商品输出，也没有退
币
四个时钟脉冲来时，输
出金额为4元，此时有
商品输出，没有退币
当CIN=2时，结果及分析见下表
一个时钟脉冲来时,输
出的总金额为2元,此
时没有商品输出，也没
有退币
两个时钟脉冲来时,输
出的总金额为4元，此
时有商品输出，没有退
币
当CIN=5元时，结果及分析见下表
一个时钟脉冲来时，输
出的总金额为5元,此
时有商品输出，有退币
且为1元
五、实验总结
刚开始看到这个题目时,我就觉得一头雾水，不知道怎么开始设计这个项目，上网也查阅了很多资料，但收获仍是很少,无从下手，不知如何编写代码去实现项目的要求。

后经同学提醒，本次项目是需要使用状态机去实现自动售货的功能，与之前我们上机实验中的“有限状态机的实现”很类似，于是，我便开始边看边想，慢慢地编写代码。

在编写代码的时候,出现错误是很正常的,我根据QUARTUSⅡ软件平台上的错误提醒一一纠正过来了,编译无误后，开始进行波形仿真，但是出现了问题，代码没有出现编译错误，但是没有实现我想要的功能，检查了代码以后我仍然不知道问题出在哪里，于是询问同学,在同学的帮助下，找到了我代码问题所在之处，我编写的代码并不完整，也输出了很多无效状态，在本次设计要求中有，只能输入1元，2元以及5元，不得输入其他面值的钱币,我在编写代码的时候没有考虑到这一点，尽管编译没有错误，但是波形仿真不对，经修正后,得出理想的仿真波形，然后选择合适的模式，进行引脚锁定，锁定结束后开始下载测试，按照我自己设计的按键键8是时钟CLK、键1输入钱币CIN、译码器5为输入的总金额、译码器6为输出的余额,虽说,试验箱上有复位键,但是我仍然设定了一个按键作为我的RESET复位键，D1是商品购买成功的信号，D1如果亮起，则说明已经成功买到商品，反之，则没有买到，由于我所使用的试验箱的D2灯出了问题,当给了高电平以后，却没有如预期一样亮起,故换做D3作为我实验退币的信号灯,当D3亮起时，则说明此时有钱币退出，反之，则没有.经过几天的努力后，成功的完成了本次单一商品的实验，但是多个商品的实现仍然还存在一些问题，这是我的一点小小的遗憾.但总体来说,我的项目设计还算很成功
附录1:单一商品的实验代码
LIBRARY IEEE;
USE IEEE。

STD_LOGIC_1164.ALL；
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED。

ALL；
ENTITY automatic IS
PORT （CLK,RESET：IN STD_LOGIC；
CIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0）； --输入的总钱数
Y0:OUT STD_LOGIC； -—购买成功信号
Y1：OUT STD_LOGIC; --退币信号
MONEY:OUT STD_LOGIC_VECTOR（2 DOWNTO 0）; —-输入的总金额数
PAYBACK:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0））； -—显示余额
END automatic；
ARCHITECTURE one OF automatic IS
TYPE FSM_ST IS（S0，S1，S2,S3，S4，S5）； -—定义了S0，S1，S2,S3,S4,S5六个状态
SIGNAL CS,NS：FSM_ST;
BEGIN
REG:PROCESS(CLK,RESET） --一共分为两个进程，分别是REG和COM BEGIN
IF RESET='1’ THEN CS<=S0; ——异步清零,清零信号在CLK’EVENT AND CLK='1’之外
ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
CS<=NS；
END IF;
END PROCESS；
COM:PROCESS（CS，CIN)
BEGIN
CASE CS IS
WHEN S0=>MONEY<="000”;Y0<='0';Y1<='0’；PAYBACK〈="000”；—-S0状态即为初状态，此时没有输出商品，也没有余额,故也没有商品输出信号，也没有余额输出信号
IF CIN="001" THEN NS<=S1; -—输入1元则下一状态为S1；
ELSIF CIN=”010" THEN NS〈=S2; --输入2元则下一状态为S2；
ELSIF CIN="101” THEN NS〈=S5; --输入5元则下一状态为S5
ELSE NS<=S0;
END IF;
WHEN S1=〉MONEY〈=”001"；Y0<=’0';Y1<='0’;PAYBACK〈=”000";--S1状态：输入总金额为1元，余额为0元，没有商品输出信号,没有余额输出信号
IF CIN=”001” THEN NS<=S2；——输入1元则下一状态为S2；
ELSIF CIN="010” THEN NS<=S3; -—输入2元则下一状态为S3；
ELSIF CIN=”101" THEN NS〈=S0; -—输入5元则下一状态为S0；
ELSE NS<=S1;
END IF;
WHEN S2=>MONEY<="010”；Y0〈='0’;Y1<=’0’;PAYBACK<="000";--S2状态:输入总金额为2元，余额为0元，没有商品输出信号，没有余额输出信号
IF CIN="001” THEN NS〈=S3; —-输入1元则下一状态为S3;
ELSIF CIN=”010” THEN NS〈=S4；——输入2元则下一状态为S4；
ELSIF CIN=”101" THEN NS<=S0; —-输入5元则下一状态为S0；
ELSE NS<=S2;
END IF；
WHEN S3=〉MONEY〈=”011”；Y0〈='0'；Y1〈=’0’;PAYBACK<="000";—-S3状态:输入总金额为3元，余额为0元，没有商品输出信号，没有余额输出信号
IF CIN=”001" THEN NS〈=S4; --输入1元则下一状态为S4；
ELSIF CIN="010” THEN NS<=S5； -—输入2元则下一状态为S5；
ELSIF CIN=”101” THEN NS〈=S0; --输入5元则下一状态为S0；
ELSE NS<=S3;
END IF；
WHEN S4=〉MONEY<="100"；Y0<='1'；Y1〈=’0'；PAYBACK<=”000";—-S4状态：输入总金额为4元，余额为0元，有商品输出信号，没有余额输出信号
IF CIN=”001" THEN NS〈=S1；—-输入1元则下一状态为S1;
ELSIF CIN="010" THEN NS<=S2; ——输入2元则下一状态为S2;
ELSIF CIN=”101” THEN NS〈=S5; —-输入5元则下一状态为S5;
ELSE NS〈=S0;
END IF;
WHEN S5=〉MONEY<=”101";Y0<='1'；Y1<=’1’;PAYBACK〈=”001";——S1状态：输入总金额为5元，余额为1元，没有商品输出信号，没有余额输出信号
IF CIN=”001” THEN NS〈=S1；——输入1元则下一状态为S1；
ELSIF CIN=”010” THEN NS<=S2; —-输入2元则下一状态为S2；
ELSIF CIN="101" THEN NS<=S5; ——输入5元则下一状态为S5；
ELSE NS<=S0；
END IF;
WHEN OTHERS=〉MONEY<=”000";Y0<=’0’；Y1<=’0’；PAYBACK<=”000"；——非法状态：当输入的不是上述已经列出的状态，则输出的状态都为初状态
END CASE;
END PROCESS;
END one;。