自动售货机控制系统的设计

PORT (CLK: IN STD_LOGIC;
COIN1: IN STD_LOGIC; --1元信号
COIN2: IN STD_LOGIC; --2元信号
COIN3: IN STD_LOGIC;--5元信号
PRICE1: IN STD_LOGIC;--2元商品
PRICE2: IN STD_LOGIC;--5元商品
END SHOUHUOJI;
ARCHITECTURE BEHAV OF SHOUHUOJI IS
SIGNAL COIN: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--保存钱数
SIGNAL COUT: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--保存找零
BEGIN
PROCESS(CLK)
信息科学与工程学院
课程设计报告
（2008—2009学年第一学期）
课程名称：VHDL与数字电路课程设计
班级：电子0601
学号：18
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****谈宜育 ____
2009年1月
课程设计题目：自动售货机控制系统的设计
目的与任务：
（1）进一步掌握MAX+PLUSⅡ软件的使用方法；
（2）会使用VHDL语言设计小型数字电路系统；
WHEN "1010"=> DOUT<="00010000";
WHEN "1011"=> DOUT<="00010001";
WHEN "1100"=> DOUT<="00010010";
WHEN
";
WHEN "1110"=> DOUT<="00010100";
PRICE2: IN STD_LOGIC; --5元商品
PRICE3: IN STD_LOGIC; --10元商品
Y0: OUT STD_LOGIC; --购买成功信号
Y1: OUT STD_LOGIC; --退币信号
MONEY: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
PAYBACK: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));
2、《 EDA技术实验与课程设计 》 ： 曹昕燕 周凤臣 编著；
3、《 VHDL设计实例与仿真 》 ：姜雪松 编著。
指导教师意见
内容及要求
评定等级
优
良
中
及格
不及格
独立完成全部工作量
课程设计报告质量
课程设计内容
创新性
出勤率
综合得分
教师评语：
指导教师：
年月日
《综合课程设计》教学大纲
教学环节名称
综合课程设计
PORT ( DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
DOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END XIANSHI;
ARCHITECTUREBEHAVOFXIANSHIIS
BEGIN
PROCESS(DIN)
BEGIN
CASEDINIS
WHEN "0000"=> DOUT<="00000000";
WHEN "0001"=> DOUT<="00000001";
WHEN "0010"=> DOUT<="00000010";
WHEN "0011"=> DOUT<="00000011";
WHEN "0100"=> DOUT<="00000100";
本系统基本达到了作为自动售货机的绝大部分功能，但还有许多地方可以进一步完善使系统的功能更全面。比如说可以增加一个存储器来存储商品的信息，这样当售货机内没有物品时能提醒放入物品；另外还可以加一些键来设置售货机，如可以修改物品价格使价格可调等。
五、参考资料
1、《 EDA技术与应用 》（第2版） ：江国强 编著；
WHEN "1111"=> DOUT<="00010101";
WHEN OTHERS=> DOUT<="00000000";
END CASE;
END PROCESS;
END BEHAV;
三、系统仿真与硬件验证
（1）系统的有关仿真
1）分频电路的仿真
如图3所示，为了便于仿真，在仿真时采用20分频，由图可看出
每经过10个外部时钟，新时钟翻转一次，实现了分频。
图3分频器仿真结果图
2）控制电路的仿真
如图4、图5、图6所示。
图4 输入7元，购买5元商品，找零2元，Y0显示购买成功
图5 输入13元，购买10元商品，找零3元，Y0显示购买成功
图6 输入7元，购买10元商品， Y1显示购买失败，退币7元
3）显示电路的仿真
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF COIN1='1' THENCOIN <= COIN+1; Y0<='0';Y1<='0';
ELSIF COIN2='1' THENCOIN <= COIN+2; Y0<='0';Y1<='0';
ELSIF COIN3='1' THENCOIN <= COIN+5; Y0<='0';Y1<='0';
如图7所示，当大于9时分开显示。
图7 显示电路仿真结果图
（2）系统的硬件验证
应用GW48实验系统，选择实验电路结构图NO.5，管脚定义如下：
CLK接CLOCK1、COIN1接PIO0、COIN2接PIO1、COIN3接PIO2、PRICE1接PIO3、PRICE2接PIO4、PRICE3接PIO5；MONEY[7..0]接PIO16~PIO23（数码管1、数码管2）、PAYBACK[7...0]接PIO24~PIO31（数码管3、数码管4）、Y0接PIO8（二极管D1）、Y1接PIO9（二极管D2）。
硬件验证方法：选择实验模式5，时钟信号CLK与CLOCK1信号组中的3MHz信号相连，用键1~键3输入钱数，用键4~键6选择商品，观察数码管及二极管的显示情况。
四、系统设计总结
自动售货机是采用VHDL设计控制系统的经典实例，设计中模块的不同功能划
分方式将会对程序的编写产生重要的影响，不恰当的模块划分将使模块间通信困难，同时程序的编写也将会很复杂。我们这次设计的自动售货机比较简单，功能不是很复杂，所以我将计算钱数、计算找零、控制显示等功能模块集成于一个核心控制模块，这样不用考虑各个模块间的通信问题了，程序编写起来结构就比较简单。
知
识
、
素
质
和
能
力
要
求
基本素质、能力要求：
掌握专业基础理论以及系统设计的能力。
综合素质、能力要求：
要求具备综合运用已有知识，设计完整实用电路系统的能力。
创新素质、能力要求
根据设计要求，创新设计出具有特色的系统的能力。
教
学
内
容
、
方
法
及
课
时
安
排
教学内容
方法及课时安排
课程设计动员，提出要求，布置任务，学生查阅资料；选择总体方案，设计单元电路；选择元器件，计算参数；考核；审图，画出总体电路图,完成设计报告。
在系统的设计过程中采用图形输入法和VHDL文本输入法相结合的方法，可使系统结构更简单直观，比如系统顶层设计采用图形输入法，系统底层模块用VHDL文本输入法设计。
本次试验中在进行软件仿真和硬件验证时有一点需要注意，由于设计程序时钱数输入信号和商品选择信号共用一个时钟，所以在软件仿真时每个时钟上升沿处只能有一个信号值为1，而在硬件验证时每次只能有一个键的值为高电平，否则会出错。
英文名称
Course Design
课程编码
周数
3周
学分
3学分
理
论
基
础
电子技术基础、电子线路、微机系统原理与接口技术、单片机原理等。
教
学
目
的
对大学期间所学的电子专业基础知识和专业知识进行一次综合运用，为下一步毕业实习和毕业设计做好准备。学生通过本课程设计可以进一步理解电子技术、电路理论、微机等方面的相关知识，并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使学生在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。
（3）掌握应用MAX+PLUSⅡ软件设计电路的流程；
（4）掌握自动售货机的设计方法；
（5）会使用GW48实验系统。
内容和要求：
设计一个简易的自动售货机，它能够完成钱数处理、找零、显示、退币等功能。
（1）用3个键表示3种钱，再用3个键表示3种物品。
（2）用2个数码管显示输入的钱数，再用2个数码管显示所找的钱数，以元为单位。
（3）买东西时，先输入钱，用数码管显示钱数，再按物品键，若输入的钱数大于物品的价格，用数码管显示所找的钱数，并用发光二极管表示购买成功。
（4）若输入的钱数少于物品的价格，用数码管显示退出的钱数，并用发光二极管表示购买失败。
设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）
一、系统设计方案
根据系统要求，系统的组成框图如图1所示。