基于FPGA的自动售货机控制系统——开题报告

填写要求

1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。

2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观，切勿轻易改变格式。

3．任务书须用A4纸，小4号字，黑色宋体，行距1.5倍。

4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。

内核，一次只能执行一个指令，且基于处理器的系统时刻面临着严格限时的任务相互取占的风险。而FPGA不使用操作系统，拥有真正的并行执行和专注于每一项任务的确定性硬件，可减少稳定性方面出现问题的可能。

4、长期维护——FPGA芯片是现场可升级的，无需重新设计ASIC所涉及的时间与费用投入。举例来说，数字通信协议包含了可随时间改变的规范，而基于ASIC的接口可能会造成维护和向前兼容方面的困难。可重新配置的FPGA芯片能够适应未来需要作出的修改。随着产品或系统成熟起来，用户无需花费时间重新设计硬件或修改电路板布局就能增强功能。

1.3FPGA实现自动售货机控制系统的基本原理

如图1所示，本次设计的售货机是由四个模块组成的，分别为：分频模块、扫描模块、主控模块、显示模块。

图1 自动售货机内部模块

分频模块的作用是对外来的时钟信号进行分频以达到自己所需的频率。扫描模块采用的是实验箱上的4X4矩阵键盘对商品的单价进行手动的输入。显示模块的作用是对商品的单价、数量以及投币的金额进行显示。

主控模块是自动售货机控制系统的核心模块，主要实现存储商品信息、控制购物进程、处理投币金额、控制商品出货、计算余额以及控制LED灯显示等功能。其主要分五个步骤来完成：

1、信息存储——信息存储是初始设置，对任务所需要的四种商品的价格和数量进行手动的输入并保存，保存完之后系统执行第二个步骤。

2、投币选择——顾客可以投入0.5元、1元、5元、10元四种类型的货币，投币完

2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：

（1）毕业设计任务要研究或解决的问题

研究基于FPGA的自动售货机控制系统问题，要求：

①阅读FPGA相关的论文和书籍，系统地了解FPGA相关知识和原理的目的。

②了解自动售货机的工作原理和运行流程。

③掌握VHDL语言，并熟练运用描述相关硬件结构。

④掌握Quartus II 软件平台的应用和操作。

⑤通过分析、仿真和调试实现货物的计数、计价、找零及出货等功能。

（2）预期成果：

通过研究现有的自动售货机，了解自动售货机的基本原理和实现步骤，并分析出程序结构框图和程序运行过程，分析各关键参数对自动售货过程中的影响。

利用VHDL硬件描述语言实现自动售货机控制系统，完成仿真与调试。

（3）拟采用的研究方法

N

Y

N

Y

图2 自动售货机工作流程图

设计总体思路：

自动售货机运行流程如图2所示：自动售货机在运行之后，首先由售货员对商品的数量和单价进行设置，设置之后等待顾客投币并且选择商品。在顾客选择商品之后系统会自动的对比顾客投入的金额以及物价，如果投币金额大于物价，自动售货机会出货并且找零。如果金额小于物价则会直接退出。