vhdl实现自动售货机
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自动售饮料机
本文基于VHDL语言对自动售饮料机的逻辑电路进行了逻辑设计和仿真。该电路可识别1元和5角硬币，实现购买3种不同价格的饮料并且具有找零功能。
1设计要求的提出和功能的构想[1][2]
①该饮料机能识别0.5元和1.0元两种硬币；
②售出3种不同价格的饮料，饮料价格分别为1.5元、2.0元和2.5元；
③具有找零功能；
④购买者能自主选择所购买的饮料；
⑤饮料机在每卖出一次饮料后能自动复位。
因为饮料的价格最高为2.5元，所以设计饮料机最多可接受3.0元的硬币。2分析设计要求并画出原始状态图
该自动售饮料机设有一个投币孔，通过传感器来识别两种硬币，给出两个不同的信号。在此用half_dollar和one_dollar分别表示投入0.5元和1.0元硬币后电路接收到的两个信号；三个饮料选择按键choose01表示选择价格为1.5元的饮料，choose10表示选择价格为2.0元的饮料，choose11表示选择价格为2.5元的饮料；rest表示复位按键；有2个输出口分别为饮料出口dispense和找零出口out1；用s0表示初始状态，s1表示投入0.5元硬币时的状态，s2表示投入1.0元硬币时的状态，s3表示投入1.5元硬币时的状态，s4表示投入2.0元时的状态；clk 表示时钟信号；机器最多接受的钱币为3.0元。
当投入的钱币到达1.5元或高于1.5元时机器处于出售饮料的状态。当到达1.5元时如果选择购买1.5元的饮料(choose01)则系统给出一个饮料，即dispense 为高电平一次。如果投入的钱币到达2.0元并且选择购买1.5元的饮料则系统显示给出一个饮料并找出1枚0.5元的硬币，即dispense为高电平一次out1为高电平一次。如果选择购买2.0元的饮料(choose10)，则系统显示给出一个2.0元的饮料，即饮料输出信号dispense为高电平一次。依次类推。
图1.1为本次设计所构想的状态图。
3程序设计[3][4]
根据上述对自动售饮料机逻辑状态的分析，编写程序如下：library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity auto_selling is
port(clk , rst ,half_dollar ,one_dollar: in std_logic;
choose :in std_logic_vector(1 downto 0);
out1 ,dispense: out std_logic);
end auto_selling;
architecture behave of auto_selling is
type state_values is (s2 , s0 , s1 ,s3 ,s4);
signal state , next_state: state_values;
begin
process (clk , rst)
begin
if rst = '1' then
state <= s0;
elsif (clk’event and clk='1') then
state <= next_state;
end if;
end process;
process (state , half_dollar ,one_dollar ,choose)
begin
out1 <= '0';dispense<='0';
next_state <= s0;
case state is
when s0 =>
if (half_dollar='1') then
next_state <= s1;
elsif (one_dollar='1' )then
next_state <= s2;
else next_state <= s0;
end if;
when s1 =>
if (half_dollar='1') then
next_state <= s2;
elsif( one_dollar='1') then
next_state <= s3;
else next_state <= s1;
end if;
when s2 =>
if (half_dollar='1' )then
if (choose="01") then
dispense<='1';
else next_state <= s3;
end if;
elsif( one_dollar='1')then
if(choose="10") then
dispense<='1';
else next_state <= s4;
end if;
else next_state <= s2;
end if;
when s3 =>
if (choose="01") then dispense<='1';
elsif (choose="10") then
if (half_dollar='1')then
dispense<='1';
elsif(one_dollar='1')then
dispense<=’1’;
out1<=’1’;
else next_state<=s3;
end if;
elsif (choose="11")then
if (half_dollar='1')then
next_state <= s4;
elsif(one_dollar='1')then
dispense<='1';
else next_state<=s3;
end if;
else
next_state <= s3;
end if;
when s4 =>
if(choose="01") then
dispense<='1';
out1<='1';
elsif(choose="10") then
dispense<='1';
elsif (choose="11") then
if (half_dollar='1') then
dispense<='1';
elsif( one_dollar='1') then
out1 <= '1';
dispense<='1';
end if;
else next_state <= s4;
end if;
end case;
end process;
end behave;
4时序仿真