EDA课程设计--自动售货机.doc

太原科技大学：名字起个什么 目 录一 设计任务与要求 3 二 总体框图 3 三 模块分析 4 1自动售货机系统框图4 2自动售货机工作流程4 3自动售货机源程序和仿真4四 电路总体设计 8 1总体电路原理图8 2时序仿真9 3管脚分配图11五 心得体会 12 自动售货机一 设计任务与要求能够完成对货物信息的存取、硬币的处理、余额计算与显示等功能。 自动售货机可以出售四种货物，每种商品的数量和单价的初始化时设定并存储在存储器中。采取模拟开关分别模拟5角和1元硬币来进行买卖，并通过按键来选择商品。系统可以根据用户输入的硬币判断硬币是否够，当所投硬币达到或超过购买者所选面值时，则根据顾客的要求自动退货并找回剩余的硬币，然后回到初始状态，当所投硬币不够时，则给出提示，并通过一个按键退回所投硬币，然后回到初始状态。二 总体框图 自动售货机的总体框图如图1所示。图1 总体框图三 模块分析分析系统设计要求，不难得知自动售货机系统可以通过多进程设计的方法实现。其中最主要也是最核心的进程控制自动售货机的货物信息储备、购买、价格计算、找币等功能，其他进程则负责选择商品种类的指示译码、消费品种单价和消费总价的显示译码等。1 自动售货机的系统框图如图2所示。其中，clk为输入时钟脉冲信号，set为货物信息存储信号，get为购买信号，sel为货物选择信号，finish为购买完成信号，coin0和coin1分别为5角和1元的投币，price3.0和quantity3.0分别为商品价格和数量。 输出信号中，item03.0和act3.0指示选择商品的种类并译码输出，y0输出购买消费的钱数，y1输出购买商品的单价，act10和act5分别表示找零的1元和5角的硬币数量。图2 系统框图 2 自动售货机的工作流程如下：当置数信号set为高电平时，对商品的单价、数量进行相应的设置；在每一次购买前，先对投入的硬币数量清零；购买时，首先以5角为基本单位对投入的硬币数量进行计数；当选择信号sel高电平有效时，选择所要购买的商品；当get信号高电平有效时，购买所选择的商品；当finish信号高电平有效时，结束交易并找币操作；当get信号为低电平时，则显示商品的价格及其数量。3 自动售货机源程序和仿真自动售货机VHDL源程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity PL_auto1 isport ( clk:in std_logic; -系统时钟set,get,sel,finish: in std_logic; -设定、买、选择、完成信号coin0,coin1: in std_logic; -5角硬币、1元硬币price,quantity :in std_logic_vector(3 downto 0); -价格、数量数据item0 , act:out std_logic_vector(3 downto 0); -显示、开关信号y0,y1 :out std_logic_vector(6 downto 0); -钱数、商品数量显示数据act10,act5 :out std_logic); -1元硬币、5角硬币end PL_auto1;architecture behav of PL_auto1 istype ram_type is array(3 downto 0)of std_logic_vector(7 downto 0); signal ram :ram_type; -定义RAMsignal item: std_logic_vector(1 downto 0); -商品种类signal coin: std_logic_vector(3 downto 0); -币数计数器品单价、数量signal clk1: std_logic; -控制系统的时钟信号begincom:process(set,clk1)variable quan:std_logic_vector(3 downto 0);begin if set=1 then ram(conv_integer(item)=price & quantity;act=0000;-把商品的单价、数量置入到RAM elsif clk1event and clk1=1 then act5=0; act10=0; if coin0=1 then if coin1001then coin=coin+1; -投入5角硬币，coin自加1 else coin=0000; end if; elsif coin1=1 then if coin1001then coin=coin+2; -投入1元硬币，coin自加2 else coin=0000; end if; elsif sel=1 then item0000 and coin=pri then coin=coin-price;quan:=quan-1;ram(conv_integer(item)=price & quan; if item=00 then act=1000; -购买时，自动售货机对4种商品的操作elsif item=01 then act=0100; elsif item=10 then act=0010; elsif item=11 then act0001 then act10=1;coin0000 then act5=1; coin=coin-1; else act5=0; act10=0; end if; elsif get=0 then act=0000; for i in 4 to 7 loop pri(i-4)=ram (conv_integer(item)(i); -商品单价的读取 end loop; for i in 0 to 3 loop quan(i):=ram(conv_integer(item)(i); -商品数量的读取 end loop; end if; end if;qua=quan;end process com;m50:process(clk) -此进程完成对50Mhz的脉冲分频variable fre_N : integer range 0 to 10;variable clk_tmp: std_logic;BEGINclk1 = 9 thenfre_N := 0;clk_tmp := not clk_tmp;elsefre_N := fre_N + 1;end if;end if;end process m50;code0:process(item) -商品指示灯译码begincase item iswhen 00=item0item0item0item0y0y0y0y0y0y0y0y0y0y0y0y1y1y1y1y1y1y1y1y1y1y1=1111111; end case;end process;end behav;编程仿真 此程序通过Quartus 6.0允许，主芯片为Altera公司生产的型号为EPF10KLC84-4型FLEX10K芯片，根据VHDL程序进行仿真，所得结果正确，如图3所示。 图3 程序仿真图四 电路总体设计1 总体电路原理图 将VHDL程序所生成的模块图和对应的输入、输出相连，得到最终的总体电路原理图，经过仿真以后，在电路原理图会出来具体的管脚信息，如图4所示 图4 电路原理图2 时序仿真为了进一步考察设计出来的自动售货机的预置、选择、购买和找币功能是否正确，要用时序仿真波形进行分析。 图5 波形仿真图 自动售货机的商品信息预置功能仿真如图5所示。当set为低电平时，依次对四种商品的数量和单价进行设置。图6 自动售货机的商品选择功能仿真如图6所示。当商品选择信号sel为低电平时，对所要购买的商品种类进行选择。在sel逐次加1时，从而实现4种商品的循环选择。 图7 波形仿真图 自动售货机的投币功能如图7所示。Coin1对应1元硬币，coin0对应5角银币，则以5角为计数单位，投入1元 硬币时计数器加2，投入5角银币时计数器加1，保存计数器的值，已备个哦买商品和找币时进行计算，并显示投入的钱数。 图8 波形仿真图自动售货机的购买和找币功能如图8所示。当购买信号get为低电平时，对选择的商品种类进行购买，计算剩余的商品的钱数；当购买完成信号finish为低电平时，根据计算所得到的钱数给找出相应的银币数量，并显示剩余的钱数。3 管脚分配图首先进行管脚连接，如图4所示，已经将基本管脚连接至实验用芯片上，在将各个连线接至所需要的功能按键、开关、数码管或发光二极管上面。全程编译仿真后，下载到实验箱上。 图9 管脚分配图输 入输 出名 称管脚信息连接按键名 称管脚信息连接按键setPIN_35K1seg7(0)PIN_16aselPIN_36K2seg7(1)PIN_17bgetPIN_37K3seg7(2)PIN_18cfinishPIN_38K4seg7(3)PIN_19dcoin0PIN_52K11seg7(4)PIN_21ecoin1PIN_53K12seg7(5)PIN_22fclk1khzPIN_39CLK1seg7(6)PIN_23gclk1hzPIN_47CLK5scan0PIN_27sel10price0PIN_58D0scan1PIN_28sel11price1PIN_59D1scan2PIN_29sel12price2PIN_60D2item0(0)PIN_11ED0price3PIN_61D3item0(1)PIN_10ED1quantity0PIN_62D5item0(2)PIN_9ED2quantity1PIN_64D6item0(3)PIN_8ED3quantity2PIN_65D7act0PIN_67ED8quantity3PIN_66D8act1PIN_71ED9act2PIN_72ED10act3PIN_73Ed11act10PIN_6LED6act5PIN_7LED7实验箱上的按键在没有按动时是高电平，所以将实验所用功能按键都设定为低电平有效。第一步，预先拨动2组4位拨码开关，实现预置单价和数量第二步，按动set按键，此时数码管显示4位十进制数，由于片选信号在本实验箱有4个片选信号，所以数码管最左边的数字和显示数量的数字是一样的。分别为数量，单价，数量，钱数。第三步，按动sel选择按键，此时4个LED灯移位，表示要预置第二组数据，重复第一和第二步第四步，投币，按动coin0和coin1两个按键，当钱数大于单价时方可按动get键，此时，数码管显示剩余的钱数和剩余的数量，当放开get键时，数量由售货机自动补足到原来的数量，避免货物的不足，原理是放开get键时，由于变成了高点平，要重新读取ram中预先存入的数据。第五步，按动finish按键完成找币的动作，此时钱数的数码管清0。从上面的过程可以看出，下载验证非常成功，本次设计的自动售货机功能正确，符合系统设定的要求。五 心得体会 经过这次的课程设计实验,我个人得到了不少的收获,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了实验操作能力。现在我总结了以下的体会和经验。这次的实验跟我们以前做的实验不同，因为我觉得这次我是真真正正的自己亲自去完成。所以是我觉得这次实验最宝贵，最深刻的。就是实验的过程全是我们学生自己动手来完成的，这样，我们就必须要弄懂实验的原理。在这里我深深体会到哲学上理论对实践的指导作用：弄懂实验原理，而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲自动手，亲自开动脑筋，亲自去请教别人才能得到提高的。我们做实验绝对不能人云亦云，要有自己的看法，这样我们就要有充分的准备，若是做了也不知道是个什么实验，那么做了也是白做。实验总是与课本知识相关的。在实验过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性提高实验效率的保证，有的人一开始就赶着做，结果却越做越忙，主要就是这个原因。我也曾经犯过这样的错误。我们做实验不要一成不变和墨守成规，应该有改良创新的精神。实际上，在弄懂了实验原理的基础上，我们的时间是充分的，做实验应该是游刃有余的，如果说创新对于我们来说是件难事，那改良总是有可能的。在实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果你在实验这方面很随便，抱着等老师教你怎么做，拿同学的报告去抄，尽管你的成绩会很高，但对将来工作是不利的。 通过电子课程设