简易售货机的设计-数字逻辑课程设计报告

石家庄经济学院华信学院数字逻辑课程设计报告题 目 简易售货机的设计 姓 名 学 号 班 号 指导老师 成 绩 目 录1. 课程设计目的2. 开发工具选择3. 设计方案 4 模块描述5. VHDL实现6. 调试仿真7. 课程设计回顾总结 参 考 文 献 附录 1课程设计目的 （1）设计一个简易售货机，可销售巧克力（0.5元）、纯净水（1元）、牛奶（1.5元）、汉堡（2元）4种商品，数量无限。（2）只能投入1元或5角硬币，如果投的钱数等于或则大于所购买的商品单价，则自动售货机会给出所购买的商品；如果投的钱数不够，自动售货机不做响应，继续等待顾客的下次操作。两个输出口分别输出购买的商品和找零，零币无限。（3）有两个LED数码管显示已经投入的币值或找零数。顾客一次只能购买一种商品的一个，若需要更多商品，需要重复操作。2开发工具选择（1）硬件描述语言简易售货机的设计采用了功能强大的VHDL语言，它具有很强的行为能力描述，设计方法灵活，可以支持库和模块设计方法。 （2）QuartusII软件开发工具 本设计采用的软件开发工具是美国的Altera公司的QuartusII，它支持多种设计输入方法，包括原理图输入、文本输入。 （3）EDA实验开发系统 本设计采用的EDA实验开发系统，主要用于提供可编程逻辑器件的下载电路及EDA实验开发的外围资源，供硬件验证用。3设计方案图 3-1状态转换图 图 3-2操作流程图4模块描述（1） 模块一：选择商品 分别有价格为0.5元、1元、1.5元和2元的商品，此自动售货机每一次售货时只能一次选择一种商品，当同时选择两种以上时，选择商品无效，重新进行商品选择。选择商品后，数码管显示所选商品价格。（2） 模块二：投币 当选好商品后，开始投币。投币口只接受0.5元、1元，投完币后，先有一个确认买商品的过程，若投了币但又不购买商品了，进入退钱的模块；若确认购买商品，则进入出货找零模块。（3） 模块三：退钱、出货找零 投币后取消购买，退回投入的硬币。 投完币，若大于等于商品价格，进入找零模块，两者做差，得到需要找零的钱。5 VHDL实现1选择商品模块（1）选择商品模块的元件图符（2）选择商品模块的VHDL描述 LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY select_goods ISPORT(reset,en,chocolate,water,milk,humberger: INSTD_LOGIC;price: OUTinteger range 0 to 20);END select_goods; ARCHITECTURE arc1 OF select_goods ISsignal goods:std_logic_vector(3 downto 0);BEGINgoods=chocolate&water&milk&humberger; process(reset,en) begin IF reset=1 THEN pricepricepricepricepriceprice=0; end case; end if; end process;END arc1;2.投币模块 （1）投币模块的元件图符 （2）投币模块的VHDL描述 LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_arith.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY coin ISPORT(reset,clk,en,coin5,coin10: INSTD_LOGIC; total:bufferinteger range 0 to 30);END coin;ARCHITECTURE arc1 OF coin ISbeginprocess(clk,reset) begin if (reset=1 and en=0) then total=0; else if clk event and clk=1 then if en=1 then if coin5=1 then total=total+5; elsif coin10=1 then total=total+10; end if; end if; end if; end if; end process; END arc1;3退钱、出货找零模块 （1）退钱、出货找零模块的元件图符 （2）退钱、出货找零模块的VHDL描述LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.ALL;USEieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITYcontrolISPORT(clk,start,ok_buy,cancle_buy :IN STD_LOGIC;prices,coins :IN integerrange0to30;engoods,encoin,clrcoin,outgoods :OUT STD_LOGIC;backcoins:OUT integerrange0to20);ENDcontrol;ARCHITECTUREarc1OFcontrolIStypestate_typeis(salesgoods,incoins,outgoods_coin,back_coin);signalstate:state_type;BEGINprocess(start,clk)beginifstart=1thenstateifprices/=0thenstateif(coins=pricesandok_buy=1)thenstate=outgoods_coin;elsestatestateengoods=1;encoin=0;clrcoin=1;outgoods=0;backcoinsengoods=0;encoin=1;clrcoin=0;outgoods=0;backcoinsifcoins=pricesthenengoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=1;backcoins=coins-prices;elseengoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=0;backcoinsifcoins=pricesandok_buy=1thenengoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=1;backcoins=coins-prices;elseengoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=0;backcoins=coins;endif;endcase;endprocess;ENDarc1;6调试仿真1选择商品模块图 6-1选择商品模块的功能仿真波形图说明：当en=1时，选择humberger，此商品的价格为2元，prices=20。当en=0时，商品选择模块禁止工作， prices保持不变。2投币模块图 6-2投币模块的功能仿真波形图说明：当en=1时，投入一枚5角、一枚1元、一枚5角硬币，总币值为20即2元。3退钱、出货找零模块 图 6-3退钱的功能仿真波形图说明：选择商品的价格prices为10，投入币值coins为20，当取消购买cancel_buy=1时，outgoods=0表示未出货，backcoins=20表示退回20图 6-4出货找零的功能仿真波形图说明：选择商品的价格prices为10，投入币值coins为20，当确认购买ok_buy=1时，outgoods=1表示出货，backcoins=10表示找零104. 自动售货机整体结构图及调试仿真： （1）自动售货机整体结构图 6-5自动售货机整体结构（2）仿真结果及说明：图 6-6自动售货机仿真波形图说明：（1）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚1元硬币，coins=20,之后，选择取消购买，cancel_buy=1,outgoods=0表示未出货，outcoins=20表示退回投入硬币2元。（2）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚1元硬币，coins=20,之后，选择确认购买，ok_buy=1,outgoods=1表示出货，outcoins=5表示找零5角。（3）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚5角硬币，coins=15,之后，选择取消购买，cancel_buy=1,outgoods=0表示未出货，outcoins=15表示退回投入硬币1.5元。（4）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚5角硬币，coins=15,之后，选择确认购买，ok_buy=1,outgoods=1表示出货，outcoins=0表示找零0元。7课程设计回顾总结 通过这次数字逻辑课程设计，我收获了很多： 在选择课题时，原以为并没有那么难，但是当进行设计时，才知道远远没有自己想象的那么简单。在进行退钱、出货找零模块的时候出现了很多错误，仿真结果不正确。在经过请教老师和同学讨论后，才将问题一一解决，最后调试出了正确的结果。 这次课程设计，使我对数字逻辑上课所学习的知识有了更深的巩固，对VHDL语言有了更深刻的理解，对QuartusII软件的使用更