简易售货机的设计-数字逻辑课程设计报告.pdf
%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（元）、纯净水（1 元）、牛奶（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 选择商品投币结束投币商品价格继续投币退币清零出货找零YYNNNY开始 ；图 3-2 操作流程图 4 模块描述（1）模块一：选择商品 分别有价格为元、1 元、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）(（3）模块二：投币 当选好商品后，开始投币。投币口只接受元、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。（4）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 resetenchocolatewatermilkhumbergerprice4.0select_goodsinst（2）选择商品模块的VHDL 描述 LIBRARY ieee;USE select_goods IS PORT (reset,en,chocolate,water,milk,humberger :IN STD_LOGIC;price:OUT integer range 0 to 20 );END select_goods;ARCHITECTURE arc1 OF select_goods IS signal goods:std_logic_vector(3 downto 0);BEGIN,goods=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 resetclkencoin5coin10total4.0coininst （2）投币模块的 VHDL 描述 LIBRARY ieee;USE coin IS|PORT (reset,clk,en,coin5,coin10:IN STD_LOGIC;total:buffer integer range 0 to 30 );END coin;ARCHITECTURE arc1 OF coin IS begin process(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 clkstartok_buycancle_buyprices4.0coins4.0engoodsencoinclrcoinoutgoodsbackcoins4.0controlinst （2）退钱、出货找零模块的 VHDL 描述 LIBRARY ieee;USE USE ENTITY control IS PORT(clk,start,ok_buy,cancle_buy:IN STD_LOGIC;prices,coins:IN integer range 0 to 30;engoods,encoin,clrcoin,outgoods:OUT STD_LOGIC;backcoins:OUT integer range 0 to 20);END control;ARCHITECTURE arc1 OF control IS type state_type is(salesgoods,incoins,outgoods_coin,back_coin);signal state:state_type;BEGIN process(start,clk)begin if start=1 then state if prices/=0 then state if(coins=prices and ok_buy=1)then state=outgoods_coin;else state state engoods=1;encoin=0;clrcoin=1;outgoods=0;backcoins engoods=0;encoin=1;clrcoin=0;outgoods=0;backcoins if coins=prices then engoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=1;backcoins=coins-prices;else engoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=0;backcoins if coins=prices and ok_buy=1 then engoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=1;backcoins=coins-prices;else engoods=0;encoin=0;clrcoin=0;outgoods=0;backcoins=coins;end if;end case;end process;END arc1;)6 调试仿真 1选择商品模块 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 6-1 选择商品模块的功能仿真波形图 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 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 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 10 、图 6-3退钱的功能仿真波形图 图 6-4出货找零的功能仿真波形图 4.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 （2）仿真结果及说明：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 表示退回图 6-5 自动售货机整体结构 图 6-6自动售货机仿真波形图 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 软件的使用更加熟练了，对 VHDL 语言的组成和一些基本语句的使用方法记得更加牢固。经过这次课程设计，锻炼了我综合运用所学知识，发现问题，提出问题，分析问题，解决问题的能力，将所学到的理论与实际相结合。从而提高了自己实际动手和独立思考的能力，对以后的学习、工作、生活有很大的帮助。并且让我深刻体会到遇到问题不能灰心，要冷静下来仔细思考，一部分一部分的检查，成功就是在不断摸索着前进的过程中实现的。8 参考文献 逻辑与数字系统设计
