自动售货机控制模块VHDL程序设计及FPGA实现.pdfVIP

Applications 应用设计：嵌入式系统 自动售货机控制模块 程序设计 VHDL 及 FPGA 实现 哈尔滨理工大学 王鹏 陈亭 邢维东 李敏 北京信息科技大学 闫健 近年来,随着集成电路技术的迅 能优化；具有方便的逻辑仿真与调试 位按钮按下时，自动售货机回到初始 猛发展,特别是可编程逻辑器件的高 功能，在设计早期就能查验系统的功 状态。 速发展, EDA（Electronic Design 能，方便地比较各种方案的可行性及 开 发 软 件 选 用 功 能 强 大 的 Automation,电子设计自动化）技术 其优劣。目前，VHDL作为IEEE的工 Alter a公司的必威体育精装版可编程逻辑器件 成为电子设计工程师的新宠。EDA 业标准硬件描述语言，得到众多EDA 开发工具Quartus II 8.0，实现芯 技术以计算机为工具完成数字系统的 公司的支持，在电子工程领域已经成 片选用Altera公司FLEX10K系列的 逻辑综合、布局布线和设计仿真等工 为事实上通用硬件描述语言。 EPF10K10LC84-4；首先在计算机上 作。电路设计者只需要完成对系统功 本文采用VHDL作为工具描述了 完成程序设计、编译及时序仿真，然 能的描述,就可以由计算机软件进行 自动售货机控制模块的逻辑控制电 后将经过验证的设计文件下载到选择 系统处理,最后得到设计结果,并且修 路，并在FPGA上实现。该自动售货 的可编程逻辑器件中，并在电子设计 改设计方案如同修改软件一样方便。 机能够根据投入硬币额度，按预定的 自动化实验系统中进行硬件模拟和测 利用EDA工具可以极大地提高设计效 要求在投入硬币大于规定值时送出饮 试。 率。 料并找零。 利用硬件描述语言编程来表示 状态机VHDL程序设计 逻辑器件及系统硬件的功能和行为， 设计方案 有限状态机FSM(Finite State 是EDA设计方法的一个重要特征。 本文所设计的简易自动售货机可 Machine)及其设计技术是实用数字系 VHDL(Very High Speed Integrated 销售矿泉水，假设每瓶1.5元。设两 统设计中实现高效率、高可靠逻辑控 Circuit Hardware Description 个投币孔，分别接收1元和5角两种硬 制的重要途径。传统的状态机设计方 Language,超高速集成电路硬件描述 币，两个输出口，分别输出购买的商 法需进行繁琐的状态分配、绘制状态 语言)是硬件描述语言的一种，对系 品和找零。假设每次只能投入一枚1元 表、简化次态方程等，而利用VHDL 统硬件的描述功能很强而语法又比较 或5角硬币，投入1元5角硬币后机器自 可以避免这些烦琐的过程，直接利用 简单。VHDL具有强大的行为描述能 动给出一瓶矿泉水；投入2元硬币后， 状态转换图进行状态机的描述。此 力，设计者可以不懂硬件的结构，只 在给出一瓶矿泉水的同时找回一枚5角 外，与VHDL的其他描述方式相比， 需集中精力进行电子系统的设计和性 的硬币。另