基于VHDL的自动售货控制器设计.EDA课程设计.docVIP

EDA课程设计报告书 课题名称 基于VHDL的自动售货控制器设计 姓 名 蒋秋柏 学 号 0812201-47 院 系 物理与电信工程系 专 业 电子信息工程 指导教师 周来秀 讲师 2011年 6月10日 一、设计任务及要求： 任务： 利用硬件描述语言VHDL完成自动售货机的核心部件自动售货控制器的设计。 要求： 1.识别5美分、10美分、25美分硬币的输入； 2.实现金额的累加； 3.记忆当前的总金额； 4.自动发放糖果以及5美分与10美分硬币的找零。 指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 三、成绩 验收盖章 年 月 日 基于VHDL的自动售货控制器设计 蒋秋柏 （湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业，湖南益阳，41300） 1设计目的 通过基于VHDL语言的自动售货控制器的设计，掌握自动售货机的基本工作原理，加深对VHDL语言的理解，增强运用VHDL语言进行数字电路设计的能力，掌握利用QuartusII软件进行数字电路设计的方法，锻炼动手能力，学会模块化思维，掌握工程中一些常见问题的处理方法以及查阅资料的方法和途径，培养独立思考、分析问题以及解决实际问题的能力，为以后的工作积累经验。2设计的主要内容和要求 通过VHDL的编程，实现任务要求中的预置功能，再通过QuartusII软件仿真，得到仿真图。并通过系统的语言组织，编写设计报告书。3 整体设计方案 3.1 自动售货控制器系统总体框图 图3.1 自动售货控制器总体框图 3.2 各功能模块 3.2.1 功能框图 图3.2 自动售货控制器功能框图 3.2.2 各模块功能 （1）金额模块：实现金额累加，保存当前的金额。 （2）物品模块：存储糖果，控制糖果的发放以及实现找零功能。 （3）信号模块：控制时钟信号、复位信号的状态，识别硬币输入信号。 （4）控制系统：起全局控制作用。 4 硬件电路设计 4.1 自动售货控制器的顶层电路图和状态转移图 图4.1自动售货控制器的顶层电路图 图4.2 自动售货控制器的状态转移图 注: ni=nickel_in, di=dime_in, qi=quarer_in, no=niclel_out, do=dime_out, co=candy_out 4.2 自动售货机工作原理 自动售货控制器的输入和输出如图4.1所示。输入信号是nickel_in（投入5美分），dime_in（投入10美分）和quarter_in（投入25美分）。另外两个必要的输入是clk(时钟)和rst（复位）。自动售货机相应的3个输出：cand_out用于控制发放糖果，nickel_out用于控制找回5美分的零钱，dime_out用于控制找回10美分零钱。 图4.2给出了有限状态机的转移图。圆圈里的数代表顾客投进来的总钱数（接受5美分、10美分或25美分的硬币）。状态0为空闲状态。从它开始，如果投入5美分硬币，将跳转到状态5；如果投入10美分硬币，则跳转到状态10；如果投入25美分硬币，则跳转到状态25。随着投币数量的增加，状态不断跳转，如果投入的币值达到25美分，就可以进入状态25，然后售货机会发放糖果，并跳转回状态0。如果投入的总币值超过了25美分，那么售货机要进入与找零相关的状态。例如，当投入的币值达到40美分时，需要先退出5美分硬币（进入状态35）10美分，发放糖果并进入状态0。 5 软件设计 本程序主要采用VHDL中的顺序语句case…when进行设计，在代码的第14与15行中定义了枚举类型state，它包含10个状态，分别是st0、st5、st10、st15、st20、st25、st30、st35、st40、st45。在代码中，p_state、next_state分别代表当前的状态与在此当前状态下投入硬币后的下一状态。在仿真中，上述定义的状态将出现在p_state的仿真波形中。 设计程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; --------------------------------------------------------------------- entity vending_mac