自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)題目 ：自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的與任務(wù) ：（ 1） 進(jìn)一步掌握 MAX+PLUS 軟件的使用方法；（ 2） 會(huì)使用 VHDL 語言設(shè)計(jì)小型數(shù)字電路系統(tǒng)；（ 3） 掌握應(yīng)用 MAX+PLUS 軟件設(shè)計(jì)電路的流程；（ 4） 掌握自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)方法；（ 5） 會(huì)使用 GW48 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。內(nèi)容和要求 ：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的自動(dòng)售貨機(jī)，它能夠完成錢數(shù)處理、找零、顯示、退幣等功能。（1）用 3個(gè)鍵表示 3 種錢，再用 3 個(gè)鍵表示3 種物品。（2）用 2個(gè)數(shù)碼管顯示輸入的錢數(shù)，再用 2個(gè)數(shù)碼管顯示所找的錢數(shù)，以元為單位。（ 3）買東西時(shí)，先輸入錢，用數(shù)碼管顯示錢數(shù)，再按物品鍵，若輸入的錢數(shù)大于物品

2、的價(jià)格，用數(shù)碼管顯示所找的錢數(shù)，并用發(fā)光二極管表示購買成功。（ 4）若輸入的錢數(shù)少于物品的價(jià)格，用數(shù)碼管顯示退出的錢數(shù)，并用發(fā)光二極管表示購買失敗。設(shè)計(jì)內(nèi)容（ 原理圖以及相關(guān)說明、調(diào)試過程、結(jié)果）一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)的組成框圖如圖1 所示。分頻器時(shí)鐘錢數(shù)輸控制譯碼顯示商品選擇系統(tǒng)組成框圖圖 1系統(tǒng)按功能可分為分頻模塊、控制模塊和譯碼輸出模塊。且不會(huì)產(chǎn)生按鍵抖動(dòng)的 1）分頻模塊的作用是獲得周期較長的時(shí)鐘信號(hào)，便于操作，（的控制下循環(huán)計(jì)數(shù)， CLK， Q 在外部時(shí)鐘 Q 現(xiàn)象。其原理是定義兩個(gè)中間信號(hào)、DIV_CLK 即可， NEW_CLKDIV_CLKDIV_CLK的值翻轉(zhuǎn)，最后

3、將賦給每當(dāng)計(jì)數(shù)到一個(gè)設(shè)定的值時(shí)改變?cè)O(shè)定值可改變分頻的大小。 ）控制模塊是這個(gè)系統(tǒng)的核心模塊，它具有判斷按鍵、計(jì)算輸入錢數(shù)總和、計(jì)算a2（找零、控制顯示四個(gè)作用。它的工作原理是每當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，判斷哪個(gè)按鍵按下，若按下的是錢數(shù)鍵，則將錢數(shù)保存于中間信號(hào)COIN ，若下次按下的仍是錢數(shù)鍵，COIN 的值則加上相應(yīng)的值并顯示于數(shù)碼管；當(dāng)物品鍵按下時(shí)，則將 COIN 的值與物品價(jià)格進(jìn)行比較，然后控制找零。（ 3）由于錢數(shù)可能大于 9，所以譯碼顯示模塊的作用就是將錢數(shù)譯碼后用兩個(gè)數(shù)碼管顯示，這樣方便觀察。根據(jù)各個(gè)功能模塊的功能并進(jìn)行整合， 可得到一個(gè)完整的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的整體組裝設(shè)計(jì)原理圖，如圖 2

4、 所示。圖 2 設(shè)計(jì)原理圖二、 系統(tǒng)主要 VHDL源程序（ 1） 分頻器的源程序（外部時(shí)鐘選用3MHz，實(shí)現(xiàn) 3 萬分頻）LIBRARY IEEE;ENTITY CLKGEN ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;NEWCLK:OUT STD_LOGIC);END CLKGEN;ARCHITECTURE BEHAVE OF CLKGEN ISSIGNAL Q:INTEGER RANGE 0 TO 14999;SIGNAL DIVCLK: STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENI

5、F Q < 14999 THEN Q <=Q+1;ELSE DIVCLK <= NOT DIVCLK;Q <=0;END IF;END IF;END PROCESS;NEWCLK <= DIVCLK;END BEHA VE;（ 2） 自動(dòng)售貨機(jī)控制器源程序（ 3 種錢數(shù)為 3 種物品的價(jià)格為 2 元、 5 元、 10 元 ）1元、2 元、5元；LIBRARY IEEE;ENTITY SHOUHUOJI ISP ORT (CLK:IN STD_LOGIC;COIN1:IN STD_LOGIC;-1元信號(hào)COIN2:IN STD_LOGIC;-2元信號(hào)COIN3: I

6、N STD_LOGIC;- 5元信號(hào)PRICE1: IN STD_LOGIC;-2元商品PRICE2: IN STD_LOGIC;-5元商品PRICE2:IN STD_LOGIC;PRICE3:IN STD_LOGIC;- 5 元商品- 10 元商品Y0:OUT STD_LOGIC;- 購買成功信號(hào)Y1:OUT STD_LOGIC;- 退幣信號(hào)MONEY:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);PAYBACK:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END SHOUHUOJI;ARCHITECTURE BEHAV OF SHOUHUOJI I

7、SSIGNAL COIN: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL COUT: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);- 保存找零BEGINPROCESS(CLK)- 保存錢數(shù)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIFCOIN1='1'THENCOIN <= COIN+1; Y0<='0'Y1<='0'ELSIF COIN2='1'THENCOIN <= COIN+2; Y0<='0

8、9;Y1<='0'ELSIF COIN3='1'THENCOIN <= COIN+5; Y0<='0'Y1<='0'ELSIF PRICE1='1'THENIFCOIN >= 0 THEN Y0<='1'Y1<='0'COUT<=COIN-2;ELSEY0<='0'Y1<='1'COUT<=COIN;END IF;ELSIF PRICE2='1'THENIFCOIN &g

9、t;= 1 THEN Y0<='1'Y1<='0'COUT<=COIN-5;ELSEY0<='0'Y1<='1'COUT<= COIN；END IF;ELSIF PRICE3='1'THENIFCOIN >= A0 THEN Y0<='1'Y1<='0'COUT<=COINELSEY0<='0'Y1<='1'COUT<=COIN;END IF;-10;END IF;END I

10、F ；END PROCESS;MONEY<=COIN;- 輸入的錢數(shù)PAYBACK<=COUT;- 找零END BEHA V;（3）譯碼顯示源程序（總錢數(shù)應(yīng)小于16 元）LIBRARY IEEE;ENTITYXIANSHIISPORT (DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END XIANSHI;ARCHITECTUREBEHA VOFXIANSHIISBEGINPROCESS(DIN)BEGINCASEDINISWHENWHENWHEN 0=> DOUT<=

11、WHEN 1=> DOUT<=WHEN 0=> DOUT<=WHEN 1=> DOUT<=WHEN0=> DOUT<=WHEN1=> DOUT<=WHEN 0=> DOUT<=WHEN 1=> DOUT<=WHEN A0=> DOUT<=WHEN A1=> DOUT<=WHEN H0=> DOUT<=WHEN H1=> DOUT<=WHEN I0=> DOUT<=WHEN I1=> DOUT<=WHEN OTHERS=> DOUT&l

12、t;=END CASE;END PROCESS;END BEHA V;三、系統(tǒng)仿真與硬件驗(yàn)證（1）系統(tǒng)的有關(guān)仿真1）分頻電路的仿真如圖 3 所示，為了便于仿真，在仿真時(shí)采用 20 分頻，由圖可看出每經(jīng)過 10 個(gè)外部時(shí)鐘，新時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)一次，實(shí)現(xiàn)了分頻。圖 3 分頻器仿真結(jié)果圖2）控制電路的仿真如圖 4、圖 5、圖 6 所示。圖 4輸入 7 元，購買5 元商品，找零2 元， Y0 顯示購買成功圖 5輸入 13 元，購買10 元商品，找零3 元， Y0 顯示購買成功元 Y1 顯示購買失敗，退幣76輸入 7 元，購買10 元商品，圖）顯示電路的仿真3 時(shí)分開顯示。所示，當(dāng)大于97如圖顯示電路仿真結(jié)果圖7系統(tǒng)的硬件驗(yàn)證PRICE2 PIO3 、NO.5 ，管腳定義如下：PIO2、PRICE1 接 COIN3應(yīng)用接 CLKGW48 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)圖接 CLOCK1、COIN1 PIO0 、COIN2接 PIO1 、接接、PAYBACK7.0 1