自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)講解

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)：（1）進(jìn)一步掌握MAX+PLUSII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+PLUSII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)。：設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的自動(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

2、）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。圖1系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)按功能可分為分頻模塊、控制模塊和譯碼輸出模塊。(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，且不會(huì)產(chǎn)生按鍵抖動(dòng)的現(xiàn)象。其原理是定義兩個(gè)中間信號(hào)Q、DIV_CLK,Q在外部時(shí)鐘CLK的控制下循環(huán)計(jì)數(shù)，每當(dāng)計(jì)數(shù)到一個(gè)設(shè)定的值時(shí)DIV_CLK的值翻轉(zhuǎn)，最后將DIV_CLK賦給NEW_CLK即可,改變?cè)O(shè)定值可改變分頻的大小。(a2)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

3、和、計(jì)算找零、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所示。CLKGEIMcilkhewcm.k|GHOUHUCJI1hriff1_C：ILK-uTm.vfn猛111rurairrrv+iirr：1

4、MlTEgBIMST1yJ8-、算1的二.urrjp1."?阿女iHFirrmRL>"JUQU,ihFirfjCCrR1CEAFHTOflG*£*.wjFhICElPAICE30XIANISHI'肛匚:附"-匚n的闞?.,g.D1MQ3P.OUT7.rS<J'%圖2設(shè)計(jì)原理圖系統(tǒng)主要VHDLW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)LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYCLKGENISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;NEWCLK:OUTSTDLO

5、GIC);ENDCLKGEN;ARCHITECTUREBEHAVEOFCLKGENISSIGNALQ:INTEGERRANGE0TO14999;SIGNALDIVCLK:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFQ<14999THENQ<=Q+1;ELSEDIVCLK<=NOTDIVCLK;Q<=0;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;NEWCLK<=DIVCLK;ENDBEHAVE;2)自動(dòng)售貨機(jī)控制器源程序(3種錢數(shù)為1元、2元、5元；3種物品的價(jià)格為

6、2元、5元、10元)LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYSHOUHUOJIISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;COIN1:INSTD_LOGIC;-1元信號(hào)COIN2:INSTD_LOGIC;-2元信號(hào)COIN3:INSTD_LOGIC;-5元信號(hào)PRICE1:INSTD_LOGIC;-2元商品PRICE2:INSTD_LOGIC;-5元商品PRICE2:INSTD_LOGIC;-5元商品PRICE3:INSTD_LOGIC;-10元商品Y0:OUTSTD_LOGIC;

7、-購買成功信號(hào)Y1:OUTSTD_LOGIC;-退幣信號(hào)MONEY:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);PAYBACK:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);ENDSHOUHUOJI;ARCHITECTUREBEHAVOFSHOUHUOJIISSIGNALCOIN:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);-保存錢數(shù)SIGNALCOUT:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);-保存找零BEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCOIN1=&#

8、39;1'THENCOIN<=COIN+1;Y0<='0'Y1<='0'ELSIFCOIN2='1'THENCOIN<=COIN+2;Y0<='0'Y1<='0'ELSIFCOIN3='1'THENCOIN<=COIN+5;Y0<='0'Y1<='0'ELSIFPRICE1='1'THENIFCOIN>="0010"THENY0<='1'Y1&

9、lt;='0'COUT<=COIN-2;ELSEY0<='0'Y1<='1'COUT<=COIN;ENDIF;ELSIFPRICE2='1'THENIFCOIN>="0101"THENY0<='1'Y1<='0'COUT<=COIN-5;ELSEY0<='0'Y1<='1'COUT<=COIN；ENDIF;ELSIFPRICE3='1'THENIFCOIN>=&

10、quot;1010"THENY0<='1'Y1<='0'COUT<=COIN-10;ELSEY0<='0'Y1<='1'COUT<=COIN;ENDIF;ENDIF;ENDIF；ENDPROCESS;MONEY<=COIN;-輸入的錢數(shù)PAYBACK<=COUT;-找零ENDBEHAV;(3)譯碼顯示源程序(總錢數(shù)應(yīng)小于16元)LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYXIANSHIISPORT(DIN:INSTD_LOGIC

11、_VECTOR(3DOWNTO0);DOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);ENDXIANSHI;ARCHITECTUREBEHAVOFXIANSHIISBEGINPROCESS(DIN)BEGINCASEDINISWHEN"0000"=>DOUT<="00000000"WHEN"0001"=>DOUT<="00000001"WHEN"0010"=>DOUT<="00000010"WHEN"0011&

12、quot;=>DOUT<="00000011"WHEN"0100"=>DOUT<="00000100"WHEN"0101"=>DOUT<="00000101"WHEN"0110"=>DOUT<="00000110"WHEN"0111"=>DOUT<="00000111"WHEN"1000"=>DOUT<="00001

13、000"WHEN"1001"=>DOUT<="00001001"WHEN"1010"=>DOUT<="00010000”;WHEN"1011"=>DOUT<="00010001”;WHEN"1100"=>DOUT<="00010010”;WHEN"1101"=>DOUT<="00010011”;WHEN"1110"=>DOUT<=&qu

14、ot;00010100”;WHEN"1111"=>DOUT<="00010101”;WHENOTHERS=>DOUT<="00000000”;ENDCASE;ENDPROCESS;ENDBEHAV;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Nams tf-CLK oM-K 獻(xiàn)。00HO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。叩s5物叫M卵酉中叫ns翌心期眄網(wǎng)kmniiiiinniiniEinnnnniinniiiii圖3分頻器仿真結(jié)果圖2）控制電路的

15、仿真如圖4、圖5、圖6所示。31廿口630n=iachsIECKiao.i*-COINS» PPCE1rt-FRl 舊A PRL£1LMi陽-aH-H：tfcoinno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3）顯示電路的仿真如圖7所示，當(dāng)大于9時(shí)分開顯示。Name:-口的劃us加$Ik'Ou1Ek1解刪1MH:1J-11:三?。‵9D0UTHLB6但I(xiàn)11口【MX%圖7顯示電路仿真結(jié)果系統(tǒng)的硬件驗(yàn)證應(yīng)用GW48實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)圖NO.5,管腳定義如下：CLK接CLOCK1、COIN1