1、圖書(shū)分類號(hào)：密 級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)控制單元設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師年月日 摘要近年來(lái)在隨著我國(guó)各種大小商品市場(chǎng)快速發(fā)展以及城市化不同程度的不斷提高，自動(dòng)售貨機(jī)已經(jīng)越來(lái)越受到大中城市的青睞，自動(dòng)售貨機(jī)在這些大中城市中已經(jīng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此自動(dòng)售貨機(jī)的快速發(fā)展已經(jīng)得到了不斷的提高和認(rèn)可，同時(shí)自動(dòng)售貨機(jī)也極大地豐富了我國(guó)的商業(yè)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)，是商業(yè)結(jié)構(gòu)有了更加豐富的拓展，這樣在商業(yè)結(jié)構(gòu)中開(kāi)辟了一種全新的自動(dòng)自主銷售和自動(dòng)自主服務(wù)的時(shí)代。本文將結(jié)合大學(xué)期間所學(xué)的EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，將會(huì)有效

2、的減小系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)降低了很多開(kāi)發(fā)成本，因此是一種可行的設(shè)計(jì)方案和趨勢(shì)。 該設(shè)計(jì)在整體設(shè)計(jì)架構(gòu)中主要包含兩個(gè)部分：主要有硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分和FPGA內(nèi)部電路的編程設(shè)計(jì)部分。在FPGA內(nèi)部電路的編程設(shè)計(jì)部分主要采用硬件描述語(yǔ)言（Vhdl）對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行功能描述以及各狀態(tài)之間的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)FPGA硬件部分主要是目前最通用的FPGA之一即ALTERA公司的FPGA芯片為設(shè)計(jì)目標(biāo)器件。該設(shè)計(jì)中硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是圍繞系統(tǒng)設(shè)計(jì)所選合適的FPGA器件的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文中將詳細(xì)介紹了基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案流程與工作原理及工作狀態(tài)，在功能敘述中詳細(xì)闡述了投幣選擇模塊，物品選擇模

3、塊，主控模塊等模塊的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在前期設(shè)計(jì)完成之后對(duì)所設(shè)計(jì)的FPGA內(nèi)部功能進(jìn)行功能仿真驗(yàn)證，在確定設(shè)計(jì)正確無(wú)誤之后進(jìn)行下板子測(cè)試驗(yàn)證。關(guān)鍵詞 FPGA ；EDA；自動(dòng)售貨機(jī)；VHDLAbstractWith the continuously prosperity of chinas commodity market and with the rapid develepment of modernization level , vending machines has enterd into large and medium-sized cities quietly ,it enric

4、hes chinas commercial industrial structure and creates a new era of automatic selling and self-service.This subject will accomplish the control system of vending machine with EDA technology.Since it has the advantages of shortening product development cycle,reducing product develepment cost , increa

5、sing the possibility of first-time success and so on,it can enhence the exploitability of aotomatic machinea and lower the costs. The issue consists of two parts： hardware system design and fpga internal circuit design. Fpga internal circuit design uses hardware describe language （ vhdl ） to describ

6、e the fuction of vending machine； and fpga chip of ALTERA Corporation is choosen for the target device. Hardware system design is a hardware circuit design that center on the selected appropriate fpga device. and the design of the internal functions of FPGA is simulated.Keywords FPGA EDA Vending Mac

7、hine VHDLII目 錄第1章 緒 論11.1 自動(dòng)售貨機(jī)的歷史11.2 自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀11.3 未來(lái)發(fā)展和研究方向21.4 本文的章節(jié)安排2第2章 關(guān)鍵技術(shù)介紹32.1 EDA技術(shù)32.2可編程邏輯器件32.3 VHDL描述語(yǔ)言32.4相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況3第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案53.1 飲料自動(dòng)提取機(jī)總體設(shè)計(jì)方案53.2 時(shí)鐘發(fā)生器53.3 電源電路63.4 鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)63.6 顯示器設(shè)計(jì)73.2 芯片的選擇7第4章基本原理94.1 飲料自動(dòng)提取機(jī)功能94.2 飲料自動(dòng)提取機(jī)的基本組成94.3 設(shè)計(jì)思想94.3.1 功能要求94.3.2 總體思想94.3.3 控制狀態(tài)的設(shè)計(jì)10

8、4.3.4 設(shè)計(jì)流程圖104.4 設(shè)計(jì)思想104.4.1 投幣模塊114.4.2 商品選擇模塊134.4.3 分頻模塊154.4.4 計(jì)數(shù)模塊164.4.5 出貨模塊194.4.6 顯示模塊204.4.7 主控模塊224.4.8 頂層模塊254.4.9 主控模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖26第5章 設(shè)計(jì)結(jié)論275.1 設(shè)計(jì)所完成的工作內(nèi)容275.2 設(shè)計(jì)結(jié)論總結(jié)27致 謝28參考文獻(xiàn)29附 錄3022第1章 緒 論自動(dòng)售貨機(jī)近年來(lái)成為各種商業(yè)場(chǎng)合自動(dòng)化的一種常用設(shè)備，這種設(shè)備不會(huì)受到時(shí)間、地點(diǎn)等各種條件的限制，其主要的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省人力、方便交易。目前一般比較通用的自動(dòng)售貨機(jī)都是由以下主要模塊來(lái)構(gòu)成：錢幣識(shí)別裝置

9、、錢幣指示裝置、貯藏售貨裝置、貨物指示裝置等組成。錢幣識(shí)別裝置一般是售貨機(jī)的核心，該模塊的主要功能是識(shí)別投入錢幣的真?zhèn)危酉聛?lái)進(jìn)行分選錢幣的種類，統(tǒng)計(jì)計(jì)算金額。當(dāng)購(gòu)物進(jìn)行投入的金額到達(dá)所購(gòu)買商品的額定值之后將會(huì)給出一個(gè)開(kāi)始售貨信號(hào)，當(dāng)購(gòu)物完成之后若有多余錢幣時(shí)則會(huì)進(jìn)行找出余錢操作狀態(tài)。這里指示裝置主要用來(lái)指示購(gòu)買者所選購(gòu)買商品的品種已經(jīng)指示投入錢幣的指示。這里貯藏售貨裝置一般也比較關(guān)鍵，主要用來(lái)保存商品的數(shù)量信息，在接收到出售指示信號(hào)后，把購(gòu)買者選擇的商品送至付貨口，這里該裝置則有進(jìn)行一次更新即更新庫(kù)存操作。目前市面上常見(jiàn)的售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計(jì)算金額的

10、計(jì)算裝置和找錢裝置組成。以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域革命出現(xiàn)1962年，70年開(kāi)始，其主要設(shè)計(jì)是應(yīng)用微處理器及單片機(jī)等來(lái)控制的各種應(yīng)用新型的自動(dòng)售貨機(jī)。1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的歷史自動(dòng)售貨機(jī)在很早以前開(kāi)始在一些西方國(guó)家已經(jīng)是一種很通用的商業(yè)自主自動(dòng)化的零售形式，大約在二十世紀(jì)世紀(jì)七十年代的時(shí)候在日本和歐美的一些國(guó)家首先發(fā)展起來(lái)。它也可以稱為是一種二十四小時(shí)營(yíng)業(yè)工作的微型超市。據(jù)統(tǒng)計(jì)在日本有百分之七十左右的罐裝飲料則是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的。家喻戶曉在全球著名的飲料商可口可樂(lè)公司在全世界就分布有五十萬(wàn)臺(tái)飲料自動(dòng)售貨機(jī)，這將是一個(gè)很龐大的數(shù)目。 在二十世紀(jì)九十年代末，據(jù)統(tǒng)計(jì)在日本的全國(guó)各地，總共設(shè)有五百

11、五十萬(wàn)臺(tái)的自動(dòng)售貨機(jī)，這樣的數(shù)目每年的銷售額也是一個(gè)很巨大的數(shù)目。自動(dòng)售貨機(jī)在幾年來(lái)隨著不斷的發(fā)展在顯示屏幕上進(jìn)行操作，顧客可以輸入商品號(hào)碼和購(gòu)買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會(huì)從取貨口出來(lái)，這種自動(dòng)售貨機(jī)甚至從食品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)。這樣的現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)也有類似案例，前不久在網(wǎng)上有這樣一條消息，大連理工大學(xué)大二的學(xué)校自己設(shè)計(jì)的自動(dòng)早飯售賣機(jī)，在校園內(nèi)實(shí)行了一個(gè)月時(shí)間的測(cè)試，進(jìn)行早飯的額自主購(gòu)買，在一個(gè)月時(shí)間內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)任何差錯(cuò)，其購(gòu)買過(guò)程以及金額計(jì)算過(guò)程均沒(méi)有出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，同時(shí)這也是一個(gè)非常便利、非常環(huán)保的方式，這也是今后自動(dòng)化、自主化、環(huán)保化的一種發(fā)展趨勢(shì)。 1.2 自動(dòng)售貨機(jī)

12、的研究現(xiàn)狀現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。 自動(dòng)售貨咖啡機(jī)是一種既可以出冷熱咖啡也可以同時(shí)出奶茶果汁飲料的咖啡飲料自動(dòng)售貨機(jī)，省時(shí)方便快捷。既

13、可以作投資來(lái)使用，也可作為員工福利來(lái)使用。1.3 未來(lái)發(fā)展和研究方向隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求，通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚和追求高品質(zhì)生活的需要。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，不僅需要在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。FPGA 具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)如今長(zhǎng)生了基于了一種用FPGA 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)主控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)闡述了基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了軟件仿真和硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

14、，實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)是可行的。現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。作為一種商務(wù)工具,自動(dòng)售貨機(jī)在生活中應(yīng)用愈加廣泛,綜合分析現(xiàn)代自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)

15、狀和研究重點(diǎn),以及自動(dòng)售貨機(jī)所處的市場(chǎng)現(xiàn)狀和對(duì)社會(huì)的影響，根據(jù)日本、美國(guó)等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),自動(dòng)售貨機(jī)將在全球范圍內(nèi)得到更大的普及。自動(dòng)售貨機(jī)的機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)完善,影響其普及的關(guān)鍵因素為：如何在現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，讓自動(dòng)售貨機(jī)形成一種銷售連鎖網(wǎng),為其提供更方便的營(yíng)銷方式和管理機(jī)制,以其最大限度地降低生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)成本。目前,無(wú)論是基于Internet還是基于移動(dòng)通信網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),其運(yùn)作的機(jī)制都不太成熟,不過(guò)這并不影響自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼?自動(dòng)售貨機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是將其納入到一個(gè)更廣闊、更便利的移動(dòng)商務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。1.4 本文的章節(jié)安排該章中主要為總體描述自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展歷程以及未來(lái)的

16、研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)等相關(guān)知識(shí)做了一個(gè)詳細(xì)的介紹，在接下來(lái)一章中將會(huì)詳細(xì)介紹在該課題中所應(yīng)用到底額相關(guān)知識(shí)以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，在后面幾章將會(huì)詳細(xì)介紹本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)總體硬件設(shè)計(jì)，并且主要闡述本課題的軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和仿真部分。在附錄中將指出本課題所用到的所有相關(guān)文獻(xiàn)以及所需要的硬件元器件和實(shí)物展示等內(nèi)容。第2章 關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1 EDA技術(shù)系統(tǒng)所應(yīng)用到的技術(shù)有可編程邏輯器件及EDA技術(shù)，應(yīng)用Vhdl礎(chǔ)的工作平臺(tái)；是利用電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能化技術(shù)等多種應(yīng)用學(xué)科的最新成果，開(kāi)發(fā)出的一整套電子CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件；是一種幫助電子設(shè)計(jì)工程師從事電子元件產(chǎn)

17、品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合技術(shù) 。EDA技術(shù)主要是以計(jì)算機(jī)作為主要開(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)者可以在EDA設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)上，用各種硬件描述語(yǔ)言規(guī)劃完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，在整體設(shè)計(jì)完成之后則由計(jì)算機(jī)進(jìn)行完成設(shè)計(jì)邏輯的編譯、簡(jiǎn)化、前期設(shè)計(jì)綜合、設(shè)計(jì)優(yōu)化、設(shè)計(jì)布局、設(shè)計(jì)布線和邏輯功能仿真等，最后完成對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)芯片的合適編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA這種技術(shù)的出現(xiàn)，在很大程度上極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，很大程度上縮短了設(shè)計(jì)周期。2.2 可編程邏輯器件FPGA其英文全稱為Field Programmable Gate Array，全稱為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，這中器件是當(dāng)今芯片設(shè)計(jì)中能夠?qū)崿F(xiàn)EDA設(shè)計(jì)的主流器件，這種器

18、件的很大特點(diǎn)是直接可以面向用戶，同時(shí)它具有很大的靈活性和通用性，使用非常方便，在硬件測(cè)試方面和硬件實(shí)現(xiàn)快捷方面非常方便，開(kāi)發(fā)效率高，成本低，上市時(shí)間短，技術(shù)維護(hù)簡(jiǎn)單，工作可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。2.3 Vhdl描述語(yǔ)言Vhdl HDL是硬件描述語(yǔ)言中的一種，英文全稱即HDL:Hardware Description Language，這種語(yǔ)言主要是一種以編輯文本的形式來(lái)描述數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中硬件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和行為描述的語(yǔ)言，用這種語(yǔ)言主要可以完成對(duì)邏輯電路圖等設(shè)計(jì)的表示，這種語(yǔ)言還可以表示數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)所完成的整體邏輯功能。 Vhdl HDL和VHDL是目前硬件描述語(yǔ)言中最流行的兩種硬件描述語(yǔ)言，已經(jīng)成為

19、IEEE的一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，早在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)出來(lái)的。Vhdl是由Gateway Design Automation公司開(kāi)發(fā)。這兩種硬件描述語(yǔ)言均成為IEEE的標(biāo)準(zhǔn)。2.4 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況1）FPGA的應(yīng)用有關(guān)FPGA的設(shè)計(jì)應(yīng)用在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要分成三個(gè)設(shè)計(jì)層面：電路設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（1）電路設(shè)計(jì)中FPGA的應(yīng)用在電路設(shè)計(jì)中FPGA的應(yīng)用只要是對(duì)邏輯設(shè)計(jì)部分進(jìn)行鏈接，對(duì)邏輯部分的控制是FPGA設(shè)計(jì)很早開(kāi)始發(fā)揮作用比較大的設(shè)計(jì)范圍同時(shí)也是FPGA設(shè)計(jì)應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，在電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中應(yīng)用FPGA設(shè)計(jì)的難度還是比較大的，在這里對(duì)初級(jí)開(kāi)發(fā)者提出了很高的要求，要

20、求初級(jí)開(kāi)發(fā)者應(yīng)該具有相應(yīng)的硬件知識(shí)電路知識(shí)和響應(yīng)的開(kāi)發(fā)軟件應(yīng)用能力掌握響應(yīng)的開(kāi)發(fā)工具。現(xiàn)在現(xiàn)如今的社會(huì)行業(yè)中這方面的人才總是緊缺的，這個(gè)領(lǐng)域往往都從事新技術(shù)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)能夠?qū)⑦@些相對(duì)比較成熟的技術(shù)應(yīng)用到一些特定領(lǐng)域如通訊，視頻，信息處理等各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，開(kāi)發(fā)出滿足行業(yè)需要并能被行業(yè)客戶接受的產(chǎn)品。在這方面主要是FPGA技術(shù)和專業(yè)技術(shù)的互相結(jié)合的一個(gè)問(wèn)題，除此之外，還有是關(guān)于專業(yè)客戶的界面處理問(wèn)題，產(chǎn)品設(shè)計(jì)分很多種類，主要為專業(yè)工具類產(chǎn)品及民用生活產(chǎn)品，專業(yè)工具類產(chǎn)品其重點(diǎn)是在性能等各方面有嚴(yán)格的要求，生活民用方面則是對(duì)價(jià)格比較感興趣，不管怎么說(shuō)這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)主要還是以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功

21、能為首要目的。在這些設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中FPGA技術(shù)則是一個(gè)主要的實(shí)現(xiàn)手段，F(xiàn)PGA因?yàn)榫邆涓鞣N接口，各種控制器，各種功能的IP，各種內(nèi)嵌的CPU等很多特點(diǎn)，并且有條件實(shí)現(xiàn)一個(gè)構(gòu)造簡(jiǎn)單，固化程度高，性能給非常穩(wěn)定，并行效果特別明顯，功能非常全面的一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這將成為FPGA技術(shù)應(yīng)用最廣大的市場(chǎng)，一個(gè)今后發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。 （3）系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用在系統(tǒng)級(jí)方面的應(yīng)用則是FPGA與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)很大特點(diǎn)，主要是實(shí)現(xiàn)了一種FPGA的計(jì)算機(jī)體系系統(tǒng)：如用Xilinx、Altera等一系列系列的FPGA，都可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌的POWERPCCPU, 然后再配合各種外圍功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)最基本環(huán)境，在這個(gè)平臺(tái)上跑

22、LINIX等系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)也就支持各種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)和功能接口了。這對(duì)于快速構(gòu)成FPGA大型系統(tǒng)來(lái)講是很有幫助的。2）EDA的應(yīng)用電子設(shè)計(jì)工程師們可以利用EDA工具，從概念設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等方面開(kāi)始設(shè)計(jì)一個(gè)電子系統(tǒng)，在這器件大量的工作都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)輔助完成，并且在這期間可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、電路仿真、電路的布局布線、電路的測(cè)試、電路性能的分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程，都可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上自動(dòng)輔助處理來(lái)實(shí)現(xiàn)完成。在現(xiàn)在發(fā)展的階段對(duì)EDA的概念或應(yīng)用范疇用得很寬。主要在機(jī)械領(lǐng)域、電力電子領(lǐng)域、通信電子領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、化工生產(chǎn)領(lǐng)域、礦產(chǎn)生產(chǎn)領(lǐng)域、生物和醫(yī)學(xué)制造領(lǐng)域、軍事制

23、造領(lǐng)域等各個(gè)領(lǐng)域中都可以看到有EDA的應(yīng)用。目前EDA技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本文中介紹的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)在硬件外圍設(shè)備主要分為：外部設(shè)計(jì)的實(shí)物模擬控制電路，設(shè)計(jì)外部電源，頻率信號(hào)發(fā)生器，F(xiàn)PGA芯片，外部顯示電路等模塊。3.1 飲料自動(dòng)提取機(jī)總體設(shè)計(jì)方案自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有三個(gè)功能模塊：一個(gè)為售貨機(jī)模塊:該模塊能完成貨物信息的存儲(chǔ)，硬幣處理，余額計(jì)算。一個(gè)為數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊：功能主要是在FPGA實(shí)驗(yàn)板上讓兩路信號(hào)同時(shí)在兩個(gè)7段數(shù)碼管上顯示出來(lái)。另一個(gè)為輸出控制模塊：該模塊主要是控制OUT和OUT1輸出信號(hào)來(lái)控制售出貨物達(dá)到指定額

24、度以及顯示余額輸出。該部分的主要設(shè)計(jì)思路是:控制信號(hào)輸入到售貨機(jī)模塊,售貨機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)功能操作,輸出信號(hào)在7段數(shù)碼管上顯示出來(lái)。自動(dòng)售貨機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1自動(dòng)售貨機(jī)結(jié)構(gòu)圖3.2 時(shí)鐘發(fā)生器任何一個(gè)電子設(shè)計(jì)均需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)為該設(shè)計(jì)提供時(shí)鐘頻率，在該設(shè)計(jì)中自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)也需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)為其提供時(shí)鐘工作頻率，這里采用的時(shí)鐘發(fā)生器則是我們采用的FPGA開(kāi)發(fā)板上自帶的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器，該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器采用的是50MHz的時(shí)鐘信號(hào)，這里時(shí)鐘發(fā)生器的電路如圖3-2所示。其中用兩個(gè)振蕩器以及兩個(gè)電阻可以完成所需要的設(shè)定。圖 3-2 時(shí)鐘發(fā)生器3.3 電源電路在我們的日常生活中一般用到的電源均

25、為50Hz，220V的交流電壓電源，在本課題設(shè)計(jì)中自動(dòng)售貨機(jī)采用的電源為直流5V電壓，在設(shè)計(jì)中則需要設(shè)定一個(gè)變壓電路來(lái)完成所需的電壓的降壓過(guò)程。在設(shè)計(jì)電路中用到了變壓器、整流橋、濾波電路、穩(wěn)壓芯片來(lái)完成5V電壓的電源。其電源電路結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。 圖3-3 電源電路在這里為了節(jié)省設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)間周期，我們采用的5V直流電源是通過(guò)適配器直接提供5V直流電源或者是采用電腦USB來(lái)供電，電腦USB接口的電源一般也在5V左右，因此在該設(shè)計(jì)中我們是采用這些電源為自動(dòng)售貨機(jī)供電。3.4 鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)鍵盤(pán)設(shè)計(jì)部分主要是一些功能設(shè)計(jì)按鍵，在該設(shè)計(jì)中主要是為了完成自動(dòng)售貨機(jī)在完成商品選擇和投幣選擇時(shí)的按鍵設(shè)置，本系

26、統(tǒng)所要求的是商品選擇按鍵，每個(gè)按鍵都代表不同的商品選擇鍵，還有包括初始化按鍵，復(fù)位按鍵，找零按鍵，投幣選擇按鍵等。這部分按鍵均作為輸入按鍵，剩下關(guān)于輸入按鍵的信號(hào)實(shí)際操作情況將在下面的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行詳細(xì)闡述，還有最主要的是這部分按鍵均需經(jīng)過(guò)消抖處理才會(huì)正常工作操作，這里對(duì)消抖處理就不進(jìn)行詳細(xì)描述了，這部分設(shè)計(jì)在工程代碼中會(huì)有詳細(xì)的體現(xiàn)。按鍵部分的硬件電路原理圖如圖3-4所示。圖 3-4 選擇鍵的設(shè)計(jì)3.5 顯示器設(shè)計(jì)這里介紹的顯示部分主要是自動(dòng)售貨機(jī)在投幣過(guò)程中所投入的金錢總額的顯示。在開(kāi)始投入貨幣時(shí)顯示器則會(huì)顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)金額數(shù)，當(dāng)購(gòu)物選擇結(jié)束后顯示器顯示到初始狀態(tài)零。這里對(duì)于顯示器的顯

27、示數(shù)字情況不做詳細(xì)的介紹，在軟件設(shè)計(jì)部分或者是附錄的程序代碼中仍然會(huì)有詳細(xì)的體現(xiàn)。這里顯示模塊的硬件原理圖如圖3-5所示。圖 3-5 顯示器3.6 芯片的選擇目前FPGA的芯片主要有兩大主流芯片，分別為Xilinx和Altera兩大主流芯片，在本文的設(shè)計(jì)中所采用的FPGA芯片主要是Altera生產(chǎn)的第二代芯片EP2C芯片，在前面關(guān)鍵技術(shù)中介紹了這是一種復(fù)雜可編程邏輯器件，另外還有其它類型的管腳和封裝，選擇范圍廣。該芯片的組成及特點(diǎn): 該芯片主要由嵌入式陣列塊、邏輯陣列塊、快速通道模塊和I/O單元四部分組成。其中邏輯陣列塊由多個(gè)邏輯單元構(gòu)成。該系列的芯片采用重復(fù)可構(gòu)造的CMOS SRAM工藝，可

28、以把連續(xù)的快速通道互聯(lián)與獨(dú)特的嵌入式陣列結(jié)構(gòu)相組合，同時(shí)也結(jié)合了眾多可編程器件的有點(diǎn)來(lái)完成普通門陣列的宏功能。每個(gè)FLEX 10K器件包括一個(gè)嵌入式陣列和一個(gè)邏輯陣列，它能讓設(shè)計(jì)人員輕松地開(kāi)發(fā)出存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器以及特殊邏輯等強(qiáng)大功能于一身的芯片。該芯片具有的多電壓功能可以全面支持以不同電壓工作的產(chǎn)品。該芯片主要特點(diǎn)如下：（1）該芯片是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的第一種嵌入式可編程邏輯器件，提供了在單個(gè)器件中的系統(tǒng)集成，具有實(shí)現(xiàn)宏函數(shù)的嵌入式陣列和實(shí)現(xiàn)普通功能的邏輯陣列；（2）該芯片具有高密度的特點(diǎn)，它多達(dá)150000個(gè)可用門，高達(dá)40960位內(nèi)部RAM；（3）該芯片系統(tǒng)支持多電壓IO接口，有1.8V

29、、3.3V和5V；（4）該芯片還具有低功耗的特點(diǎn)，系統(tǒng)維持狀態(tài)小于0.5mA；（5）該芯片具有靈活的內(nèi)部連接，快速、可預(yù)測(cè)連線延時(shí)的快速通道連續(xù)式分布結(jié)構(gòu)；（6）該芯片具有增強(qiáng)功能的IO引腳，每個(gè)引腳都有一個(gè)獨(dú)立的三臺(tái)輸出使能控制和每個(gè)IO引腳都有漏極開(kāi)路選擇。第4章基本原理4.1 飲料自動(dòng)提取機(jī)功能本系統(tǒng)由對(duì)外部投入硬幣的檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并對(duì)產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可投入0.5元或1元的硬幣，每次根據(jù)投入的硬幣不同而分別計(jì)數(shù)，并將投入的總金額用兩位數(shù)碼管顯示出來(lái)，當(dāng)投入的貨幣達(dá)到了貨物交易金額時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，此正脈沖控制閘門打開(kāi)，貨物掉出來(lái)，這里用LED燈來(lái)表示閘門打開(kāi)嗎，用按鍵來(lái)模擬

30、貨物售出，這里有六種不同的貨物，因此會(huì)有六種選擇。最后當(dāng)完成購(gòu)物選擇時(shí)若剩下金額不夠交易金額時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)正脈沖，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)找回剩下的余額，這里用找零按鍵來(lái)模擬找零，找零后數(shù)碼管顯示清零開(kāi)始等待下一次購(gòu)物。4.2 飲料自動(dòng)提取機(jī)的基本組成自動(dòng)售貨機(jī)主要是由以下幾個(gè)部分構(gòu)成，電源電路、數(shù)碼顯示、時(shí)鐘脈沖、投幣脈沖、閘門時(shí)間控制等，各部件形成一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)投幣信號(hào)的計(jì)數(shù)與計(jì)算，判斷是否達(dá)到所買物品的交易價(jià)格，如果不足時(shí)則繼續(xù)進(jìn)行投幣，投幣最終來(lái)完成自己想要購(gòu)買貨物的金額數(shù)，數(shù)碼管顯示部分會(huì)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前金額數(shù)。4.3 設(shè)計(jì)思想4.3.1 功能要求首先本文介紹

31、的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)其基本的功能要求有：對(duì)于貨物信息的價(jià)格顯示、貨物信息的狀態(tài)顯示、貨物信息的狀態(tài)控制、對(duì)投入錢幣處理、投入貨幣的金額計(jì)算和顯示等功能。 其次是自動(dòng)售貨機(jī)能夠銷售六種不同的商品，每種商品都會(huì)有不同的總額。自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)置允許投入的金幣有1元，0.5元硬幣，根據(jù)設(shè)計(jì)需求可以設(shè)置其他不同的面額。當(dāng)顧客投入的總幣值等于顧客需要的商品單價(jià)時(shí)當(dāng)前商品的燈會(huì)亮起，若選擇購(gòu)買當(dāng)前商品時(shí)機(jī)器會(huì)送出需要的商品同時(shí)顯示部分會(huì)實(shí)時(shí)顯示；若總幣值大于顧客需要的商品單價(jià)時(shí)，機(jī)器除提供所需商品外，并將多余硬幣退出這里同時(shí)選擇找零按鍵；若總幣值小于顧客需要的商品單價(jià)時(shí)，機(jī)器退出顧客投入的硬幣，如需繼續(xù)購(gòu)物則繼續(xù)進(jìn)

32、行投幣。本設(shè)計(jì)中對(duì)找零的處理是當(dāng)選擇找零時(shí)當(dāng)前余額都會(huì)被所有找出。這里我們?cè)O(shè)置的投入總額是如果投入的硬幣達(dá)到或大于或等于5元，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)發(fā)出一個(gè)指示信號(hào)使接受硬幣的裝置不再接收新的硬幣，即該設(shè)計(jì)中接收最大金額上限為5元。當(dāng)然這里也可以設(shè)置任意上限額度。本設(shè)計(jì)中若當(dāng)顧客完成一次購(gòu)買后或按錯(cuò)按鈕后，需要設(shè)置一個(gè)重新開(kāi)始按鈕，使整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，即使系統(tǒng)回到初始化狀態(tài)，這里即為初始化狀態(tài)設(shè)置。每當(dāng)顧客完成購(gòu)買一個(gè)商品后，此時(shí)所剩錢幣等于之前總額減去當(dāng)前商品價(jià)格，若所剩金額夠該六種商品中其中一個(gè)價(jià)格時(shí)則可繼續(xù)購(gòu)物，否則需要找零后重復(fù)開(kāi)始操作。4.3.2 總體思想本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)主要包括六個(gè)

33、商品，依據(jù)六種商品分別設(shè)置六個(gè)按鈕，分別為key1，key2，key3，key4，key5，key6。當(dāng)顧客選擇其中的一種商品時(shí)按下相應(yīng)的選擇按鍵，此時(shí)售貨機(jī)會(huì)發(fā)送出一個(gè)信號(hào)按鈕不再生效，這里采用一個(gè)LED燈顯示。設(shè)置兩個(gè)金幣投入按鈕：half_doller，one_doller分別來(lái)表示投入的硬幣是0.5元和1元。當(dāng)顧客投入的硬幣大于或等于5元時(shí)將不再接受硬幣。投幣動(dòng)作結(jié)束之后顧客開(kāi)始選擇購(gòu)買商品，當(dāng)顧客選擇購(gòu)買一個(gè)商品即按下對(duì)應(yīng)商品按鍵，此時(shí)所剩錢幣等于之前總額減去當(dāng)前商品價(jià)格，若所剩商品夠該六種商品中其中一個(gè)價(jià)格時(shí)則可繼續(xù)購(gòu)物，同意所剩錢幣會(huì)繼續(xù)減去當(dāng)前商品價(jià)格，此時(shí)當(dāng)所剩錢幣不夠其六種

34、商品中的任何一個(gè)時(shí)，則要進(jìn)行找零動(dòng)作，按下找零按鍵后數(shù)碼管顯示模塊金額數(shù)會(huì)清零，開(kāi)始等待下一次投幣選擇。4.3.3 控制狀態(tài)的設(shè)計(jì)本文中設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)分為三種狀態(tài)，這里每一個(gè)狀態(tài)能完成一定得功能：初始狀態(tài)，投幣狀態(tài)，找零狀態(tài)。初始狀態(tài)：初始化狀態(tài)則是在每個(gè)設(shè)計(jì)中必須見(jiàn)到的一個(gè)設(shè)計(jì)模塊，在該設(shè)計(jì)中當(dāng)自動(dòng)售貨機(jī)上電后手進(jìn)入初始化狀態(tài)，當(dāng)有人選擇買時(shí)，可根據(jù)選擇投幣按鍵，當(dāng)貨物金額夠之后按鍵購(gòu)買商品，這里自動(dòng)調(diào)到下一狀態(tài)。當(dāng)顧客購(gòu)買錯(cuò)誤或不再購(gòu)買時(shí)按下復(fù)位鍵重新進(jìn)入初始狀態(tài)。投幣狀態(tài)：在這個(gè)狀態(tài)時(shí)投入錢分別為1元和0.5元，當(dāng)投入硬幣等于或者超過(guò)商品價(jià)格時(shí)則進(jìn)入下一狀態(tài)即貨物售出狀態(tài)。當(dāng)投入貨幣總

35、額超過(guò)5元時(shí)即該設(shè)計(jì)中投幣上限設(shè)置為5元，售貨機(jī)則拒絕接受幣。 找零狀態(tài)：當(dāng)投幣結(jié)束，自動(dòng)售貨機(jī)則自動(dòng)判別投入的總錢數(shù)，若在時(shí)限到來(lái)之際，總錢數(shù)少于顧客所需商品的單價(jià)，則退出錢幣，用數(shù)碼管來(lái)顯示退錢數(shù)，應(yīng)該顯示初始狀態(tài)零。若大于或等于商品數(shù)則通過(guò)控制找零按鍵來(lái)控制找零操作，同樣也用數(shù)碼管顯示找零數(shù)，送出商品。出貨找零，表示一次工作已經(jīng)結(jié)束，等待下一個(gè)信號(hào)到來(lái)，進(jìn)行新的售貨。4.3.4 設(shè)計(jì)流程圖 本文中自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)主要流程圖如圖4-1所示，下面主要對(duì)本文中的設(shè)計(jì)流程做詳細(xì)的描述。圖4-1 設(shè)計(jì)流程圖開(kāi)始狀態(tài)即為上電狀態(tài)，若選擇錯(cuò)誤或者操作錯(cuò)誤之后選擇復(fù)位鍵重新開(kāi)始操作，接下來(lái)選擇復(fù)位鍵，成

36、功之后開(kāi)始投幣，投幣過(guò)程中顯示模塊會(huì)實(shí)時(shí)顯示投入的總錢數(shù)。控制器部分計(jì)算金額，若金額大于物價(jià)時(shí)則可以開(kāi)始進(jìn)行購(gòu)買，若不夠是則繼續(xù)進(jìn)行投幣，購(gòu)買成功時(shí)若有剩余錢數(shù)則進(jìn)行出貨找零，執(zhí)行退幣操作，若沒(méi)有剩余時(shí)則直接結(jié)束，購(gòu)物操作完成。4.4 設(shè)計(jì)思想本文中設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)模塊主要包括：投幣選擇模塊，投幣處理模塊，商品選擇模塊，分頻模塊，控制器模塊，計(jì)時(shí)模塊，顯示模塊，找零模塊。如圖4-2所示。圖4-2 模塊示意圖4.4.1 投幣模塊自動(dòng)售貨機(jī)能夠根據(jù)投入的數(shù)量自動(dòng)計(jì)算投入的錢幣數(shù)目，這里設(shè)計(jì)需要提供一個(gè)寄存器來(lái)記錄并保存投入的總幣值。這里投幣模塊的作用相當(dāng)于一個(gè)計(jì)數(shù)的寄存器，在清零的狀態(tài)下可以準(zhǔn)確的

37、計(jì)算投幣數(shù)額，記錄并保存總幣值。其硬件原理圖如圖所示。圖 4-3 投幣模塊在本文敘述的過(guò)程中仿真部分的安排是在每個(gè)模塊原理設(shè)計(jì)介紹之后將立即進(jìn)行功能設(shè)計(jì)仿真，在通過(guò)設(shè)計(jì)程序所得到的功能仿真結(jié)果如下：在這里輸入激勵(lì)信號(hào)當(dāng)reset輸入為0，投入不同類型的幣種，計(jì)算單元計(jì)算出去總額。仿真結(jié)果如圖4-4所示：圖4-4 reset輸入為0時(shí)的仿真結(jié)果當(dāng)輸入激勵(lì)信號(hào)reset輸入為1時(shí)，輸入不同幣種時(shí)，bi輸出應(yīng)為0。仿真結(jié)果如圖4-5所示：圖 4-5 reset輸入為1時(shí)的仿真結(jié)果4.4.2 商品選擇模塊自動(dòng)售貨機(jī)的商品選擇模塊，通過(guò)按鍵設(shè)置部分的六個(gè)不同選擇按鍵完成商品選擇操作，在接收到六個(gè)商品之一

38、的對(duì)應(yīng)選擇信號(hào)時(shí)時(shí)進(jìn)行編譯，將被選擇的商品進(jìn)行編碼，輸入到主控模塊中，在主控模塊中與所接受的錢幣進(jìn)行對(duì)與計(jì)算。輸入信號(hào)為key1，key2，key3，key4，key5，key6。功能仿真部分如下所示。 圖 4-6 商品選擇模塊選擇輸入的激勵(lì)信號(hào)為當(dāng)reset輸入為1，en2輸入為0，a8輸入為1時(shí)，d輸出應(yīng)當(dāng)為0，仿真結(jié)果如圖4-7所示： 圖 4-7 reset輸入為1，en2輸入為0，a8輸入為1時(shí)的仿真結(jié)果當(dāng)選擇輸入的激勵(lì)信號(hào)為reset輸入為0，en2輸入為0，a8輸入為1時(shí)，d輸出為0，仿真結(jié)果如圖4-8所示： 圖4-8 reset輸入為0，en2輸入為0，a8輸入為1時(shí)的仿真結(jié)果當(dāng)

39、選擇輸入的激勵(lì)信號(hào)為reset輸入為0，en2輸入為1,a8輸入為1時(shí)，d輸出為8,xuan_schb輸出為1，仿真結(jié)果如圖4-9所示：圖4-9 en2輸出為2時(shí)的仿真結(jié)果4.4.3 分頻模塊在前面部分將介紹了時(shí)鐘設(shè)計(jì)部分，這里分頻模塊是將上述的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，由于仿真所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，該部分選擇了100.0ns為一周期的信號(hào)的仿真，分頻后為6.0us為一周期的信號(hào)，時(shí)鐘輸入信號(hào)為clk，輸出信號(hào)為newclk，分頻模塊如圖4-10所示。 圖4-10 分頻模塊仿真過(guò)程中輸入激勵(lì)信號(hào)當(dāng)clk第15輸出為上升沿時(shí)，newclk輸出為1，仿真結(jié)果如圖4-11所示：圖 4-11 newclk輸出為1時(shí)的

40、仿真結(jié)果4.4.5 出貨模塊這里出貨模塊是自動(dòng)售貨機(jī)給出相關(guān)貨物的信號(hào)，本課題要求貨物為六個(gè)商品，因此出貨模塊有六個(gè)輸入信號(hào)key1，key2，key3，key4，key5，key6，為所購(gòu)商品的輸入信號(hào)，en為控制模塊所給的信號(hào)當(dāng)en=1時(shí)出貨模塊開(kāi)始工作，然后對(duì)顧客所選擇貨物進(jìn)行出貨。出貨模塊有六個(gè)輸出信號(hào)為所選擇的貨物的輸出信號(hào)。出貨模塊如圖4-15。圖4-15 出貨模塊仿真給出的輸入激勵(lì)信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)en為1，xuan_rg信號(hào)為1時(shí)，chu_rg信號(hào)為1，仿真結(jié)果如圖4-16所示：圖 4-16 chu_rg信號(hào)為1時(shí)的仿真結(jié)果輸入給出的激勵(lì)信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)en為0，xuan_rg信號(hào)為

41、1時(shí)，chu_rg信號(hào)為0，仿真結(jié)果如圖 4-17所示：圖4-17 chu_rg信號(hào)為0時(shí)的仿真結(jié)果4.4.6 顯示模塊這里顯示模塊的作用是對(duì)整個(gè)操作過(guò)程中金額的顯示以及每個(gè)狀態(tài)的顯示。電路原理圖如圖所示。圖 4-18 顯示模塊選擇輸入的激勵(lì)信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)di為2時(shí)，g輸出為1，f輸出為0，e輸出為1，d輸出為1，c輸出為0，b輸出為1，a輸出為1，仿真結(jié)果如圖4-19所示圖 4-19 di輸入為2 時(shí)的仿真結(jié)果4.4.7 主控模塊這里介紹主控模塊，主控模塊作為該設(shè)計(jì)中自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分，在主控模塊中將輸入的錢幣數(shù)目與商品的價(jià)格進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，然后進(jìn)行找零并發(fā)出出貨信號(hào)操作。圖4-20

42、 主控模塊4.4.8 頂層模塊頂層模塊為自動(dòng)售貨機(jī)軟件的總體部分，頂層模塊如圖4-21所示。該部分主要分成三大部分，從左至右依次為按鍵消抖部分、自動(dòng)售貨機(jī)主控部分、顯示部分。 圖 4-21 頂層模塊4.4.9 主控模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖自動(dòng)售貨機(jī)主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4-22所示。圖 4-22 頂層模塊第5章 設(shè)計(jì)結(jié)論5.1 設(shè)計(jì)所完成的工作內(nèi)容該設(shè)計(jì)為完成基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)控制單元設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)與論文撰寫(xiě)工作中主要進(jìn)行了以下工作：（1）首先上網(wǎng)查詢有關(guān)自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理以及自動(dòng)售貨機(jī)的市場(chǎng)發(fā)展前景。（2）加強(qiáng)學(xué)習(xí)FPGA和Verilog語(yǔ)言的相關(guān)知識(shí)。

43、（3）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體框圖及流程圖設(shè)計(jì)。（4）對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)控制單元硬件電路進(jìn)行器件選型和原理圖仿真設(shè)計(jì)。（5）對(duì)該設(shè)計(jì)中控制器控制單元的邏輯單元設(shè)計(jì)。（6）對(duì)硬件原理圖進(jìn)行完善與改進(jìn)，使精度更高。（7）對(duì)硬件電路進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到設(shè)計(jì)的更高要求。（8）對(duì)實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行分析，對(duì)電路進(jìn)行改善，使系統(tǒng)更加完善。5.2 設(shè)計(jì)結(jié)論總結(jié)本論文主要以FPGA為主控芯片，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)控制單元，對(duì)該單元及所屬硬件電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真和硬件調(diào)試，由仿真波形和實(shí)驗(yàn)調(diào)試現(xiàn)象明顯可見(jiàn)，自動(dòng)售貨機(jī)控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)貨幣的輸入選擇識(shí)別以及對(duì)投入的貨幣進(jìn)行計(jì)數(shù)計(jì)算，并且實(shí)現(xiàn)了當(dāng)貨物達(dá)到物價(jià)價(jià)格時(shí)對(duì)應(yīng)的貨物指示燈點(diǎn)亮，并且實(shí)時(shí)的貨幣價(jià)格會(huì)通過(guò)顯示模塊即數(shù)碼管顯示出來(lái)。當(dāng)選擇購(gòu)買按鍵后對(duì)應(yīng)貨物輸出并且將對(duì)應(yīng)余額顯示在數(shù)碼管上。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析有一定的差距，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié)，對(duì)理論研究也有了更加深刻的