1、2022-7-8#1狀態(tài)機設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計-自動售貨機自動售貨機2022-7-8#2p 狀態(tài)機狀態(tài)機(State Machine)(State Machine)是一類很重要的時序是一類很重要的時序電路，是很多數(shù)字電路的核心部件，是大型電子設(shè)電路，是很多數(shù)字電路的核心部件，是大型電子設(shè)計的基礎(chǔ)。狀態(tài)機相當于一個控制器，它將一項功計的基礎(chǔ)。狀態(tài)機相當于一個控制器，它將一項功能的完成分解為若干步，每一步對應于二進制的一能的完成分解為若干步，每一步對應于二進制的一個狀態(tài)，通過預先設(shè)計的順序在各狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)個狀態(tài)，通過預先設(shè)計的順序在各狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程就是實現(xiàn)邏輯功能的過程。換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換

2、的過程就是實現(xiàn)邏輯功能的過程。狀態(tài)機設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計-自動售貨機自動售貨機2022-7-8#3comb_outputsstate_inputsresetclkFSM:s_machineCOMnext_statecurrent_statePROCESSREGPROCESS圖圖1 1 一般狀態(tài)機結(jié)構(gòu)框圖一般狀態(tài)機結(jié)構(gòu)框圖 2022-7-8#4 要求：貨物單價要求：貨物單價1.5元，元，有有1元和元和0.5元兩種硬幣，元兩種硬幣，每次投入一枚硬幣，機每次投入一枚硬幣，機器能找零。器能找零。自動售貨機2022-7-8#5狀態(tài)機設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計-自動售貨機自動售貨機 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2 硬件驗證測試硬件

3、驗證測試4需求分析需求分析3 1 編程及仿真編程及仿真3 32022-7-8#61 1、需求分析、需求分析p貨物單價：貨物單價：1.51.5元元p兩種硬幣：兩種硬幣： 1 1元或元或0.50.5元元p每次可投入一枚硬幣每次可投入一枚硬幣p可以輸出貨物可以輸出貨物p也可能找零也可能找零投幣口投幣口找零口找零口出出貨貨口口自動售貨機的自動售貨機的VHDL設(shè)計。要求：設(shè)計。要求：2022-7-8#71 1、需求分析、需求分析p貨物單價：貨物單價：1.51.5元元p兩種硬幣：兩種硬幣：1 1元或元或0.50.5元元p每次可投入一枚硬幣每次可投入一枚硬幣p可以輸出貨物可以輸出貨物p也可能找零也可能找零自

4、動售貨機的自動售貨機的VHDL設(shè)計。設(shè)計。要求：要求：三種輸入：三種輸入：0元元 0.5元元 1元元五種狀態(tài)五種狀態(tài)已投入已投入0元元已投入已投入0.5元元已投入已投入1元元已投入已投入1.5元元已投入已投入2元元S0S1S2S3S4三種輸出：三種輸出：無輸出無輸出有貨物，無找零有貨物，無找零有貨物，并找零有貨物，并找零000110IN1Y0010112022-7-8#82 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖IN1狀態(tài)狀態(tài)/YS0/00S2/00S3/10S1/00S4/1100000100000001010110101010102022-7-8#92 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖IN1狀態(tài)狀態(tài)/YS0

5、/00S2/00S3/10S1/00S4/1100000100000001010110101010102022-7-8#103 3、編程及仿真、編程及仿真實體實體結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體2022-7-8#113 3、編程及仿真、編程及仿真IN1IN1CLKCLKY YZDZDLIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.ALL;ENTITY ZD ISPORT(clk,RST:IN std_logic; IN1:IN std_logic_vector(1 DOWNTO 0); Y:OUT std_logic_vector(1 DOWNTO 0);END ZD ;RSTRST實體

6、實體2022-7-8#12comb_outputsstate_inputsresetclkFSM:s_machineCOMnext_statecurrent_statePROCESSREGPROCESS3 3、編程及仿真、編程及仿真結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體2022-7-8#133 3、編程及仿真、編程及仿真ARCHITECTURE be OF ZD IS BEGINreg:PROCESS(RST,clk) -時序進程 BEGIN End process;com:PROCESS(current_state,IN1)-組合進程 BEGIN End process;END be; IF RST=1 THEN c

7、urrent_state=S0; ELSIF clkevent and clk=1 THEN current_stateWHEN S1=WHEN S2=WHEN S3=WHEN S4=END CASE;Y=00; IF IN1=“00” THEN next_state=S0； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1;ELSIF IN1=10 THEN next_state=S2;END IF;TYPE fsm_st IS (S0,S1,S2,S3,S4); SIGNAL current_state,next_state:fsm_st;2022-7-8#143 3、編程及

8、仿真、編程及仿真ARCHITECTURE be OF ZD IS TYPE fsm_st IS (S0,S1,S2,S3,S4); SIGNAL current_state,next_state:fsm_st; BEGINreg:PROCESS(RST,clk) BEGIN IF RST=1 THEN current_state=S0; ELSIF clkevent and clk=1 THEN current_stateY=00; IF IN1=00 THEN next_state=S0; ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1; ELSIF IN1=10 THEN

9、next_stateY=00; IF IN1=“00” THEN next_state=S1； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S2; ELSIF IN1=10 THEN next_stateY=00; IF IN1=“00” THEN next_state=S2； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S3; ELSIF IN1=10 THEN next_stateY=10; IF IN1=“00” THEN next_state=S0； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1; ELSIF IN1=10 THEN nex

10、t_stateY=11; IF IN1=00THEN next_state=S0; ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1; ELSIF IN1=10 THEN next_state=S2; END IF; END CASE; END PROCESS;END be; 2022-7-8#163 3、編程及仿真、編程及仿真編程編程2022-7-8#173 3、編程及仿真、編程及仿真仿真仿真2022-7-8#183 3、編程及仿真、編程及仿真結(jié)果分析結(jié)果分析2022-7-8#194 4、硬件驗證測試、硬件驗證測試找零找零貨物貨物0.5元元1元元復位復位硬硬件件管管腳腳定定義義2022-7-8#204 4、硬件驗證測試、硬件驗證測試硬硬件件測測試試結(jié)結(jié)果果2022-7-8#21小結(jié)小結(jié)p狀態(tài)機的狀態(tài)機的VHDLVHDL設(shè)計模