1、自動售貨機畢業設計答辯FPGA/SOPC課程設計報告書課題名稱：自動售貨機的設計姓 名：學 號：院 系：電子與信息工程系專 業：指導教師：時 間：課程設計項目成績評定表 PAGE 1電子與信息工程系 2012年5月 課程設計項目成績評定表一、設計任務及要求：1、設計任務：設計一個能完成貨物信息的存儲，硬幣處理，余額計算。2、要 求：1、售貨機可供選擇多種飲料。2、售貨機能顯示投入的錢幣數。3、售貨機具有自動計算找零的功能。4、售貨機可以提示投幣不足等信息。5、自動售貨機具有可以自動恢復初始狀態的功能。指導教師簽名： 年 月 日 二、指導教師評語：指導教師簽名： 年 月 日 三、成績評定：指導教

2、師簽名： 年 月 日四、教研室意見：教研室主任簽名： 年 月 日設計項目成績評定表課程設計報告書目錄課程設計報告書目錄設計報告書目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc5362 一、設計目的 PAGEREF _Toc5362 1 HYPERLINK l _Toc11279 PAGEREF _Toc11279 1 HYPERLINK l _Toc3034 三、設計過程 PAGEREF _Toc3034 1 HYPERLINK l _Toc24708 3.1、系統方案論證 PAGEREF _Toc24708 1 HYPERLINK l _Toc7191 3.2、模塊程

3、序設計 PAGEREF _Toc7191 2 HYPERLINK l _Toc15255 3.3、各單元模塊功能介紹及電路設計 PAGEREF _Toc15255 4 HYPERLINK l _Toc10656 四、仿真結果 PAGEREF _Toc10656 7 HYPERLINK l _Toc28756 4.1、設計電路圖 PAGEREF _Toc28756 7 HYPERLINK l _Toc18043 4.2、程序生成的原理圖 PAGEREF _Toc18043 7 HYPERLINK l _Toc28466 4.3、仿真圖 PAGEREF _Toc28466 8 HYPERLINK

4、l _Toc13755 五、對應變量的管腳配置表 PAGEREF _Toc13755 8 HYPERLINK l _Toc6531 六、課程設計體會與建議 PAGEREF _Toc6531 9 HYPERLINK l _Toc7094 6.1、設計體會 PAGEREF _Toc7094 9 HYPERLINK l _Toc20840 6.2、設計建議 PAGEREF _Toc20840 10 HYPERLINK l _Toc27809 七、參考文獻 PAGEREF _Toc27809 10自動售貨機的設計 PAGE 10 電子與信息工程系 2013年6月 一、設計目的1）熟悉學習Quartus

5、II的編程與調試方式，學會在QuartusII中使用波形圖進行軟件仿真，并使用EDA6000進行硬件仿真與調試。 2）設計一個自動售貨機，具有投幣和選擇商品等功能1、售貨機模塊：該模塊能完成貨物信息的存儲，硬幣處理，余額計算。2、動態掃描模塊：功能主要是硬件實驗板上讓兩路信號同時在兩個7段數碼管上顯示出來。3、 輸出控制模塊：該模塊主要是控制OUT和OUT1輸出信號來控制閥門打開與找錢，并且控制閥門的打開時間。設計思路：控制信號輸入到售貨機模塊，售貨機進行各項功能操作輸出信號在7段數碼管三、設計過程3.1、系統方案論證3.1.1、自動售貨機系統組成框圖圖1 系統組成框圖3.1.2工作原理設計一

6、個自動售貨機，此機能出售1元、2.5元、3元、3.5元的四種商品。出售哪種商品可有顧客按動相應的按鍵即可，并同時用數碼管顯示售出的是第幾種商品； 2）顧客可通過選擇投入的錢數來購買商品，并且有一個確認鍵；3）如果選擇投入的錢小于選擇的商品價格，則顯示出價格和選擇的錢數，； 4) 如果選擇投入的錢大于選擇的商品價格，則顯示出價格和找回的錢； 5）此售貨機有一個整體復位控制。3.2、模塊程序設計程序如下：module shoumaiji(clk,a,b,duanxuan,weixuan,out,out1);input clk;input a,b; /a為投入0.5元信號，b為投入1元信號outpu

7、t 8:1duanxuan; /輸出8位段選信號output weixuan; /輸出1位位選信號output out; /out為高電平時售賣機閘門打開，汽水掉出來output out1; /out1為高電平時候找0.5元reg weixuan;reg 8:1duanxuan;reg 31:0count; /數碼管動態掃描計數reg 31:0count1; /用于計算售賣機閘門打開時間reg 4:1a1,b1; /用a1,b1寄存投入的0.5元和1元硬幣數目reg out,out1;always (posedge a or posedge out)beginif(out=1) a1=0; /

8、汽水出來后計數值清零else a1=a1+4b1;endalways (posedge b or posedge out)beginif(out=1) b1=0; /汽水出來后計數值清零else b1=b1+4b1;endalways(posedge clk) begin if(a1=5) out=1; /因為汽水為2.5，可以給5個0.5元 else if(a1=3&b1=1) out=1; /可以給3個0.5元和1個1元 else if(a1=1&b1=2) out=1; /，可以給1個0.5元和2個1元 else if(b1=3)begin out=1;out1=1;end /可以給3個

9、一塊的 else if(a1=0&b1=0) begincount=count+1; if(count=50) /如果實際運行中發現數碼管有閃爍，可以將此數值調小 begin weixuan=1b0; duanxuan=8b00111111; /0 end if(count=100) /如果實際運行中發現數碼管有閃爍，可以將此數值調小 begin weixuan=1b1; duanxuan=8b00111111; count=0;end end else if(a=1) /投幣0.5元,顯示0.5,假設數碼管為共陰極的 begin count=count+1; if(count=50) /如果

10、實際運行中發現數碼管有閃爍，可以將此數值調小 begin weixuan=1b0; duanxuan=8b01101101; /5 end if(count=100) /如果實際運行中發現數碼管有閃爍，可以將此數值調小 begin weixuan=1b1; duanxuan=8b10111111; /0. count=0; end end else if(b=1) /投幣1元,顯示01 begincount=count+1; if(count=50) /如果實際運行中發現數碼管有閃爍，可以將此數值調小 begin weixuan=1b0; duanxuan=8b00000110; /1 end

11、 if(count=100) /如果實際運行中發現數碼管有閃爍，可以將此數值調小 begin weixuan=1b1; duanxuan=8b00111111; /0 count=0; end end if(out=1) begin if(count1=3000)/讓閘門打開3秒，由于為1KHz時鐘，故要數3000下 begin out=0; out1=0; count1=0; end else count1=count1+1; endendendmodule3.3、各單元模塊功能介紹及電路設計 自動飲料售貨機主要是由以下幾個部分構成，電源電路、數碼顯示、時鐘脈沖、投幣脈沖、閘門時間控制等，各

12、部件形成一個簡單的自動售貨機系統。此設計主要用到MAXEPM570T144C5N 芯片，其實現主要的功能是對投幣信號的計數與計算，判斷是否達到所買物品的價格，如果不足的顯示所投的錢數，錢足則控制閘門三秒后放出飲料。3.3.1 投幣信號產生電路：自動售貨機的所有信號均由同步時鐘信號CLK的正邊沿觸發，由于售貨機的硬幣接收器一般是一個機械裝置，投幣時產生的信號要比同步信號慢得多，一般可以持續好幾個周期。必須對投幣輸入信號進行處理，使每一次投幣時在CLK脈沖周期內只能產生一個脈沖作為功能控制模塊的投幣驅動信號?；谝幻娴墓δ芤?，設計了下面所示的投幣輸入信號的處理電路投幣信號產生3.3.2電源模塊的

13、構成如圖所示：此電路是5V轉3.3V的電源電路圖，芯片的工作電壓是在3.3V達到最佳狀態，二極管的額定電流值應大于最大負載電流的1.2倍，但考慮到負載短路的情況，二極管的額定電流值應大于LM2575的最大電流限制；另外二極管的反向電壓應大于最大輸入電壓的1.25倍。輸入電容應大于47F，并要求盡量靠近電路。而輸出電容推薦使用的電容量為100F470F，其耐壓值應大于額定輸出的1.52倍。對于5V電壓輸出，推薦使用耐壓值為16V的電容。3.3.3時鐘電路 在功能實現模塊中，售貨機在放出飲料的時候需要延時三秒鐘，程序中count1數通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立

14、而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。 3000下，因此需要1KHZ的時鐘脈沖，設計中為同步時鐘，所以此時鐘脈沖電路為芯片提供“脈搏”。 圖中是一種1KHz脈沖發生電路。它由集成電路CD4060和晶振、電阻和電容等元件組成。CD4060是14位二進制串行計數、分頻器和振蕩器。CD4060內部分為兩部分，其中一部分是14級計數/分頻器，其分頻系數為1616348；另一部分既可與外接電阻和電容構成RC振蕩器，又可與外接晶體構成高精度的晶體振蕩器。在采用一定頻率的晶振組成晶振振蕩器，其震蕩信號經過CD4060內部分頻后，在Q輸出相應頻率的脈沖信號。設計中需要1000hz的時鐘脈沖

15、，所以外接30720Hz的晶振，在Q5端輸出大約是1000HZ的時鐘脈沖。3.3.4數碼顯示根據程序中，在不滿足交易金額的時候，需要把所投的幣數額顯示在數碼管上，利用一個控制信號weixuan來控制數碼管的顯示位置，當weixuan為0時著在低位顯示，當weixuan為1時選擇高位。硬件中選用兩個數碼管來顯示，芯片輸出的電流不能驅動數碼管來顯示，因此需要74HC245來驅動數碼管的顯示，E端必須接地，這樣芯片才能正常工作，DIR端的功能是：當為高的時候數據A到B，為低的時候B到A。設計中使用兩片芯片，一片來讓數碼管顯示數值，一片來控制weixuan讓數碼選擇顯示的位置。在74HC245與數碼管

16、之間需要用一個電阻。當投入五角的硬幣的時候，由于不滿足交易金額則數碼管上顯示0.5，為一元的時候則為01。 數碼管 寄存器四、仿真結果4.1、設計電路圖4.2、程序生成的原理圖4.3、仿真圖五、對應變量的管腳配置表六、課程設計體會與建議6.1、設計體會經過這次對自動飲料售貨機系統的設計，讓我對EDA設計有了更一步的認識，同時也對EDA這門課程有了更深入的了解。這次設計讓我了解了關于自動飲料售貨機的原理與設計理念，要設計一個電路先進行軟件模擬仿真再進行實際的電路制作。通過這次設計讓我收獲不小，比如在設計完成仿真的時候沒有考慮到電路圖中的一些元件值的大小，但是也能仿真成功，而實際上在硬件實現中卻行

17、不通，所以在設計的時候要充分的考慮到實際情況，從而更加完善設計。這次EDA課程設計終于順利完成了，也解決了設計中遇見的一些問題。在這次設計中我受益匪淺.對Quartus 軟件的運用更加熟練。在摸索該如何設計程序使之實現所需功能的過程中,培養了我的設計思維,增加了實際操作能力，總的來說這次收獲不小，基本能夠做到學以致用。 最后應感謝王慶春老師的辛勤指導下，能讓我在困境中找到解決難題的辦法，并且對EDA有了更深刻的認識，同時在王老師身上學到了很多設計中適用的方法，當然還要感謝和我“共同戰斗”的同學，沒有他們的幫助我也很難把這個設計做出。6.2、設計建議課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學邊用，時刻鞏固所學知識，這也是我作本次課程設計的第二大收獲。整個設計我基本上還滿意，由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。希望答辯時，老師多提些問題，由此我可用更好地了解到自