【正文】 著選擇出站口接著 選擇購票數(shù)量（根據(jù)提示，一次購票數(shù)限制在 3 張以內(nèi)）； 然后按“開始投幣”按鈕，投入錢幣；當(dāng)投入的錢幣達(dá)到所需金額時，售票機(jī)自動出票，并找出余額?？紤]到控制整個售票機(jī)的物理體積，余額將全部采用 5 角硬幣的形式找出。 2． 選擇出站口或投幣過程中，乘客都可以按“取消”按鈕取消該次交易。選擇出站口的過程中，若按“取消”，則售票機(jī)直接回到初始狀態(tài)；投幣過程中，若按“取消”，則售票機(jī)將乘客已經(jīng)投入的錢幣全部退出，再回到初始狀態(tài)。 3． 客一次只能選擇一個出站口，根據(jù)乘坐的站數(shù)確定票價。假設(shè)乘客購票所在站到終點(diǎn)站共有 15站。若乘坐 18 站，則票價為 2元／張；若乘坐 916 站，則票價為 4元／張。 16 個站用長度位 4的二進(jìn)制向量編碼表示，即 0001 表示乘坐 1 站，0010 表示乘坐 2 站，依次類推， 1111 表示乘坐 15 站（到終點(diǎn)站）。 4． 票機(jī)有 2個進(jìn)幣端口。硬幣口可識別 5角和 1元 2種硬幣，擬用長度為 2 的一比特?zé)嵛唬?onehot）編碼方式表示，即 01 表示 5角， 10 表示 1 元。紙幣口類似，用長度為 4 的一比特?zé)嵛痪幋a方式表示。乘客可以連續(xù)多次投入錢幣，并且可以以任意順序投入硬幣和紙幣。 袁俊 基于 VHDL的模擬地鐵售票控制系統(tǒng)設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 第 2頁 共 23 頁 2 設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù) 現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心是 EDA 技術(shù)?；?EDA 技術(shù)開發(fā)的實(shí)現(xiàn)三層電梯自動控制與目前主流的利用可編程 邏輯控制器實(shí)現(xiàn)電梯控制緊密相連。硬件描述語言是 EDA技術(shù)的重要組成部分， VHDL 是作為電子設(shè)計主流硬件的描述語言。使用 VHDL 語言進(jìn)行程序的設(shè)計，在 MAX +plusⅡ 軟件上對程序進(jìn)行編譯、仿真。在 MAX +plusⅡ 平臺上的開發(fā)具有編程軟件具有采自易學(xué)易懂的梯形圖語言、控制靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 EDA 技術(shù)介紹 20世紀(jì) 90 年代，國際上電子和計算機(jī)技術(shù)較先進(jìn)的國家，一直在積極探索新的電子電路設(shè)計方法，并在設(shè)計方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術(shù)設(shè)計領(lǐng) 域，可編程邏輯器件（如 CPLD、 FPGA）的應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過軟件編程而對其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計可以如同軟件設(shè)計那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法、設(shè)計過程和設(shè)計觀念，促進(jìn)了 EDA 技術(shù)的迅速發(fā)展。 EDA 是電子設(shè)計自動化（ Electronic Design Automation）的縮寫，在 20 世紀(jì) 90年代初從計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD）、計算機(jī)輔助制造（ CAM）、計算機(jī)輔助測試（ CAT）和計算機(jī)輔助工 程（ CAE）的概念發(fā)展而來的。 EDA 技術(shù)就是以計算機(jī)為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言 HDL 完成設(shè)計文件，然后由計算機(jī)自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。 EDA 技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計的效率和可靠性，減輕了設(shè)計者的勞動強(qiáng)度。 VHDL 語言介紹 VHDL 的簡介 VHDL(VeryHighSpeed Integrated Circuit HardwareDescription Language)， 翻譯成中 袁俊 基于 VHDL的模擬地鐵售票控制系統(tǒng)設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 第 3頁 共 23 頁 文就是超高速集成電路硬件描述語言。因此它的應(yīng)用主要是應(yīng)用在數(shù)字電路的設(shè)計中。誕生于 1982 年。自 IEEE 公布了 VHDL 的標(biāo)準(zhǔn)版本， IEEE1076（簡稱 87 版 )之后，各EDA 公司相繼推出了自己的 VHDL 設(shè)計環(huán)境，或宣布自己的設(shè)計工具可以和 VHDL 接口。此后 VHDL 在電子設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言。 1993 年， IEEE 對 VHDL 進(jìn)行了修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴(kuò)展 VHDL 的內(nèi)容，公布了新版本的 VHDL，即 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 10761993 版本，（簡稱93 版）?，F(xiàn)在， VHDL 和 Verilog 作為 IEEE 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，又得到眾多 EDA公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語言。有專家認(rèn)為，在新的世紀(jì)中， VHDL 于 Verilog 語言將承擔(dān)起大部分的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)。 VHDL 語言的特點(diǎn) （ 1） 與其他的硬件描述語言相比， VHDL 具有更強(qiáng)的行為描述能力，從而決定了他成為系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。強(qiáng)大的行為描述能力是避開具體的器件結(jié)構(gòu)，從邏輯行為上描述和設(shè)計大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。 （ 2） VHDL 豐富的仿 真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計早期就能查驗(yàn)設(shè)計系統(tǒng)的功能可行性，隨時可對設(shè)計進(jìn)行仿真模擬。 （ 3） VHDL 語句的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)決定了他具有支持大規(guī)模設(shè)計的分解和已有設(shè)計的再利用功能。符合市場需求的大規(guī)模系統(tǒng)高效，高速的完成必須有多人甚至多個代發(fā)組共同并行工作才能實(shí)現(xiàn)。 （ 4） 對于用 VHDL 完成的一個確定的設(shè)計，可以利用 EDA 工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，并自動的把 VHDL 描述設(shè)計轉(zhuǎn)變成門級網(wǎng)表。 （ 5） VHDL 對設(shè)計的描述具有相對獨(dú)立性，設(shè)計者可以不懂硬件的結(jié)構(gòu)，也不必管理最終設(shè)計實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件是 什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計。 VHDL 的設(shè)計流程 （ 1） 設(shè)計規(guī)范的定義 明確設(shè)計的目的，進(jìn)行設(shè)計的總體規(guī)劃。分析設(shè)計要求，以及自己要達(dá)到的設(shè)計目的和目標(biāo)。 （ 2） 采用 VHDL 進(jìn)行設(shè)計描述 這部分包括設(shè)計規(guī)劃和程序的編寫。設(shè)計規(guī)劃主要包括設(shè)計方式的選擇及是否進(jìn)行模塊劃分。設(shè)計方式一般包括直接設(shè)計，自頂向下和自底向下設(shè)計。 （ 3） VHDL 程序仿真 袁俊 基于 VHDL的模擬地鐵售票控制系統(tǒng)設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 第 4頁 共 23 頁 對于某些人而言，仿真這一步似乎是可有可無的。但是對于一個可靠的設(shè)計而言，任何設(shè)計最好都進(jìn)行仿真，以保證設(shè)計的可靠性。另外，對于作為一個獨(dú)立的設(shè)計項目而言，仿真 文件的提供足可以證明你設(shè)計的完整性。 （ 4） 綜合、優(yōu)化和布局布線 綜合指的是將設(shè)計描述轉(zhuǎn)化成底層電路的表示形式，其結(jié)果是一個網(wǎng)表或者是一組邏輯方程；優(yōu)化，這個主要是為了提高程序的執(zhí)行效率及減少資源的利用；布局布線，指的是將邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)化成電路連接的方式。 （ 5） 仿真 這一步主要是未來確定你的設(shè)計在經(jīng)過布局布線之后，是不是還滿足你的設(shè)計要求。 袁俊 基于 VHDL的模擬地鐵售票控制系統(tǒng)設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 第 5頁 共 23 頁 3 設(shè)計步驟 系 統(tǒng)流程圖 圖 系統(tǒng) 流程圖 初始狀態(tài) 按“開始選擇” 選擇出站口 按“開始投幣” 投入錢幣 錢幣足夠 找零口找零 出票口出票 按“取消” 按“取消” 退回錢幣 錢幣入庫 選擇購票數(shù) 袁俊 基于 VHDL的模擬地鐵售票控制系統(tǒng)設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 第 6頁 共 23 頁 系統(tǒng)狀態(tài)圖 圖 系統(tǒng)狀態(tài)圖 袁俊 基于 VHDL的模擬地鐵售票控制系統(tǒng)設(shè)計與 實(shí)現(xiàn) 第 7頁 共 23 頁 編寫 VHDL 程序代碼 if((ticket_stop=0001)and(ticket_stop=1000))then 乘坐站數(shù)不超過 8站 由于整個系統(tǒng)中涉及的最小金額為 5角，為表示方便，有關(guān)金額的量統(tǒng)一以“角”為單位 即 5角為“ 5”， 1元為“ 10”， 2元為“ 20”， 5 元為“ 50”， 10元為“ 100” price:=00010100。 票價為 2元 用 5位 邏輯矢量表示票種和數(shù)量 其中前 2位表示票種： 10000 表示 4 元票， 01000 表示 2元票 后 3位表示數(shù)量： 10000 表示 3 張， 01000 表示 2 張， 00100 表示 1 張 二者相加即可同時表示購買的票種和張數(shù)信息 temp_type:=01000。 表示 2 元票 type_temp:=39。139。 記錄已選擇出站口 elsif((ticket_stop=1001)and(ticket_stop=1111))then 乘坐站數(shù)超過 8 站 price:=00101000。 票價為 4元 temp_type:=10000。 表示 4 元票 type_temp:=39。139。 記錄已選擇出站口 end if。