【正文】 長沙理工大學(xué) 《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 VHDL 的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 梁正凱 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)與通信工程 專 業(yè) 網(wǎng)絡(luò)工程 班 級(jí) 網(wǎng)絡(luò)工程 0802 學(xué) 號(hào) 202150250114 學(xué)生姓名 梁正凱 指導(dǎo)教師 蔡爍 課程成績 完成日期 2021 年 12月 31 日 2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 計(jì)算機(jī)與通信工程 學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)工程 專業(yè) 課程名稱 計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì) 時(shí)間 2021～ 2021 學(xué)年第一學(xué)期 17～ 18 周 學(xué)生姓名 梁正凱 指導(dǎo)老師 蔡 爍 題 目 基于單片機(jī)水溫控制系統(tǒng) 主要內(nèi)容： 基于 VHDL 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用VHDL 語言和 MAXPLUSⅡ進(jìn)行設(shè)計(jì)，用 GW48 進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的自動(dòng)售貨功能。 要求： （ 1）通過對(duì)相應(yīng)文獻(xiàn)的收集、分析以及總結(jié)，給出相應(yīng)課題的背景、意義 及現(xiàn)狀研究分析。 （ 2）通過課題設(shè)計(jì)，掌握計(jì)算機(jī)組成原理的分析方法和設(shè)計(jì)方法。 （ 3）學(xué)按要求編寫課程設(shè) 計(jì)報(bào)告書，能正確闡述設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 （ 4）學(xué)生應(yīng)抱著嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度積極投入到課程設(shè)計(jì)過程中，認(rèn)真查閱相應(yīng)文獻(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)，給出個(gè)人分析、設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)當(dāng)提交的文件： （ 1）課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 （ 2）課程設(shè)計(jì)附件（主要是源程序）。 3 課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)通信工程 專 業(yè) 網(wǎng)絡(luò)工程 班 級(jí) 網(wǎng)絡(luò) 0802 班 學(xué) 號(hào) 202158080219 學(xué)生姓名 梁正凱 指導(dǎo)教師 蔡爍 課程成績 完成日期 2021 年 12月 31 日 指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中的評(píng)價(jià) 評(píng)分項(xiàng)目 優(yōu) 良 中 及格 不及格 課程設(shè)計(jì)中的創(chuàng)造性成果 學(xué)生掌握課程內(nèi)容的程度 課程設(shè)計(jì)完成情況 課程設(shè)計(jì)動(dòng)手 能力 文字表達(dá) 學(xué)習(xí)態(tài)度 規(guī)范要求 課程設(shè)計(jì)論文的質(zhì)量 指導(dǎo)教師對(duì)課程設(shè)計(jì)的評(píng)定意見 綜合成績 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 4 基于 VHDL 的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)生： 梁正凱 指導(dǎo)老師： 蔡爍 摘要 ： 本設(shè)計(jì)運(yùn)用 VHDL語言編寫一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)， 該 系統(tǒng)具有 貨物信息存儲(chǔ)，進(jìn)程控制，硬幣處理，余額計(jì)算，顯示等功能。商品的種類、單價(jià)和數(shù)量在初始化時(shí)輸入，然后存儲(chǔ)。 可以識(shí)別的幣種為硬幣，五毛和一元的面額。用戶投入硬幣，系統(tǒng)累計(jì)數(shù)量，然后對(duì)比物品的單價(jià)和數(shù)量，扣除價(jià)格，最后計(jì)算余額，可以找零。 設(shè)計(jì)沒有考慮硬件的實(shí)現(xiàn)， 只進(jìn)行功能的相應(yīng)仿真， 性質(zhì)為實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的課程設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ： VHDL、自動(dòng)售貨機(jī) 、 課程設(shè)計(jì)、 MXAPLUSⅡ 、 系統(tǒng) 仿真 5 Abstract: This design use of VHDL language design a vending machine control system, the system have the functions to storage the goods information, process control, coin handling, balance calculation, display and other functions. The type of goods, unit price and quantity in the initialization to be input, and then stored. Currency for the coins can be identified, fifty cents and one dollar denomination. User input coins, the system account sum, and then paring the unit price and quantity of goods, price, the final calculation of the balance, you can give change. Design did not consider the hardware implementation, only the corresponding functional simulation, experimental nature of the curriculum design. Keywords: VHDL, vending machines, curriculum design, MXAPLUS Ⅱ , system simulation 6 目錄 1. 引言 …………………………………………………………… ..7 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)概述 …………………………………… 7 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容 …………………………………… 8 2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 ………………………………………………… ..9 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)總體框圖 …………………… ………… 9 系統(tǒng)功能模塊 …………………………………………… 9 程序源代碼 ……………………………………………… 11 3. 系統(tǒng)仿真 ……………………………………………………… ..15 系統(tǒng)仿真全圖 …………………………………………… 15 系統(tǒng)分步 仿真 圖 ……………………………………… ... 16 4. 總結(jié) …………………………………………………………… ..20 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………… .. 21 7 1 引言 隨著現(xiàn)在生活節(jié)奏越來越快，自動(dòng)售貨機(jī)的出現(xiàn)大大方便了人們的日常生活。它使得人 們?cè)诖颐Φ纳蠈W(xué)、上班途中能方便的購買到自己需要的常見日常用品。因?yàn)橛行枨?，所以才有市?chǎng)，這就是本設(shè)計(jì)的最大意義所在。這是我們將書本中知識(shí)運(yùn)用到生活中的開端，盡管存在許多的不完善和稚嫩的地方，但對(duì)于我們學(xué)生來說，卻是一次很不尋常的體驗(yàn)。學(xué)有所用的感覺也讓我在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候倍受激勵(lì)，從而最大程度的投入到本次設(shè)計(jì)中來。 而對(duì) VHDL 語言的應(yīng)用，也是我們第一次自學(xué)一門語言。以往都是在老師的教導(dǎo)下系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這次則是自己去網(wǎng)上、圖書館找資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，這對(duì)提高我們的自學(xué)能力和獨(dú)立完成任務(wù)的能力都很有幫助。 自動(dòng)售貨 機(jī)系統(tǒng)概述 自動(dòng)化、機(jī)械化是信息時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物，許許多多的原本需要人力來完成的任務(wù)都在被機(jī)器取代，自動(dòng)售貨機(jī)就是解放人類勞動(dòng)力的發(fā)明之一。 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)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求。通過自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚，快捷方便的購物方式滿足了人們?cè)诋?dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)追求高品質(zhì)生活的需要。自動(dòng)售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場(chǎng)所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境，方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的一道 亮麗風(fēng)景線。自動(dòng)售貨機(jī) 已 在國內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標(biāo)志。 8 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容 1 預(yù)定實(shí)現(xiàn)功能 ⑴存儲(chǔ)物品的種類、單價(jià)、數(shù)量 ⑵投入硬幣數(shù)量及金額的累加 ⑶扣除購買物品價(jià)格后余額 ⑷顯示金額及計(jì)算找零 2 主要內(nèi)容 通過用 VHDL 語言編碼，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，再應(yīng)用 maxplusⅡ進(jìn)行仿真，的 到仿真圖 。并進(jìn)行系統(tǒng)的語言組織，寫成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 9 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)總體框圖 圖 各功能模塊 ⑴模塊框圖 圖 ⑵各模塊功能 時(shí)鐘 按鍵 數(shù)據(jù) 投幣 控制器 譯碼 RAM 分頻器 顯示 控制系統(tǒng) 金額模塊 顯示模塊 物品模塊 信號(hào)模塊 10 ① 金額模塊：用于依據(jù)設(shè)置的金額，計(jì)算用戶投幣的總金額，物品的單價(jià)、總價(jià)，以及用戶的余額。 ② 顯示模塊 ：將計(jì)算的結(jié)果及用戶操作信號(hào)譯碼后顯示在顯示屏上。 ③ 物品模塊：記錄物品的種類、對(duì)應(yīng)的單價(jià)、以及其數(shù)量 ④ 信號(hào)模塊：系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘，用戶的買、選擇、完成信號(hào)，顯示 開關(guān)信號(hào)等信號(hào)的設(shè)置。 程序源代碼 11 文件名： 。 功能：貨物信息存儲(chǔ)，進(jìn)程控制，硬幣處理，余額計(jì)算，顯示等功能。 說明：顯示的錢數(shù) coin的 以 5 角為單位。 library ieee。 use 。 use 。 use 。 entity PL_auto1 is port ( clk:in std_logic。 系統(tǒng)時(shí)鐘 set,get,sel,finish: in std_logic。 設(shè)定、買、選擇、完成信號(hào) coin0,coin1: in std_logic。 5 角硬幣、 1 元硬幣 price,quantity :in std_logic_vector(3 downto 0)。 價(jià)格、數(shù)量數(shù)據(jù) item0 , act:out std_logic_vector(3 downto 0)。 顯示、開關(guān)信號(hào) y0,y1 :out std_logic_vector(6 downto 0)。 錢數(shù)、商品數(shù)量顯示數(shù)據(jù) act10,act5 :out std_logic)。 1 元硬幣、 5 角硬幣 end PL_auto1。 architecture behav of PL_auto1 is type ram_type is array(3 downto 0)of std_logic_vector(7 downto 0)。 signal ram :ram_type。 定義 RAM signal item: std_logic_vector(1 downto 0)。 商品種類 signal coin: std_logic_vector(3 downto 0)。 幣數(shù)計(jì)數(shù)器 signal pri,qua:std_logic_vector(3 downto 0)。 商品單價(jià)、數(shù)量 signal clk1: std_logic。 控制系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào) begin :process(set,clk1) variable quan:std_logic_vector(3 downto 0)。 begin if set=39。139。 then ram(conv_integer(item))=price amp。 quantity。act=0000。 把商品的單價(jià)、數(shù)量置入到 RAM elsif clk139。event and clk1=39。139。 then act5=39。039。 act10=39。039。 if coin0=39。139。 then if coin1001then coin=coin+1。 投入 5 角硬幣， coin 自加1 else coin=0000。 end if。 e