【正文】 長沙理工大學 《計算機組成原理》課程設計報告 基于 VHDL 的自動售貨機設計與實現(xiàn) 梁正凱 學 院 計算機與通信工程 專 業(yè) 網(wǎng)絡工程 班 級 網(wǎng)絡工程 0802 學 號 202150250114 學生姓名 梁正凱 指導教師 蔡爍 課程成績 完成日期 2021 年 12月 31 日 2 課程設計任務書 計算機與通信工程 學院 網(wǎng)絡工程 專業(yè) 課程名稱 計算機組成原理課程設計 時間 2021～ 2021 學年第一學期 17～ 18 周 學生姓名 梁正凱 指導老師 蔡 爍 題 目 基于單片機水溫控制系統(tǒng) 主要內(nèi)容： 基于 VHDL 自動售貨機的設計與實現(xiàn)，本設計主要運用VHDL 語言和 MAXPLUSⅡ進行設計，用 GW48 進行仿真，實現(xiàn)預定的自動售貨功能。 要求： （ 1）通過對相應文獻的收集、分析以及總結，給出相應課題的背景、意義 及現(xiàn)狀研究分析。 （ 2）通過課題設計，掌握計算機組成原理的分析方法和設計方法。 （ 3）學按要求編寫課程設 計報告書，能正確闡述設計和實驗結果。 （ 4）學生應抱著嚴謹認真的態(tài)度積極投入到課程設計過程中，認真查閱相應文獻以及實現(xiàn)，給出個人分析、設計以及實現(xiàn)。 應當提交的文件： （ 1）課程設計報告。 （ 2）課程設計附件（主要是源程序）。 3 課程設計成績評定 學 院 計算機通信工程 專 業(yè) 網(wǎng)絡工程 班 級 網(wǎng)絡 0802 班 學 號 202158080219 學生姓名 梁正凱 指導教師 蔡爍 課程成績 完成日期 2021 年 12月 31 日 指導教師對學生在課程設計中的評價 評分項目 優(yōu) 良 中 及格 不及格 課程設計中的創(chuàng)造性成果 學生掌握課程內(nèi)容的程度 課程設計完成情況 課程設計動手 能力 文字表達 學習態(tài)度 規(guī)范要求 課程設計論文的質(zhì)量 指導教師對課程設計的評定意見 綜合成績 指導教師簽字 年 月 日 4 基于 VHDL 的自動售貨機設計與實現(xiàn) 學生： 梁正凱 指導老師： 蔡爍 摘要 ： 本設計運用 VHDL語言編寫一個自動售貨機的控制系統(tǒng)， 該 系統(tǒng)具有 貨物信息存儲，進程控制，硬幣處理，余額計算，顯示等功能。商品的種類、單價和數(shù)量在初始化時輸入，然后存儲。 可以識別的幣種為硬幣，五毛和一元的面額。用戶投入硬幣，系統(tǒng)累計數(shù)量，然后對比物品的單價和數(shù)量，扣除價格，最后計算余額，可以找零。 設計沒有考慮硬件的實現(xiàn)， 只進行功能的相應仿真， 性質(zhì)為實驗性質(zhì)的課程設計。 關鍵詞 ： VHDL、自動售貨機 、 課程設計、 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 自動售貨機系統(tǒng)概述 …………………………………… 7 設計任務和主要內(nèi)容 …………………………………… 8 2. 系統(tǒng)設計過程 ………………………………………………… ..9 自動售貨機系統(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 …………………………………………………………… ..20 參考文獻 ………………………………………………………… .. 21 7 1 引言 隨著現(xiàn)在生活節(jié)奏越來越快，自動售貨機的出現(xiàn)大大方便了人們的日常生活。它使得人 們在匆忙的上學、上班途中能方便的購買到自己需要的常見日常用品。因為有需求，所以才有市場，這就是本設計的最大意義所在。這是我們將書本中知識運用到生活中的開端，盡管存在許多的不完善和稚嫩的地方，但對于我們學生來說，卻是一次很不尋常的體驗。學有所用的感覺也讓我在進行設計的時候倍受激勵，從而最大程度的投入到本次設計中來。 而對 VHDL 語言的應用，也是我們第一次自學一門語言。以往都是在老師的教導下系統(tǒng)的學習，這次則是自己去網(wǎng)上、圖書館找資料進行學習，這對提高我們的自學能力和獨立完成任務的能力都很有幫助。 自動售貨 機系統(tǒng)概述 自動化、機械化是信息時代發(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都在被機器取代，自動售貨機就是解放人類勞動力的發(fā)明之一。 隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動售貨機市場的發(fā)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個性化的需求。通過自動售貨機進行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費時尚，快捷方便的購物方式滿足了人們在當今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會追求高品質(zhì)生活的需要。自動售貨機在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場所的布設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 亮麗風景線。自動售貨機 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志。 8 設計任務和主要內(nèi)容 1 預定實現(xiàn)功能 ⑴存儲物品的種類、單價、數(shù)量 ⑵投入硬幣數(shù)量及金額的累加 ⑶扣除購買物品價格后余額 ⑷顯示金額及計算找零 2 主要內(nèi)容 通過用 VHDL 語言編碼，實現(xiàn)預定功能，再應用 maxplusⅡ進行仿真，的 到仿真圖 。并進行系統(tǒng)的語言組織，寫成實驗報告。 2 系統(tǒng)設計過程 9 自動售貨機系統(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 信號模塊 10 ① 金額模塊：用于依據(jù)設置的金額，計算用戶投幣的總金額，物品的單價、總價，以及用戶的余額。 ② 顯示模塊 ：將計算的結果及用戶操作信號譯碼后顯示在顯示屏上。 ③ 物品模塊：記錄物品的種類、對應的單價、以及其數(shù)量 ④ 信號模塊：系統(tǒng)對系統(tǒng)時鐘，用戶的買、選擇、完成信號，顯示 開關信號等信號的設置。 程序源代碼 11 文件名： 。 功能：貨物信息存儲，進程控制，硬幣處理，余額計算，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)時鐘 set,get,sel,finish: in std_logic。 設定、買、選擇、完成信號 coin0,coin1: in std_logic。 5 角硬幣、 1 元硬幣 price,quantity :in std_logic_vector(3 downto 0)。 價格、數(shù)量數(shù)據(jù) item0 , act:out std_logic_vector(3 downto 0)。 顯示、開關信號 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)計數(shù)器 signal pri,qua:std_logic_vector(3 downto 0)。 商品單價、數(shù)量 signal clk1: std_logic。 控制系統(tǒng)的時鐘信號 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、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