【正文】 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 （ EDA） 的關(guān)鍵技術(shù)之一是要求用形式化方法來(lái)描述數(shù)字系統(tǒng)的硬件電路。而 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展成為可以代替設(shè)計(jì)者完成電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要工具。 自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)輸出顧 客所要的商品。它能夠根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)復(fù)活的機(jī)器， 是商業(yè)自動(dòng)化的常用設(shè)備，不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能節(jié)省人力、方便交易。 課程設(shè)計(jì)的背景 面對(duì)當(dāng)前快速商品社會(huì)，人們的時(shí)間觀念越來(lái)越重，如何才能更快的購(gòu)買到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問(wèn)題。推動(dòng)該潮流發(fā)展的決定性因素 之一 就是使用了現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)工具。 Max+plusⅡ 界面友好，使用便捷，被譽(yù)為業(yè)界最易用易學(xué)的 EDA 軟件。是一種全新的商業(yè)零售形式，又被稱為 24 小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。 Verilog HDL。 在本次設(shè) 計(jì)中，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)為 MAX+plusⅡ ，硬件描述語(yǔ)言是 Verilog HDL。設(shè)計(jì)方案中，售貨機(jī)具備硬幣 識(shí)別及找零功能，并能完成 兩 種商品的出售。 MAX + plus Ⅱ 。 本課程設(shè)計(jì)設(shè)想采用專用集成電路（ ASIC[1]， Application Specific Integrated Circuit）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的功能。在 Max+plusⅡ 上可以完成設(shè)計(jì)輸入、元件適配、時(shí)序仿真和功能仿真、編程下載整個(gè)流程，它提供了一種與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)境，是設(shè)計(jì)者能方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。EDA[4]是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ Electronic Design Automation）的縮寫，在 20 世紀(jì) 60年代中期從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（ CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。 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(lái)越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求?，F(xiàn)代的自動(dòng)售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的商品而異。因此，自動(dòng)售貨機(jī)在商業(yè)，食品行業(yè)越來(lái)越普及，更方便消費(fèi)者購(gòu)買自己所需的商品。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)包含專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理和單片機(jī)等方向，其中數(shù)字專用集成電路的一個(gè)重要分支就是可編程邏輯器件（ PLD） ， 而現(xiàn)在的可編程邏輯器件以大規(guī)模、超大規(guī)模 集成電路工藝制造的 CPLD 和 FPGA 為主 。 Verilog HDL 硬件描述語(yǔ)言在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化中扮演著重要的角色 ， 它 是 EDA 技術(shù)研究 的重點(diǎn)之一。Verilog HDL語(yǔ)言具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力 ， 能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述 ， 從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù) ， 提高了設(shè)計(jì)效率和可靠性，使用Verilog HDL語(yǔ)言 ， 可以就系統(tǒng)的總體要求出發(fā) ， 自上而下地將設(shè)計(jì)內(nèi)容細(xì)化 ，最后完成系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)。它所提供的靈活性和高效性是無(wú)可比擬的，其豐富的圖形界面，輔之以完整的、可即時(shí)訪問(wèn)的在線文檔，使設(shè)計(jì)人員能夠輕松、愉快地掌握和使用 Max+Plus II 軟件。與傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)相比， Max+Plus II 提供靈活多樣的層次化輸入設(shè)計(jì)功能，具有顯著的優(yōu)勢(shì)： （ 1） 能進(jìn)行任意層次的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。仿真器的靈活性很強(qiáng)電路設(shè)計(jì)完成后，需要驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的邏輯功能是否正確。 用 Max+Plus II 軟件進(jìn)行邏輯 設(shè)計(jì)的步驟包括： （ 1） 根據(jù)所選課題的任務(wù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，確定總體設(shè)計(jì)方案，畫出總體方案的系統(tǒng)框圖（亦稱預(yù)設(shè)計(jì)階段） （ 2） 進(jìn)行底層單元電路分析及輸入設(shè)計(jì)、編譯、仿真； （ 3） 利用已編譯正確的底層單元電路模塊，畫出頂層電路的原理圖 ，進(jìn)行編譯調(diào)試和仿真測(cè)試； （ 4） 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。 設(shè)計(jì) 思路及原理 根據(jù)設(shè)計(jì)方案的基本要求，自動(dòng)售貨機(jī)的問(wèn)題實(shí)際上就是狀態(tài)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，不同的狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的輸出，具體的來(lái)說(shuō)就是輸入不同幣值的錢后對(duì)應(yīng)著不同的作用結(jié)果 。同樣對(duì)于兩種飲料的選擇也可用兩個(gè)輸入端代替。 投幣信號(hào)： 5 角（ coin5）， 1元（ coin10），高電平有效。 貨物信號(hào)（ g2）：對(duì)應(yīng)賣出的貨物。 ） 如表 所示： 表 31 狀態(tài)圖 輸入 起始狀態(tài) 轉(zhuǎn)變后狀態(tài) 輸入 起始狀態(tài) 轉(zhuǎn)變后狀態(tài) 1 State0 State1 2 State2 State6 2 State0 State2 3 State2 State14 1 State1 State2 4 State3 State5 2 State1 State3 1 State3 State6 3 State1 State13 2 State3 State7 1 State2 State3 3 State3 State15 4 State2 State4 6 State4 State0 6 State5 State0 2 State10 State11 1 State6 State7 4 State10 State12 4 State6 State8 3 State10 State16 2 State6 State10 5 State11 State9 3 State6 State17 1 State11 State10 5 State7 State9 2 State11 State11 1 State7 State10 4 State11 State12 2 State7 State11 3 State11 State16 4 State7 State12 6 State12 State0 3 State7 State16 6 State13 State0 6 State8 State0 6 State14 State0 6 State9 State0 6 State15 State0 5 State10 State9 6 State16 State0 1 State10 State10 6 State17 State0 （ 2） 狀態(tài)編碼： 由于此系統(tǒng) 共有 18 個(gè)狀態(tài)， 故 從狀態(tài) 0到狀態(tài) 17，用 5位 2進(jìn)制碼依次表示為 00000— 10001， 然后對(duì)輸出變量進(jìn)行編碼： 投幣顯示 num： ? 000 ? 001 ? 010 ? 011 ? 100 ?101 賣出貨 g2：無(wú) ?00 water?01 Coke?10 退幣 c3 ： 無(wú)： 000 ? 001 ? 010 ? 011 ? 100 ?101 模塊 實(shí)現(xiàn)與描述 在程序 的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用 case 語(yǔ)句，且在判斷出 每種狀態(tài)輸入后直接給出了該系統(tǒng)的輸出，因此，該自動(dòng)售貨機(jī)僅有一個(gè)整體模塊，即包含了輸入和輸出（其中源程序見(jiàn)附錄） 。 “ 5 角硬幣 購(gòu)買 ” 仿真 與分析 （ 1） 買 water 投入 5 角硬幣購(gòu)買 water 的 仿真如下圖 所示： 圖 投入 5 角硬幣購(gòu)買 water 輸入 ： clk(系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) )高電平 有 效， 從 開(kāi)始到 這段時(shí)間里，當(dāng)依次投入 5 角硬幣 (coin5)， state(狀態(tài) )由 0 變到 11（因?yàn)橄仁怯龅秸伊阈盘?hào)，故已找零 元）， 說(shuō)明投入的 實(shí)際 總幣值為 元。 （ 2） 買 coke 投入 5 角硬幣購(gòu)買 coke 的 仿真如下圖 所示： 圖 投入 5 角硬幣購(gòu)買 coke 輸入： clk(系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) )高電平 有 效， 從 開(kāi)始到 這段時(shí)間里，當(dāng)依次投入 5 角 硬幣 (coin5)， state(狀態(tài) )由 0 變到 11（因 為先是遇到找零信號(hào)，故已找零 元），說(shuō)明投入的實(shí)際總幣值為 元。 此 仿真結(jié)果符合現(xiàn)實(shí)中的購(gòu)買過(guò)程。 此時(shí) state 在 遇到 cancel 之后由 10 變?yōu)?00 初始狀態(tài)。輸出：在 num(投幣顯示 )由 0H 變化到 5H，二進(jìn)制表示為 0000~0101，對(duì)照狀態(tài)編碼可知為 元，恰好驗(yàn)證了前面 state 的正確性，當(dāng)遇到 water 信號(hào)， g2(賣出貨物變量 )從低電平 0 變到高電平 1，說(shuō)明此時(shí)成功出售 water,c3(找零信號(hào) )由 1 變到 3，對(duì)應(yīng)二進(jìn)制為 0001~0011,0011 編碼為 元，故找零 元，滿足了 （總額） （水單價(jià)） =（找零），此時(shí) st