【正文】 購買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會從取貨口出來，甚至從食品自動售貨機上還能買到熱呼呼的面 條和米飯團。它又被稱為 24小時營業(yè)的微型超市。到了 20世紀 80年代 ,自動售貨機在美國和日本被廣泛使用 ,后逐漸散布世界各地 ,主要是發(fā)達國家。一般售貨機的錢幣裝置由投幣口、 選別裝置、確認 錢幣 真?zhèn)蔚臋z查裝置、計算金額的計算裝置和找錢裝置組成。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計算金額。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術(shù)標準規(guī)范。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成 果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。 FPGA 內(nèi)部電路 的編程設(shè)計采用硬件描述語言（ VHDL）對自動售貨機的功能進行描述；選擇 ALTERA 公司的 FPGA 芯片為目標器件。豐富了中國的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了一個全新的自動銷售和自助服務(wù)時代。該課題將以 EDA 技術(shù)實現(xiàn)自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計。硬件系統(tǒng)設(shè)計是圍繞所選合適的FPGA 器件的硬件電路設(shè)計。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 涉密論文按學校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其 它 4 目 次 1 引言 ………………………………………………………………………… …… 2 自動售貨機的歷史 ……………………………………………………………… 2 自動售貨機的研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………… 3 未來的發(fā)展和研究方向 ………………………………………………………… 3 本文的章節(jié)安排 ………………………………………………………………… 4 2 關(guān)鍵技術(shù) ………………………………………………………………………… 5 EDA 技術(shù) ……………………… ………………………………………………… 5 可編輯邏輯器件 ……………………………………………………………… 5 vhdl 描述語言 ………………………………………………………………… 5 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應用情況 …………………………………………………… 6 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 ………………………………………………………………… 8 芯片的選擇 ……………………………………………………………………… 8 時鐘發(fā)生器 ……………………………………………………………………… 9 電源電路 ………………………………………………………………………… 10 硬件鍵盤 ………………………………………………………………………… 10 下載驅(qū)動器以及存儲器的設(shè)計 ………………………………………………… 11 顯示器設(shè)計 ……………………………………………………………………… 11 硬件電路圖 ……………………………………………………………………… 12 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………………………………………… 12 設(shè)計思想 ……………………………… ………………………………………… 13 軟件設(shè)計 ………………………………………………………………………… 14 結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 35 參考文獻 ……………………………………………………………………………… 36 致謝 …………………………………………………………………………………… 37 附錄 …………………………………………………………………………………… 38 5 1 引言 自動售貨機是 能根據(jù)投入的錢幣自動付貨的機器。如果投入的金額達到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。 70年代以來，出現(xiàn)了采用微型計算機控制的各種新型自動售貨機和利用信用卡代替錢幣并與計算機連接的更大規(guī)模的無人售貨系統(tǒng)，如無人自選商場、車站的自動售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現(xiàn)金自動支付機等。其產(chǎn)品特點是科技含量高； 24 小時服務(wù) ,售貨便利；無需專人盯守，省人工 ,省成本；售貨范圍廣泛；此外還是一種新穎獨特的廣告媒體。在日本， 70％的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的。雖然日本的自動售貨機總臺數(shù)低于 美國 （據(jù) 1997年的統(tǒng)計為 689萬臺），但是，從人口占有數(shù)來看卻是世界上最高的，美國平均 35人占有一臺， 6 而日本為 23人占有一臺。在夏季電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約 10－ 15％的電力。 未來發(fā)展和研究方向 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和追求高品質(zhì)生活的需要。 現(xiàn)在，自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。進入 21世紀時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。因此 ,自動售貨機未來的發(fā)展趨勢是將其納入到一個更廣闊、更便利的移動商務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺 [1] 。 EDA 技術(shù) EDA 是電子設(shè)計自動化（ Electronic Design Automation）的縮寫， 是一種以計算機為基礎(chǔ)的工作平臺；是利用電子技術(shù)，計算機技術(shù)，智能化技術(shù)等多種應用學科的最新成果，開發(fā)出的一整套電子 CAD（計算機輔助設(shè)計）軟件；是一種幫助電子設(shè)計工程師從事電子元件產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計的綜合 技術(shù) [3] 。 關(guān)于 FPGA 芯片的選擇將在下文進行介紹。 VHDL 的程序結(jié)構(gòu)特點是 ,將一項工程設(shè)計或稱設(shè)計實體 (可以是一個元件、一個電路模塊或一個系統(tǒng) )分成外部 (或稱可視部分 ,即端口 )和內(nèi)部 (或稱不可視部分 ) 。 （ 1） 電路設(shè)計中 FPGA 的應用 連接邏輯，控制邏輯是 FPGA 早期發(fā)揮作用比較大的領(lǐng)域也是 FPGA 應用的基石 。 在不遠的將來，通用和專用 IP 的設(shè)計將成為一個熱門行業(yè) 。 （ 3） 系統(tǒng)級應用 系統(tǒng)級的應用是 FPGA與傳統(tǒng)的計算機技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)一種 FPGA版的計算機系統(tǒng) ：如用 Xilinx V4, V5系列的 FPGA，實現(xiàn)內(nèi)嵌 POWER PC CPU, 然后再配合各種外圍功能，實現(xiàn)一個基本環(huán)境，在這個平臺上跑 LINIX 等系統(tǒng) ， 這個系統(tǒng)也就支持各種標準外設(shè)和功能接口（如 圖像 接口）了 。在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領(lǐng)域，都有 EDA 的應用。 芯片的選擇 本文所用到的 FPGA 芯片為， Altera 生產(chǎn)的 EPF10K10LC84 芯片， EPF10K10LC844是一種復雜可編程邏輯器件，另外還有其它類型的管腳和封裝，選擇性強 。每個 FLEX 10K 器件包括一個嵌入式陣列和一個邏輯陣列，它能讓設(shè)計人員輕松地開發(fā)出存儲器、數(shù)字信號處理器以及特殊邏輯等強大功能于一身的芯片。其中用兩個振蕩器以及兩個電阻可以完成我們所需要的設(shè)定。 圖 電源電路 鍵盤的設(shè)計 為了完成購物自動售貨機必須有購物鍵，本課題所要求的是五個按鍵，其中四個是商品選擇鍵（熱狗，飲料，漢堡，雙層漢堡），剩下的一個按鍵為初始按鍵。 圖 下載驅(qū)動與外接存儲器 顯示器設(shè)計 自動售貨機需要一個顯示燈，當購物結(jié)束后顯示器顯示找零錢數(shù)額。自動售貨機的硬件電路圖見附錄。自動售貨機允許投入 1 元， 2 元， 5 元硬幣：當總幣值等于顧客需要的商品單價時，機器送出需要的商品：若總幣值大于顧客需要的商品單價時，機器除提供所需商品外，并將余幣退出；若總幣值小于顧客需要的商品單價時，機器退出顧客投入的硬幣?；蛘咴谠O(shè)定時間內(nèi)，總幣值不足顧客購買的商品單價時，若需要取消交易則可按取消鍵，售貨機按不足錢數(shù)處理，退還全部硬幣。當顧客選擇其中的一種商品時，售貨機發(fā)送出一個信號按鈕不再生效，用一個 LED燈顯示。 控制狀態(tài)的設(shè)計 此售貨機分為三種狀態(tài)，每一個狀態(tài)能完成一定得 功能：初始狀態(tài)，投幣狀態(tài)，找零狀態(tài)。投入錢（ 1元， 2 元， 5元），當投入硬幣等于或者超過商品價格時進入下一狀態(tài)。出貨找零，表示一次工作已經(jīng)結(jié)束，等待下一個信號到來，進行新的售貨。如圖 所示。 19 entity toubi is port (a1,a2,a5,en1,clk,reset:in std_logic。 architecture a of toubi is signal state:integer range 0 to 1。and clk39。 then state=0。039。139。en=39。 then state=1。139。qian:=5。 end if。 then if a1=39。en=39。 then qian:=qian+2。 elsif a5=39。en=39。 end case。 通過程序所得到的仿真圖如下所示： 1 當 reset 輸入為 0，輸入 5元， 2 元， 1元時，輸出結(jié)果為 7。而 xuan_rg,xuan_hb,xuan_yl,xuan_schb 為四個輸出信號，與出貨模塊連接。 圖 商品選擇模塊 商選擇模塊主要程序如下： LIBRARY ieee。 d: OUT integer range 0 to 8 )。 then if a1=39。 then d=1。039。039。xuan_yl=39。xuan_hb=39。 elsif a4=39。 then 22 d=4。039。139。xuan_schb=39。xuan_rg=39。 else d=0。039。039。039。039。 end process。 圖 分頻模塊 24 分頻模塊主要程序如下： LIBRARY IEEE。 END fenpi。EVENT AND CLK=39。Q =0。 NEWCLK = DIVCLK。 Clr 為控制器發(fā)送給計數(shù)模塊的一個信號，當 clr 為 1時，計數(shù)器歸零。 use 。 end jishu。139。139。 else bcd1n=bcd1n+39。 end if。) then bcd10n=000。) then if (en=39。139。 end process。139。 end process。 出貨模塊有四個輸出信號為所選擇的貨物的輸出信號。 ENTITY chuhuo IS PORT (xuan_rg,xuan_hb,xuan_yl,xuan_schb,en3 : IN STD_LOGIC。039。039。039。139。039。139。139。039。039。139。139。039。139。039。039。 END a。 30 圖 顯示模塊 顯示模塊程序如下： LIBRARY ieee。 b : OUT STD_LOGIC。 f : OUT STD_LOGIC。 variable outp:data_out。 WHEN 3 = outp:=1111001。 WHEN 7 = outp:=1011111。 END CASE。 d = outp(3)。 end process。