【正文】 ，以及 FPGA 芯片， LED 外部顯示燈，出貨裝置。 在這個領(lǐng)域 FPGA 技術(shù)是一個實現(xiàn)手段， FPGA 因為具備接口，控制，功能 IP，內(nèi)嵌 CPU 等特點 ，有條件實現(xiàn)一個構(gòu)造簡單，固化程度高 ，功能全面的系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計 ，這 將是 FPGA 技術(shù)應(yīng)用最廣大的市場 。 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況 1） FPGA 的應(yīng)用 FPGA 的應(yīng)用可分為三個層面：電路設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計 。 可編程邏輯器件 FPGA（ Field－ Programmable Gate Array），即現(xiàn)場可編程門陣列， 是實現(xiàn) EDA的主流器件，他的特 點是直接面向用戶，具有極大的靈活性和通用性，使用方便，硬件測試和實現(xiàn)快捷，開發(fā)效率高，成本低，上市時間短，技術(shù)維護簡單，工作可靠性強等 [3] 。 目前 ,無論是基于 Inter還 是基于移動通信網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)平臺 ,其運作的機制都不太成熟 ,不過這并不影響自動售貨機的發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)如今長生了基于了一種用 FPGA 實現(xiàn)的自動售貨機主控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，通過此次畢業(yè)設(shè)計闡述了基于 FPGA的自動售貨機的控制系統(tǒng)設(shè)計并進行了軟件仿真和硬件設(shè)計 實驗，實驗表明該控制系統(tǒng)是可行的 [2] 。并且，為防止地球暖化，自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。它又被稱為 24小時營業(yè)的微型超市。一般售貨機的錢幣裝置由投幣口、 選別裝置、確認(rèn) 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。 、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(zhǔn)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(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)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。 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(biāo)器件。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。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。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。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。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。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。 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。進入 21世紀(jì)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。 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(yīng)用學(xué)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] 。 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 ) 。 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) 。在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個領(lǐng)域，都有 EDA 的應(yīng)用。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。 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。自動售貨機的硬件電路圖見附錄?；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。 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)。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。 19 entity toubi is port (a1,a2,a5,en1,clk,reset:in std_logic。and clk39。039。en=39。139。 end if。en=39。 elsif a5=39。 end case。而 xuan_rg,xuan_hb,xuan_yl,xuan_schb 為四個輸出信號，與出貨模塊連接。 d: OUT integer range 0 to 8 )。 then d=1。039。xuan_hb=39。 then 22 d=4。139。xuan_rg=39。039。039。 end process。 END fenpi。Q =0。 Clr 為控制器發(fā)送給計數(shù)模塊的一個信號，當(dāng) clr 為 1時，計數(shù)器歸零。 end jishu。139。 end if。) then if (en=39。 end process。 end process。 ENTITY chuhuo IS PORT (xuan_rg,xuan_hb,xuan_yl,xuan_schb,en3 : IN STD_LOGIC。039。139。139。039。139。039。039。 END a。 b : OUT STD_LOGIC。 variable outp:data_out。 WHEN 7 = outp:=1011111。 d = outp(3)。 Clk 為控制系統(tǒng)的時鐘信號。 use 。 en1,en2, reset, clr,en3:out std_logic。 and clk39。 reset=39。di=0。c=0。 此段程序為售貨機在初始狀態(tài)時的信號輸出，當(dāng) d輸入信號時進入對比程序。c=0。 end if。139。 and bvar then en1=39。039。clr=39。139。139。 end a。 2 仿真過程中找零所得錢幣數(shù)目不能達到預(yù)期效果，通過調(diào)整主控模塊程序已得到解決。 同時我要感謝肖祖印等同學(xué)對我做畢業(yè)設(shè)計期間的幫助，由于他們的熱情幫助促使我能在規(guī)定時間內(nèi)完成我所做的課題，對于同學(xué)們的幫助我深懷感激之情。 . Hu。 主控模塊的仿真結(jié)果如下： 1 當(dāng) start 輸入為 0， t 輸入為 0， b 輸入為 5， d輸入為 4 時， c輸出為 1，clr 輸出為 1， en 輸出為 1， en1 輸出為 1， reset 輸出為 1，仿真結(jié)果如圖 所示 圖 c 輸出為 1， clr 輸出為 1， en 輸出為 1， en1 輸出 為 1， reset 輸出為 1 時的仿真結(jié)果 2 當(dāng) start 輸 入為 1， t 輸入為 0， b 輸入為 5， d輸入為 4 時， reset 輸出為1， clr 輸出為 0， en1 輸出為 0， en輸出為 0， en2 輸出為 0.，仿真結(jié)果為圖 所示 35 圖 reset 輸出為 1， clr 輸出為 0， en1 輸出為 0， en 輸出為0， en2 輸出為 0 時的仿真結(jié)果 3 當(dāng) start 輸入為 0， t 輸入為 1， b輸入為 2， d輸入為 4 時（ bd）， c輸出為 2， en1 輸出為 0， en2 輸出為 0， clr 輸出為 1， en 輸出為 0，仿真結(jié)果如圖 所示 圖 c 輸出為 2,en1 輸出為 0,en2 輸出為 0,clr 輸出為 1,en 輸出為 0 時的仿真結(jié)果 4 當(dāng) start 輸入為 0， t 輸入為 1時， b 輸入為 5，當(dāng)輸入為 4 時（ b=d）， c輸出為 1， en 輸出為 0， en1 輸出為 0， clr 輸出為 1， en2 輸出為 0，仿真結(jié)果如圖 所示： 36 圖 c 輸出為 1， en 輸出為 0， en1 輸出為 0， clr 輸出為 1，en2 輸出為 0 時的仿真結(jié)果 頂層模塊 頂層模塊為自動售貨機軟件的總體部分，頂層模塊如圖 所示。139。en1=39。reset=39。 elsif t=39。 c=0 。139。039。039。 en1=39。039。 en1=39。en2=39。 if start=39。 di:out integer range 0 to 9)。 end state_pack。 en 為控制出貨模塊的信號，當(dāng) en值為 1時，確認(rèn)出貨模塊可以輸出商品。 f = outp(5)。 WHEN 9 = outp:=1111011。 31 WHEN 1 = outp:=0110000。 d : OUT STD_LOGIC。找零顯示模塊的輸入端接收來自控制模塊的輸入信號，輸出端外接 LED 顯示燈，由于找零的數(shù)目為范圍為 0至 8，因此只需要一個 LED 顯示燈，輸出信號為 a， b， c， d， e， f，g。039。039。039。139。039。039。039。 END chuhuo。 27 此段程序為十位計數(shù)的情況，當(dāng) bcd 為 011（ 30）時發(fā)生進位，然后 bcd10n歸零。139。 and bcd1n=1001) then if (bcd10n=011) then bcd10n=000。 process (clk,en,clr) begin if(clr=39。139。 signal bcd10n: std_logic_vector(2 downto 0)。計數(shù)模塊如圖 所示。 END IF。 SIGNAL DIVCLK: STD_LOGIC。 通過程序所得仿真結(jié)果如下： 1． 當(dāng) reset 輸入為 1， en2 輸入為 0， a8 輸入為 1時， d輸出應(yīng)當(dāng)為 0，仿真結(jié)果如圖 所示： 圖 reset 輸入為 1， en2 輸入為 0， a8 輸入為 1 時的仿真結(jié)果 2 當(dāng) reset 輸入為 0， en2 輸入為 0， a8 輸入為 1 時， d輸出為 0，仿真結(jié)果如圖 ： 23 圖 reset 輸入為 0， en2 輸入為 0， a8 輸入為 1 時的仿真結(jié)果 3 當(dāng) reset 輸入為 0， en2輸入為 1,a8 輸入為 1時， d 輸出為 8,xuan_schb輸出為 1，仿真結(jié)果如圖 所示： 圖 en2 輸出為 2 時的仿真結(jié)果 分頻模塊 分頻模塊是用來將外來的時鐘信號進行分頻，有硬件系統(tǒng)已經(jīng)知道，選用的時鐘信號是由外部的 6MHZ 的晶振提供的，通過分頻模塊進行分頻以后將得到周期為 1HZ的信號。039。039。xuan_hb=39。139。139。xuan_schb=39。139。139。 ARCHITECTURE a OF yima IS BEGIN process(a1,a3,a4,a8) begin if reset=39。當(dāng) en2 為 1 時，商品可以進行選擇，當(dāng) en2 為 0時，四個商品選擇鍵無效。 end process。 then qian:=qian+5。 elsif a2=39。 when 1= if en1=39。139。 elsif a2=39。139。 if reset=39。 en: out std_logic)。 是 是 否