【正文】 否 否 是 一元貨物 2 元貨 3 元貨 投幣 計(jì)算金額 金額 物價(jià) 繼續(xù)投幣 確認(rèn)購(gòu)買(mǎi) 出貨找零 退幣 結(jié)束 4 元貨 開(kāi)始 18 圖 模塊示意圖 投幣模塊 自動(dòng)售貨機(jī)能夠自動(dòng)計(jì)算投入的錢(qián)幣數(shù)目，需要提供一個(gè)寄存器來(lái)記錄并保存投入的總幣值。當(dāng)顧客購(gòu)買(mǎi)錯(cuò)誤或不再購(gòu)買(mǎi)時(shí)按下 start 重新進(jìn)入初始狀態(tài)。 （ 6）顧客一次只能購(gòu)買(mǎi)一種商品的一個(gè)，若需要更多商品，需要重復(fù)操作。 設(shè)計(jì)思想 功能要求 （ 1）該系統(tǒng)能完成對(duì)貨物信息的存儲(chǔ)、進(jìn)程控制、錢(qián)幣處理、余額計(jì)算和顯示功能。 14 圖 選擇鍵的設(shè)計(jì) 下載驅(qū)動(dòng)器以及外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì) 自動(dòng)售貨機(jī)需要跳電存儲(chǔ)功能，因此需要在 FPGA 芯片外接一個(gè)存儲(chǔ)器，另由于控制器需要下載驅(qū)動(dòng)，因此需要外接一個(gè)驅(qū)動(dòng)下載以及外接存儲(chǔ)器，如 圖 所示。 FLEX10K10 主要特點(diǎn)如下： （ 1）它是工業(yè)世界的第一種嵌入式可編程邏輯器件，提供了在單個(gè)器件中的系統(tǒng)集成，具有實(shí)現(xiàn)宏函數(shù)的嵌入式陣列和實(shí)現(xiàn)普通功能的邏輯陣列； （ 2）高密度，它具有 10000— 150000 個(gè)可用門(mén)，高達(dá) 40960位內(nèi)部 RAM； （ 3）系統(tǒng)支持多電壓 IO 接口； （ 4）低功耗，系統(tǒng)維持狀態(tài)小于 ； （ 5）靈活的內(nèi)部連接，快速、可預(yù)測(cè)連線延時(shí)的快速通道連續(xù)式分布結(jié)構(gòu)； （ 6）增強(qiáng)功能的 IO引腳，每個(gè)引腳都有一個(gè)獨(dú)立的三臺(tái)輸出使能控制和每個(gè) IO引腳都有漏極開(kāi)路選擇； FLEX10K 引腳簡(jiǎn)介 EPF10K10 有 84I/O 口，其豐富的 IO 資源，適用于速度要求高或需要較多的 I/O引腳電路或系統(tǒng)中適用。例如在飛機(jī)制造過(guò)程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到 EDA 技術(shù)。 這方面主要是 FPGA 技術(shù) 和專業(yè)技術(shù)的結(jié)合問(wèn)題， 此外，關(guān) 與專業(yè)客戶的界面問(wèn)題 ， 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 分為 專業(yè)工具類產(chǎn)品及民用產(chǎn)品，前者重點(diǎn)在性能，后者對(duì)價(jià)格敏感 ， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能為主要目的 。這種將設(shè)計(jì)實(shí)體分成內(nèi)外部分的概念是 VHDL 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn) [4] 。 EDA 技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)售貨機(jī)的機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)完善 ,影響其普及的關(guān)鍵因素為：如何在現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，讓自動(dòng)售貨機(jī)形成一種銷售連鎖網(wǎng) ,為其提供更方便的營(yíng)銷方式和管理機(jī)制 ,以其最大限度地降低生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)成本。 FPGA 具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定 的順利進(jìn)行。 自動(dòng)售貨機(jī)的歷史 自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式， 20世紀(jì) 70年代自日本和歐美發(fā)展起來(lái)。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號(hào)，把顧客選擇的商品送至付貨口。 ：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 2 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 該課題包含 兩部分 ：硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和 FPGA 內(nèi)部電路的編程設(shè)計(jì)。應(yīng)用 EDA 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，以其可減少商品開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，增加設(shè)計(jì)一次性成功通過(guò)的可能性等優(yōu)點(diǎn)，使自動(dòng)售貨機(jī)可開(kāi)發(fā)性增強(qiáng)，成本降低。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版 ，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 3 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。目前 ,隨著移動(dòng)商務(wù)的發(fā)展，自動(dòng)售貨機(jī)作為一種方便、直觀的移動(dòng)商務(wù)工具 ,開(kāi)始在全球各地迅速普及和發(fā)展 [1] 。 自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，不僅需要在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。 作為一種商務(wù)工具 ,自動(dòng)售貨機(jī)在生活中應(yīng)用愈加廣泛 ,綜合分析現(xiàn)代自動(dòng)售貨 7 機(jī)的研究現(xiàn)狀和研究重點(diǎn) ,以及自動(dòng)售貨機(jī)所處的市場(chǎng)現(xiàn)狀和對(duì)社會(huì)的影響，根據(jù)日本、美國(guó)等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn) ,自動(dòng)售貨機(jī)將在全球范圍內(nèi)得到更大的普及。 EDA 技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在 EDA 軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言 HDL 完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后 ,一旦 9 其內(nèi)部開(kāi)發(fā)完成 ,其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí)體。 （ 2） 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 把相對(duì)成熟的技術(shù)應(yīng)用到某些特定領(lǐng)域如通 訊，視頻，信息處理等等 ， 開(kāi)發(fā)出滿足行業(yè)需要并能被行業(yè)客戶接受的產(chǎn)品 。目前 EDA 技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門(mén)廣泛使用。該芯片具有的多電壓功能可以全面支持以不同電壓工作的產(chǎn)品。關(guān)于輸入按鍵的信號(hào)發(fā)生情況將在下文中的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中闡述，這里就不多敘述，按鍵選用的是 SW_PB，按鍵的硬件部分如圖 所示。 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)分為總體思想 與模塊的分類。 （ 5）當(dāng)顧客完成一次購(gòu)買(mǎi)后或按錯(cuò)按鈕后，需要設(shè)置一個(gè)重新開(kāi)始按鈕，使整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。 （ 1）初始狀態(tài)：當(dāng)售貨機(jī)通電后進(jìn)入初始狀態(tài)，顧客購(gòu)買(mǎi)時(shí)，可根據(jù)選擇xuan_rg,xuan_yl,xuan_hb,xuan_schb 鍵購(gòu)買(mǎi)商品，從而進(jìn)入下一狀態(tài)。 設(shè)計(jì)流程圖 17 圖 流程圖 模塊分類 此售貨機(jī)模塊包括：投幣處理模塊，商品選擇模塊，投幣模塊，分頻模塊，控制器模塊，計(jì)時(shí)模塊， LED 燈顯示模塊，找零模塊，出貨模塊，如圖 所示。 bi :out integer range 0 to 15。 event。 else case state is when 0= if en1=39。139。 elsif a5=39。 end if。139。139。 end if。 reset 與 en2 信號(hào)來(lái)自主控模塊，當(dāng) reset 為 1 時(shí)模塊進(jìn) 21 入初始狀態(tài)，進(jìn)行選擇。 END yima。xuan_rg=39。 elsif a3=39。039。 xuan_hb=39。 and en2=39。039。xuan_rg=39。xuan_yl=39。 END a。 ARCHITECTURE a OF fenpi IS SIGNAL Q:INTEGER RANGE 0 TO 14。 END IF。 Clk 為分頻模塊發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)。 architecture a of jishu is signal bcd1n: std_logic_vector(3 downto 0)。) then if (en=39。 end process。139。 process (en,bcd10n) begin if (en=39。 end a。 chu_rg,chu_hb,chu_yl,chu_schb:OUT STD_LOGIC)。chu_schb=39。 chu_hb=39。 then chu_rg=39。 elsif xuan_schb=39。chu_yl=39。chu_schb=39。chu_schb=39。 出貨模塊的仿真結(jié) 果如下： 1 當(dāng)輸入信號(hào) en 為 1， xuan_rg 信號(hào)為 1時(shí)， chu_rg 信號(hào)為 1，仿真結(jié)果如圖 所示： 圖 chu_rg 信號(hào)為 1 時(shí)的仿真結(jié)果 2 當(dāng)輸入信號(hào) en 為 0， xuan_rg 信號(hào)為 1時(shí)， chu_rg 信號(hào)為 0，仿真結(jié)果如圖 所示 ： 圖 chu_rg 信號(hào)為 0 時(shí)的仿真結(jié)果 找零模塊 找零模塊的作用是對(duì)購(gòu)物結(jié)束后的所需找零數(shù)目進(jìn)行顯示。 c : OUT STD_LOGIC。 begin CASE di IS WHEN 0 = outp:=1111110。 WHEN 8 = outp:=1111111。 e = outp(4)。輸出信號(hào) di， c 分別為找零顯示模塊的輸入信號(hào)與找零信號(hào)。 package state_pack is type state is(qa,qb)。 33 c:out integer range 0 to 13。event。139。 else case current_state is when qa= if d=0 then current_state=qa。reset=39。 current_state=qa。reset=39。 when qb= if t=39。reset=39。139。di=0。139。 and b=var then current_state=qa。en3=39。 此段程序作用是進(jìn)行商品價(jià)格與投幣總錢(qián)數(shù)的比較，從而決定找零與出貨，T 信號(hào)用來(lái)控制投幣時(shí)間。 39 參 考 文 獻(xiàn) 1 袁亞恒，周偉 .基于 VHDL 的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì) [J],武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，信息管理工程版 .20xx（ 12）： 135138 2 范文萍，吳定雪 .基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)主控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J],信息化縱橫 .20xx（ 14）： 2830 3 宋瀟，李佩佩，韓瑩 瑩 .自動(dòng)售貨機(jī)控制設(shè)計(jì) [J],科技信息 ,機(jī)械與電子 .20xx（ 33）： 119120 4 譚衛(wèi)澤 ,徐暢 .面向 FPGA 器件的 VHDL 語(yǔ)言優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 [J],南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) .20xx(4)： 90110 5 陳志剛 . VHDL 語(yǔ)言在電路設(shè)計(jì)中的優(yōu)化 [J], 電子測(cè)試 .20xx(9)： 135140 6 周潤(rùn)雅等 .基于 QuartusII 的 FPGA/CPLD 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 [M],北京：電子工業(yè)出版社， 20xx 7 張凱，林偉 .VHDL 實(shí)例剖析 [M],北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 20xx 8 姜雪松，吳鈺淳，王鷹 .VHDL 設(shè)計(jì)實(shí)例與仿真 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20xx:302348. 9 潘松，王國(guó)棟 .VHDL 實(shí)用教程 .成都：電子科技大學(xué)出版社， 20xx 10 徐光軍，徐光輝 .CPLD/FPGA 的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx 11 PETER R. WILSON. UNDERSTANDING THE FPGA DESIGN FLOW, Electronics world,20xx(1865):3235 12 . Wu。 41 附錄圖：硬件系統(tǒng)原理圖