【正文】 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。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。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。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。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。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。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。 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? 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 。 11 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 本控制系統(tǒng)的硬件外圍設(shè)備分為：外部存儲器，外部電源， 晶振信號發(fā)生器，以及 FPGA 芯片， LED 外部顯示燈，出貨裝置。此裝置能夠順利完成下載驅(qū)動以及跳電存儲功能。 總體思想 自動售貨機包括四個商品，依據(jù)四種商品分別設(shè)為四個按鈕， A1,A3,A4,A8。此模塊有六個輸入信號以及兩個輸出信號： qian1,qian2,qian5為不同數(shù)額錢幣輸入信號； en1 為主控模塊所發(fā)出的信號，當(dāng) en1 信號為 1 的時候，投幣模塊開始工作； reset 為恢復(fù)初始信號，當(dāng) reset 信號為 1 的時候投幣模塊不進行工作； en 為給計時器的輸出信號，當(dāng) en 為 1 的時候計時器開始工作；bi 為輸出的錢幣數(shù)目。139。139。139。bi=qian。商品選擇模塊如圖 所示。 xuan_yl=39。039。 then d=8。xuan_hb=39。由于仿真所需時間過長，本文選擇 為一周期的信號，分頻后為 為一周期的信號，時鐘輸入信 號為 clk，輸出信號為 newclk，分頻模塊如圖 所示。 END PROCESS。 begin process(clk,clr,en) begin if (clr=39。139。 and bcd10n=011) then t=39。 ARCHITECTURE a OF chuhuo IS BEGIN process begin if en3=39。chu_schb=39。 then chu_rg=39。chu_yl=39。找零顯示模塊如圖 。 WHEN 2 = outp:=1101101。 g = outp(6)。 library ieee。139。039。039。and var=b then current_state=qa。 clr=39。139。di=bvar。 . Lai。 仿真過程中遇到的問題主要有： 1 在仿真過程中由于原有時鐘信號分頻模塊仿真時間過長，因此用頻率相對較小的晶振進行代替仿真。reset=39。c=b。039。039。039。039。139。 圖 主控模塊 主控模塊主要程序如下： library ieee。 c = outp(2)。 ARCHITECTURE a OF zhaoling IS BEGIN Process (di) type data_out is array (0 to 6) of std_logic。 end process。 chu_hb=39。chu_yl=39。then chu_rg=39。 USE 。 end if。 end if。 t: out std_logic)。 ELSE DIVCLK = NOT DIVCLK。 end if。xuan_yl=39。 elsif a8=39。039。139。輸入信號為 a1,a2， a3， a8。139。139。qian:=1。139。若大于或等于商品數(shù)則通過控制系統(tǒng)找零，用 LED 顯示找零數(shù)，送出商品。 （ 4）每次投幣的時間有限制，不得超過 30 秒，在時間到時，總幣值不足顧 16 客購買的商品單價時，自動售貨機按不足錢數(shù)處理，退還全部硬幣。電源電路如圖 所示。 10 現(xiàn)在對 EDA 的概念或范疇用得很寬。除了含有許多具有 硬件特征的語句外 ,VHDL 的語言形式 ,以及描述風(fēng)格與句法 ,類似于一般的計算機高級語言 ,如 C語言。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。在售貨機的顯示屏幕上進行操作，輸入商品號碼和購買數(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。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)危诌x錢幣的種類，計算金額。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。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。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)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(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)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(fù)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(yīng)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。在日本， 70％的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的。 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。 關(guān)于 FPGA 芯片的選擇將在下文進行介紹。 （ 3） 系統(tǒng)級應(yīng)用 系統(tǒng)級的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)外設(shè)和功能接口（如 圖像 接口）了 。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。自動售貨機允許投入 1 元， 2 元， 5 元硬幣：當(dāng)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。投入錢（ 1元， 2 元， 5元），當(dāng)投入硬幣等于或者超過商品價格時進入下一狀態(tài)。 architecture a of toubi is signal state:integer range 0 to 1。139。qian:=5。 then qian:=qian+2。 通過程序所得到的仿真圖如下所示： 1 當(dāng) reset 輸入為 0，輸入 5元， 2 元， 1元時，輸出結(jié)果為 7。 then if a1=39。xuan_yl=39。039。 else d=0。039。EVENT AND CLK=39。 use 。 else bcd1n=bcd1n+39。139。 出貨模塊有四個輸出信號為所選擇的貨物的輸出信號。039。139。139。039。 f : OUT STD_LOGIC。 END CASE。 Clr 為計數(shù)模塊的控制信號，當(dāng)收貨完成后， clr 輸出為 1，計數(shù)模塊回到初始狀態(tài)歸零。 architecture a of zhukong is signal current_state:state:=qa。clr=39。 else current_state=qb。 else current_state=qb。139。and bvar then current_state=qa。 c=bvar。不過缺點是只能完成相對比較簡單的自動售貨機功能，實現(xiàn)金額計算，發(fā)放商品，找零，退幣等功能。從課題的選擇到項目的最終完成， 劉 老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 end if。di=0。039。c=bvar。clr=39。clr=39。 en1=39。 entity zhukong is port(start,clk,t:in std_logic。 當(dāng)輸入信號 di為 2 時， g輸出為 1， f 輸出為 0， e 輸出為 1， d輸出為 1， c輸出為 0， b 輸出為 1， a 輸出為 1，仿真結(jié)果如圖 所示 圖 di 輸入為 2 時的仿真結(jié)果 32 主控模塊 主控模塊為自動售貨機控制系統(tǒng)的核心部分，在主控模塊中將輸入的錢幣數(shù)目（ b）與商品的價格 (d)進行對比，然后進行找零并發(fā)出出貨信號。 WHEN 5 = outp:=1011011。 ENTITY zhaoling IS PORT( Di : IN integer range 0 to 9。039。039。039。039。039。event and clk=39。 elsif(clk39。 通過程序所得到的仿真結(jié)果如下： 當(dāng) clk 第 15輸出為上升沿時， newclk 輸出為 1，仿真結(jié)果如圖 所示： 圖 newclk 輸出為 1 時的仿真結(jié)果 25 計數(shù)模塊 由于課題要求自動售貨機控制系統(tǒng)有定時系統(tǒng)，并限定在 30s 內(nèi)完成投幣，30s 之后投幣無效，因此需要設(shè)定一個