【正文】 人們生活水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求，通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚和追求高品質(zhì)生活的需要。其產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高； 24 小時(shí)服務(wù) ,售貨便利；無(wú)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(dú)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。一般售貨機(jī)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(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢裝置組成。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。 目前 ,無(wú)論是基于 Inter還 是基于移動(dòng)通信網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) ,其運(yùn)作的機(jī)制都不太成熟 ,不過(guò)這并不影響自動(dòng)售貨機(jī)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(gè)層面：電路設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 11 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本控制系統(tǒng)的硬件外圍設(shè)備分為：外部存儲(chǔ)器，外部電源， 晶振信號(hào)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(dòng)以及跳電存儲(chǔ)功能。 總體思想 自動(dòng)售貨機(jī)包括四個(gè)商品，依據(jù)四種商品分別設(shè)為四個(gè)按鈕， A1,A3,A4,A8。此模塊有六個(gè)輸入信號(hào)以及兩個(gè)輸出信號(hào)： qian1,qian2,qian5為不同數(shù)額錢幣輸入信號(hào)； en1 為主控模塊所發(fā)出的信號(hào)，當(dāng) en1 信號(hào)為 1 的時(shí)候，投幣模塊開(kāi)始工作； reset 為恢復(fù)初始信號(hào)，當(dāng) reset 信號(hào)為 1 的時(shí)候投幣模塊不進(jìn)行工作； en 為給計(jì)時(shí)器的輸出信號(hào)，當(dāng) en 為 1 的時(shí)候計(jì)時(shí)器開(kāi)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)，本文選擇 為一周期的信號(hào)，分頻后為 為一周期的信號(hào)，時(shí)鐘輸入信 號(hào)為 clk，輸出信號(hào)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(guò)程中遇到的問(wèn)題主要有： 1 在仿真過(guò)程中由于原有時(shí)鐘信號(hào)分頻模塊仿真時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此用頻率相對(duì)較小的晶振進(jìn)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(hào)為 a1,a2， a3， a8。139。139。qian:=1。139。若大于或等于商品數(shù)則通過(guò)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(shí)間有限制，不得超過(guò) 30 秒，在時(shí)間到時(shí)，總幣值不足顧 16 客購(gòu)買的商品單價(jià)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)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(duì) 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(yǔ)句外 ,VHDL 的語(yǔ)言形式 ,以及描述風(fēng)格與句法 ,類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 ,如 C語(yǔ)言。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)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(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約 10－ 15％的電力。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作，輸入商品號(hào)碼和購(gòu)買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會(huì)從取貨口出來(lái)，甚至從食品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面 條和米飯團(tuán)。錢幣裝置是售貨機(jī)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(jì)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(guò)的研究成 果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是圍繞所選合適的FPGA 器件的硬件電路設(shè)計(jì)。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(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)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(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開(kāi)題報(bào)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(dòng)售貨機(jī)的歷史 ……………………………………………………………… 2 自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………… 3 未來(lái)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(yǔ)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(jì) ………………………………………………………………… 8 芯片的選擇 ……………………………………………………………………… 8 時(shí)鐘發(fā)生器 ……………………………………………………………………… 9 電源電路 ………………………………………………………………………… 10 硬件鍵盤 ………………………………………………………………………… 10 下載驅(qū)動(dòng)器以及存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì) ………………………………………………… 11 顯示器設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… 11 硬件電路圖 ……………………………………………………………………… 12 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… 12 設(shè)計(jì)思想 ……………………………… ………………………………………… 13 軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………… 14 結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 35 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………… 36 致謝 …………………………………………………………………………………… 37 附錄 …………………………………………………………………………………… 38 5 1 引言 自動(dòng)售貨機(jī)是 能根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)付貨的機(jī)器。在日本， 70％的罐裝飲料是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的。 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。 關(guān)于 FPGA 芯片的選擇將在下文進(jìn)行介紹。 （ 3） 系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用 系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用是 FPGA與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種 FPGA版的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ：如用 Xilinx V4, V5系列的 FPGA，實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌 POWER PC CPU, 然后再配合各種外圍功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本環(huán)境，在這個(gè)平臺(tái)上跑 LINIX 等系統(tǒng) ， 這個(gè)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(gè)振蕩器以及兩個(gè)電阻可以完成我們所需要的設(shè)定。自動(dòng)售貨機(jī)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(jià)時(shí)，機(jī)器送出需要的商品：若總幣值大于顧客需要的商品單價(jià)時(shí)，機(jī)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(jià)時(shí)，機(jī)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(guò)商品價(jià)格時(shí)進(jìn)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(guò)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(shí)，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(gè)輸出信號(hào)為所選擇的貨物的輸出信號(hào)。039。139。139。039。 f : OUT STD_LOGIC。 END CASE。 Clr 為計(jì)數(shù)模塊的控制信號(hào)，當(dāng)收貨完成后， clr 輸出為 1，計(jì)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(guò)缺點(diǎn)是只能完成相對(duì)比較簡(jiǎn)單的自動(dòng)售貨機(jī)功能，實(shí)現(xiàn)金額計(jì)算，發(fā)放商品，找零，退幣等功能。從課題的選擇到項(xiàng)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(hào) di為 2 時(shí)， 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(shí)的仿真結(jié)果 32 主控模塊 主控模塊為自動(dòng)售貨機(jī)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(jià)格 (d)進(jìn)行對(duì)比，然后進(jìn)行找零并發(fā)出出貨信號(hào)。 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(guò)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(shí)， newclk 輸出為 1，仿真結(jié)果如圖 所示： 圖 newclk 輸出為 1 時(shí)的仿真結(jié)果 25 計(jì)數(shù)模塊 由于課題要求自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)有定時(shí)系統(tǒng)，并限定在 30s 內(nèi)完成投幣，30s 之后投幣無(wú)效，因此需要設(shè)定一個(gè)