【導(dǎo)讀】制器包含八個(gè)大模塊：購物模塊，定價(jià)模塊，投幣模塊，比價(jià)模塊，計(jì)時(shí)模塊，復(fù)位模塊，購物顯示模塊以及數(shù)碼管顯示模塊。投入錢幣并通過鍵盤選擇后再經(jīng)。比價(jià)處理模塊，將對(duì)應(yīng)的出貨找零信息通過LED燈和數(shù)碼管顯示模塊反映。在ZY11EDA13BE實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中完成自動(dòng)售貨機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)，通過。果，從而可以更清晰地觀察到自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行情況。

　　

【正文】 編譯后 sum 為“ 00000001”，波形仿真符合程序要求。 投幣 BCD 譯碼元件 功能描述 投幣 BCD 譯碼 元件的作用是將投幣二進(jìn)制譯碼元件傳遞來的 8 位二進(jìn)制金額信號(hào)進(jìn)行累加，將累加后的 8 位二進(jìn)制信號(hào)傳輸給比價(jià)模塊。同時(shí)將編譯后得到的 BCD 碼傳遞給 投幣 數(shù)碼管譯碼元件。 主要信號(hào) 輸入信號(hào)： （ 1） clk： 時(shí)鐘信號(hào) （ 2） a,b,c,d,e： 5 個(gè)開關(guān)按鍵信號(hào) （ 3） en：投幣按鍵 使能信號(hào) （ 4） start：投幣重置 信號(hào) （ 5） da： 8 位二進(jìn)制信號(hào) （ 6） restart：投幣復(fù)位 信號(hào) 輸出信號(hào)： （ 1） data： BCD 碼 （ 2） ten：投幣計(jì)時(shí)觸發(fā) 信號(hào) （ 3） scan：投幣數(shù)碼管掃描 信號(hào) （ 4） shuju：投幣 8 位二進(jìn)制累加 信 仿真結(jié)果 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 23 圖 投幣 BCD 譯碼 元件波形仿真圖 投幣 BCD 譯碼元件波形仿真圖如圖 所示。由于存在消抖作用，所以該元件無法仿真出波形。 投幣數(shù)碼管譯碼元件 功能描述 投幣數(shù)碼管譯碼元件的作用是把投幣 BCD 譯碼元件傳遞來的 BCD 碼進(jìn)行編譯，輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管掃描信號(hào)，在相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示投幣金額。 主要信號(hào) 輸入信號(hào)： data: BCD 碼 輸出信號(hào)： seg7： 數(shù)碼管顯示信號(hào) 仿真結(jié)果 圖 投幣數(shù)碼管譯碼 元件波形仿真圖 投幣數(shù)碼管譯碼元件波形仿真圖如圖 。 data 為“ 0001”時(shí)，元件將其編譯為 seg7，即 “ 00000110”，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字“ 1”，仿真波形符合設(shè)計(jì)要求。 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 24 計(jì)時(shí)模塊 計(jì)時(shí)模塊的主要作用是計(jì)時(shí)并判斷是否輸出超時(shí)信號(hào)。 計(jì)時(shí)模塊基本流程圖 計(jì)時(shí)模塊基本流程圖如圖 所示。 圖 計(jì)時(shí)模塊基本流程圖 計(jì)時(shí)模塊生成器件 圖 計(jì)時(shí)模塊生成器件圖 計(jì)時(shí)模塊生成器件圖如圖 所示。 輸入信號(hào)： （ 1） clk1： 時(shí)鐘信號(hào) （ 2） cen： 計(jì)時(shí)觸發(fā)信號(hào) 輸出信號(hào)： restart： 超時(shí)信號(hào) 計(jì)時(shí)模塊總功能描述 當(dāng)計(jì)時(shí)觸發(fā)信號(hào)無效時(shí)，此模塊不運(yùn)行。 當(dāng)計(jì)時(shí)模塊接受的計(jì)時(shí)觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)下，開始計(jì)時(shí)，本系統(tǒng)初始化 是否觸發(fā)？ 計(jì)時(shí) 是否超時(shí)？ 輸出超時(shí)信號(hào) 否 結(jié)束 是 是 否 開始 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 25 模塊的時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置為 1Hz，計(jì)時(shí) 36 秒，當(dāng)達(dá)到 36 秒時(shí)，計(jì)時(shí)模塊重置清零，并輸出超時(shí)信號(hào)給重置模塊，不再接受計(jì)時(shí)觸發(fā)信號(hào)，停止計(jì)時(shí)。 . 仿真結(jié)果 圖 計(jì)時(shí)模塊 波形仿真圖 計(jì)時(shí)模塊波形仿真圖如圖 。 cen 有效時(shí)，在 clk 觸發(fā)下，計(jì)時(shí)模塊開始計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)。當(dāng)達(dá)到 36 次時(shí)，計(jì)時(shí)模塊輸出有效的 restart，仿真符合設(shè)計(jì)要求 比價(jià)模塊 比價(jià)模塊主要是把投幣模塊與定價(jià)模塊傳來的的 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)進(jìn)行比價(jià)處理。 比價(jià)模塊整體描述 比價(jià)模塊基本流程圖 比價(jià)模塊基本流程圖如圖 。 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 26 圖 比價(jià)模塊基本流程圖 比價(jià)模塊生成器件 圖 比價(jià)模塊生成器件圖 比價(jià)模塊生成器件圖如圖 所示。 輸入信號(hào)： （ 1） start1： 比價(jià)重置信號(hào) （ 2） da11： 投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào) （ 3） da21： 價(jià)格 8 位二進(jìn)制信號(hào) （ 4） clk1： 時(shí)鐘信號(hào) 輸出信號(hào)： （ 1） seg71： 找零數(shù)碼管顯示信號(hào) （ 2） scan1： 找零數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 3） led 11： 出貨 LED 燈顯示信號(hào) （ 4） led21： 找零 LED 燈顯示信號(hào) （ 5） js1：比價(jià)運(yùn)行信號(hào) （ 6） sen1：比價(jià)使能信號(hào) （ 7） tui1：退幣信號(hào) 比價(jià) 模塊總功能描述 開始 結(jié)束 初始化 退幣 輸出信號(hào) 是否重置？ 投幣≥售價(jià)？ 出貨退幣 投幣 =售價(jià)？ 出貨 否 是 是 是 否 否 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 27 當(dāng)重置信號(hào)有效時(shí)，該模塊清零重置。 當(dāng)重置信號(hào)無效時(shí)，在時(shí)間信號(hào)的觸發(fā)下，讀取投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)和價(jià)格 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)，通過比價(jià)判斷大小。 （ 1） 當(dāng)投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)大于價(jià)格 8 位二進(jìn)制信號(hào)，輸出有效的出貨和找零 LED 燈顯示信號(hào)，進(jìn)行出貨和找零。 （ 2） 當(dāng)投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)等于價(jià)格 8 位二進(jìn)制信號(hào)，只輸出有效的出貨 LED 燈顯示信號(hào)，只進(jìn)行出貨不找零。 （ 3） 當(dāng)投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)小于價(jià)格 8 位二進(jìn)制信號(hào)，且在限定時(shí)間內(nèi)顧客沒有再投幣，則輸出有效的找零 LED 燈顯示信號(hào)，只進(jìn)行退幣處理。若在限定時(shí)間內(nèi)投入錢幣，則再讀取投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)和價(jià)格 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)，通過比價(jià)判斷大小。 其中，比價(jià)運(yùn)行信號(hào)和退幣信號(hào)只輸出給復(fù)位模塊，找零數(shù)碼管顯示信號(hào)和找零數(shù)碼管掃描信號(hào)只輸出給購物顯示模塊，比價(jià)使能信號(hào)只輸出給購物模塊、定價(jià)模塊和投幣模塊。 比價(jià)模塊組成元件 比價(jià)模塊主要是由 2 個(gè)元件組成的，分別是 比價(jià)元件和比價(jià)譯碼元件。 接下來分塊介紹各元件。 比價(jià)元件 功 能描述 比價(jià)元件是整個(gè)比價(jià)模塊的核心。該元件將從價(jià)格模塊的 8 位二進(jìn)制信號(hào)和投幣按鍵模塊傳輸來的 8 位二進(jìn)制累加信號(hào)進(jìn)行處理后把相關(guān)的結(jié)果傳遞給比價(jià)譯碼元件。 主要信號(hào) 輸入信號(hào)： （ 1） clk： 時(shí)鐘信號(hào) （ 2） start1： 比價(jià)重置信號(hào) （ 3） da1： 投幣 8 位二進(jìn)制累加信號(hào) （ 4） da2： 價(jià)格 8 位二進(jìn)制信號(hào) 輸出信號(hào)： （ 1） data： BCD 碼 （ 2） scan： 找零數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 3） led 1： 出貨 LED 燈顯示信號(hào) （ 4） led2： 找零 LED 燈顯示信號(hào) （ 5） js：比價(jià)運(yùn)行信號(hào) （ 6） sen：比價(jià)投幣鍵盤使能信號(hào) （ 7） tui：退幣信號(hào) 仿真結(jié)果 （ 1） da11 大于 da21，且 da21 等于 0。輸出有效的 js1， sen1 和 tui1，數(shù)碼管顯示投幣金額。仿真波形符合程序設(shè)計(jì)要求。波形仿真圖如 所示。 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 28 圖 比價(jià)模塊波形 仿真圖 A （ 2） da11 等于 da21 且大于 0。輸出有效的 js1 和 led11，輸出無效的 sen1和 tui1，數(shù)碼管顯示 0。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。波形仿真圖如 所示。 圖 比價(jià)模塊波形 仿真圖 B （ 3） da11 大于 da21（ da210） 。輸出有效的 js1， led11 和 led21，輸出無效的 sen1 和 tui1，數(shù)碼管顯示找零金額。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。波形仿真圖如 所示。 圖 比價(jià)模塊波形 仿真圖 C （ 4） da21 大于 da11(da11=0)。輸出有效的 sen1，數(shù)碼管顯示 0。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。波形仿真圖如 所示。 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 29 圖 比價(jià)模塊波形 仿真圖 D （ 5） da21 大于 da11(da110)。輸出有效的 sen1 和 tui1，數(shù)碼管顯示投幣金額。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。波形仿真圖如 所示。 圖 比價(jià)模塊波形 仿真圖 E 比價(jià) 譯碼元件 功能描述 比價(jià)數(shù)碼管譯碼元件的作用是將從比價(jià)元件傳遞來的找零 BCD 碼編譯后把數(shù)碼管顯示信號(hào)和數(shù)碼管掃描信號(hào)輸出給購物顯示模塊。 主要信號(hào) 輸入信號(hào)： data: BCD 碼 輸出信號(hào)： seg7： 數(shù)碼管顯示信號(hào) 仿真結(jié)果 圖 比價(jià)數(shù)碼管譯碼 元 件波形仿真圖 基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 30 比價(jià)數(shù)碼管譯碼元件波形仿真圖如圖 。 data 為“ 0001”時(shí)，元件將其編譯為 seg7，即 “ 00000110”，在數(shù)碼管上顯示數(shù)字“ 1”，仿真波形符合設(shè)計(jì)要求。 復(fù)位模塊 復(fù)位模塊的主要對(duì)購物模塊，定價(jià)模塊，投幣模塊，比價(jià)模塊進(jìn)行重置復(fù)位清零以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，所以該模塊是整個(gè)系統(tǒng)必不可少的成分。 復(fù)位模塊生成器件 圖 復(fù)位模塊生成器件圖 輸入信號(hào)： （ 1） clk： 時(shí)鐘信號(hào) （ 2） cs： 超時(shí)信 號(hào) （ 3） js：比價(jià)運(yùn)行信號(hào) （ 4） tui：退幣信號(hào) 輸出信號(hào)： （ 1） led： 找零 LED 燈顯示信號(hào) （ 2） restart： 復(fù)位 信號(hào) 復(fù)位模塊總功能描述 時(shí)鐘信號(hào)采用 1Hz 頻率。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)時(shí)，復(fù)位模塊從計(jì)時(shí)模塊讀取超時(shí)信號(hào)，從比價(jià)模塊讀取比價(jià)運(yùn)行信號(hào)和退幣信號(hào)。 如果超時(shí)信號(hào)有效，則輸出有效的 復(fù)位 信號(hào)，系統(tǒng)重置清零。如果超時(shí)信號(hào)無效，則輸出無效的 復(fù)位 信號(hào)，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。 如果比價(jià)運(yùn)行信號(hào)有效， 則給予 13 秒的延時(shí)，在這一過程中如果退幣信號(hào)有效，則在輸出有效找零 LED 燈顯示信號(hào)，達(dá)到 13 秒時(shí)，輸出有效的復(fù)位信號(hào)。 如果比價(jià)運(yùn)行信號(hào)和退幣信號(hào)無效，則初始化模塊計(jì)數(shù)。如果比價(jià)運(yùn)行信號(hào)無效，但是退幣信號(hào)有效，則給予延時(shí)，則在 10 秒的時(shí)候輸出有效找零 LED 燈顯示信號(hào)，達(dá)到 13 秒時(shí)，輸出有效的復(fù)位信號(hào)，系統(tǒng)復(fù)位。 當(dāng)顧客已通過鍵盤選擇商品但仍未投幣時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)給予 36 秒的延時(shí)時(shí)間，如果超過 36 秒還沒有投幣，則自動(dòng)售貨機(jī)執(zhí)行重置清零，如果超過 10 秒還沒完成購物，但是已經(jīng)投幣，則執(zhí)行找零，找零金額在數(shù)碼管上顯示 3 秒后，系統(tǒng)重置清零。當(dāng)顧客投幣的時(shí)候，自動(dòng)售貨機(jī)給予 13 秒的延時(shí)時(shí)間，顧客可以在這 13 秒內(nèi)進(jìn)行商品的選擇，若在 13 秒內(nèi)完成購物，則執(zhí)行找零，找零金額在基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 31 數(shù)碼管上顯示 3 秒后，系統(tǒng)復(fù)位清零。 仿真結(jié)果 （ 1） 輸入有效的 cs 時(shí)，輸出有效的 restart。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。如圖 所示。 圖 復(fù)位模塊波形 仿真圖 A （ 2） 輸入有效的 js 時(shí)，在一定的延時(shí)后，輸出有效的 restart。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。如圖 所示。 圖 復(fù)位模塊波形 仿真圖 B （ 3） 輸入有效的 js 和 tui 時(shí) ，在一定的延時(shí)后，輸出有效的 led，然后再經(jīng)過一小段延時(shí)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定時(shí)間后輸出有效的 restart。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。如圖 所示。 圖 復(fù)位模塊波形 仿真圖 C （ 4） 輸入有效的 tui 和無效的 js 并經(jīng)過一定延時(shí)后輸出有效的 led，然后再基于 FPGA 的自動(dòng)售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì) 32 經(jīng)過一小段延時(shí)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定時(shí)間后輸出有效的 restart。波形仿真符合程序設(shè)計(jì)要求。如圖 所示。 圖 復(fù)位模塊波形 仿真圖 D 購物顯示模塊 購物顯示模塊的主要功能是把來自購物模塊、定價(jià)模塊、投幣模塊、比價(jià)模塊的數(shù)碼管掃描信號(hào)和數(shù)碼管 顯示信號(hào)，按條件分別輸出給數(shù)碼管顯示模塊，進(jìn)而在數(shù)碼管上顯示相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。 購物顯示模塊生成器件 圖 購物顯示模塊生成器件圖 購物顯示模塊生成器件圖如圖 所示。 輸入信號(hào)： （ 1） scan1： 投幣數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 2） scan2： 購物數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 3） scan3： 找零數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 4） scan4： 價(jià)格數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 5） seg71： 投幣數(shù)碼管顯示信號(hào) （ 6） seg72： 購物數(shù)碼管顯示信號(hào) （ 7） seg73： 找 零數(shù)碼管顯示信號(hào) （ 8） seg74： 價(jià)格數(shù)碼管顯示信號(hào) （ 9） clk： 時(shí)鐘信號(hào) 輸出信號(hào)： （ 1） scan： 數(shù)碼管掃描信號(hào) （ 2） seg7： 數(shù)碼管顯示信號(hào)