【正文】 A用VHDL語言描述語言來實現(xiàn)銷售的自動售貨機系統(tǒng)操作，并完成整個系統(tǒng)及其他相關(guān)功能。本文用VHDL語言設計的自動售貨機能按預期的效果進行多次購買、找零出貨、并且在數(shù)碼管上顯示出已投貨幣、還需金額、找零，同時有指示燈提示交易成功、交易失敗、正在找零。在自動售貨機系統(tǒng)的3個模塊中，最重要的是總控模塊，其它還有二進制譯碼模塊和BCD碼譯碼模塊。各模塊完成后，將它們組合成完整的自動售貨機系統(tǒng)。在設計過程中還需改進的是在選擇商品時不能按鍵過長，否則會認為是重復選擇。本文所用的VHDL語言雖然語法規(guī)則與其他計算機高級語言如C語言在很多方面很類似,但它畢竟是硬件描述語言,其本質(zhì)作用在于描述硬件,因而會受到硬件環(huán)境的限制。因此，為了達到設計的預期效果,在代碼編寫前,應做到對硬件電路心中有數(shù)，不能一味地追求代碼的完美,而應該以實現(xiàn)的硬件電路的性能優(yōu)劣為標準。參考文獻[1] 姜立東. VHDL語言程序設計及應用. 北京：北京郵電大學出版社，2004，39～45[2] 李洋. 現(xiàn)代電子設計與創(chuàng)新. 北京：中國電力出版社，2007，77～89[3] 王金明，周順. 數(shù)字系統(tǒng)設計與VHDL. 北京：電子工業(yè)出版社，2010，25～33[4] 楊曉慧，楊永. 基于FPGA的EDA/SOPC技術(shù)與VHDL. 北京：國防工業(yè)出版社，2007，134～140[5] 侯伯亨，劉凱，顧新. . 西安：西安電子科技大學出版社，2009，56～60[6] 孟慶海，張洲. VHDL基礎(chǔ)及經(jīng)典實例開發(fā). 西安：西安交通大學出版社，2008，236～238[7] 高有堂，徐源. EDA技術(shù)與創(chuàng)新實踐. 北京：機械工業(yè)出版社，2012，56～60[8] 譚會生，張昌凡. EDA技術(shù)及應用:. 西安：西安電子科技大學出版社，2011，52～63[9] 譚雪. VHDL應用開發(fā)技術(shù)與工程實踐. 北京：人民郵電出版社，2005，168～171[10] 曾素. 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Huertas VHDL behavioural modelling of pipeline analog to digital converters Measurement.，2002，8(5):5～13致謝本設計及論文是在吳老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，吳老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。半年來，鄭教授不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向吳老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。其次感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學前所擔心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起了吧，沒關(guān)系，各奔前程，大家珍重，我們在一起的日子，我會記一輩子的。最后感謝燕山大學光電子工程系的老師們，沒有你們的教導就沒有我現(xiàn)在的知識，感謝論文的審批工作者，鞭策著我們完成論文的質(zhì)量。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！附錄1燕 山 大 學本科畢業(yè)設計(論文)開題報告課題名稱： 基于VHDL的自動售貨機設計課題性質(zhì)： 工 程 設 計 課題來源： 導 師 提 供 學院(系)： 專 業(yè)： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 完成日期： 2013年03月28日一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義自動售貨機是一部能借由鈔票智能測檢機等工具與顧客交易的機器，能夠幫助顧客購買商品。目前，我國在研制自動售貨機等方面有可喜的成果，但總的來說還沒有形成真正的產(chǎn)業(yè)。在自動售貨機相關(guān)的所有研究領(lǐng)域中，全球?qū)ζ潢P(guān)鍵技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)內(nèi)部銷售動作實現(xiàn)方式的研究、資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計管理的實現(xiàn)方式研究、功耗節(jié)省模式的研究。根據(jù)相關(guān)文獻資料，系統(tǒng)內(nèi)部銷售動作實現(xiàn)方式的研究已基本成熟，研究最多的主要集中在資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計管理的實現(xiàn)方式和功耗節(jié)省模式上。在FPGA基礎(chǔ)上，采用VHDL描述語言實現(xiàn)自動售貨機系統(tǒng)的銷售動作，并完成整個系統(tǒng)的其他相關(guān)功能。自動售貨機的機體內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當完善，影響其普及的關(guān)鍵因素：在現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)路平臺上如何呢讓自動售貨機形成一種銷售連鎖網(wǎng)，為其提供更方便的營銷方式和管理機制，能最大限度地降低生產(chǎn)、運營成本。目前，無論是基于因特網(wǎng)還是基于移動通信網(wǎng)或其他網(wǎng)絡平臺，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?。因此，自動售貨機未來的發(fā)展趨勢是將其納入到一個更廣闊、更便利的移動商務網(wǎng)絡平臺。在自動售貨機相關(guān)的所有研究領(lǐng)域中，全球?qū)ζ潢P(guān)鍵技術(shù)的研究主要集中在以下3個方面：1．系統(tǒng)內(nèi)部銷售動作實現(xiàn)方式的研究；2．資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計管理的實現(xiàn)方式研究；3．功耗節(jié)省模式的研究。根據(jù)相關(guān)文獻資料，系統(tǒng)內(nèi)部銷售動作實現(xiàn)方式的研究已基本成熟，研究最多的主要集中在資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計管理的實現(xiàn)方式和功耗節(jié)省模式上。自動售貨機內(nèi)部控制中心的實現(xiàn)方式雖然有些差異，但對功能的要求基本一致。在FPGA或ASIC等基礎(chǔ)上，采用VHDL描述語言實現(xiàn)自動售貨機系統(tǒng)的銷售動作，并完成整個系統(tǒng)的其他相關(guān)功能，其設計思想為：用有限狀態(tài)機進行系統(tǒng)狀態(tài)描述，自動售貨機通電復位時，自動進入系統(tǒng)初始狀態(tài)，隨外界（消費者）輸入信號的觸發(fā)轉(zhuǎn)換到不同狀態(tài)。在不同狀態(tài)下，自動售貨機對外界的反應是不同的，可以進入接受信號（投幣）狀態(tài)，也可以進入銷售狀態(tài)，或者是找零狀態(tài)。資金結(jié)算及銷售信息管理階段屬于顧客在自動售貨機上消費后，自動售貨機根據(jù)廠商或客戶的需要執(zhí)行工作，包括產(chǎn)品銷售數(shù)量的統(tǒng)計，消費資金的管理與統(tǒng)計等。如果能夠很好的實現(xiàn)資金結(jié)銷售信息統(tǒng)計管理，不但會很好地降低系統(tǒng)成本，而且能夠使企業(yè)及時和準確地掌握相關(guān)的市場需求信息和產(chǎn)品銷售狀況。資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計主要通過各種信息傳輸方式把需要的數(shù)據(jù)從自動售貨機傳輸?shù)竭h程的結(jié)算終端，在終端完成各種統(tǒng)計管理工作。信息傳輸方式主要是指已經(jīng)存在的各種通信網(wǎng)，如國內(nèi)主要通過因特網(wǎng)或GSM/GPRS等。具體的信息傳輸?shù)姆绞娇煞譃榛谟芯€通信和無線通信實現(xiàn)方式。關(guān)于自動售貨機的開發(fā)所注重的節(jié)能問題。日本自動售貨機消耗了大量的能量，其總和等于2個核反應堆輸出的能量；通過預測每天罐裝飲料平均能耗數(shù)，使每天的電力只用來維持當天將被銷耗的罐裝飲料處于合適的低溫度狀態(tài)，采用模糊邏輯和多重回歸模式修正先前預測值，以提高一天預測的準確性；利用這種方法做了模擬仿真，使用于維持溫度的能量可以節(jié)省十分之一，這種類型的自動售貨機能預測每天的銷售量，只冷卻每天銷售的一定數(shù)量的罐裝飲料，剩下其他的產(chǎn)品保持與周圍環(huán)境一樣的溫度，不冷卻的產(chǎn)品將不會被立即銷售，這樣一部分能量將被節(jié)省下來。自動售貨機作為自動化商業(yè)機械的代表被廣泛應用于公共場所,它是我國生產(chǎn)技術(shù)機械化、智能化和自動化的體現(xiàn)。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。自動售貨機的誕生完善了市政的建設，符合現(xiàn)代化建設的需要，提高了經(jīng)濟活動效率，節(jié)約勞動力，把有限的人力物力集中到其他資源上。相信隨著社會的發(fā)展，人們對于生活高效性的重實也會逐漸提高，自動售貨機也會受到更多人的關(guān)注和喜愛。社會將會更加需要能夠合理利用能源的工業(yè)產(chǎn)品，因此自動售貨機的發(fā)展也會向著這個方向發(fā)展，節(jié)能、環(huán)保型的自動售貨機將是未來社會所需要的主流產(chǎn)品。因此，開發(fā)出高性價比的自動售貨機，保持與國外同類產(chǎn)品在性價比同步的同時，打破國外技術(shù)壟斷和封鎖，對發(fā)展我國電子業(yè)有非常重大的意義，具有廣泛的應用前景，加緊對這類產(chǎn)品的研制顯得非常緊迫。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)的設計正朝高速度、大容量、小體積的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的自 底而上的設計方法已難以適應形勢。EDA(Electronic Design Automation)技術(shù) 的應運而生，使傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)設計發(fā)生了根本的變革。EDA技術(shù)就是依賴功能強大的計算機，在EDA軟件平臺上，對以硬件描述語言VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)為系統(tǒng)邏輯描述手段自頂而下地逐層完成相應的描述 、綜合、優(yōu)化、仿真與驗證，直至生成器件。VHDL語言是目前應用于數(shù)字系統(tǒng)仿真最為實 用的語言之一。VHDL語言最早由美國國防部提出。用VHDL語言進行數(shù)字邏輯電路和數(shù)字系統(tǒng)的設計，是電子電路設計方法上的一次革命性變革。與傳統(tǒng)設計方法相比，VHDL描述電路行為的算法有很多優(yōu)點：(1)設計層次較高、用于較復雜的計算時，能盡早發(fā)現(xiàn)存在的問題，縮短設計周期。(2)獨立實現(xiàn)，修改方便，系統(tǒng)硬件描述能力強。(3)可讀性好，有利于交流，適合于文檔保存。(4)VHDL語言標準、規(guī)范、移植性強。(5)VHDL類型眾多而且支持用戶自定義類型，支持自頂而下的設計方法和多種電路的設計。二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題研究的基本內(nèi)容是：分析自動售貨機的功能，完成相關(guān)功能模塊的劃分，本系統(tǒng)使用VHDL語言編寫，用狀態(tài)基來實現(xiàn)各功能，使用MAXPLUSⅡ進行仿真，模擬各模塊的功能實現(xiàn)，分別對各個模塊進行仿真，分析仿真結(jié)果，認真撰寫畢業(yè)設計論文。主要解決的問題是：(1)能實現(xiàn)一次進行中能選擇多個商品進行購買而不需要在購買多個商品時都重新購買。(2)能在數(shù)碼管上顯示出已投錢幣、還需金額、找零錢幣，同時能用指示燈提示交易成功、交易失敗、正在找零3個狀態(tài)。（3）每次交易完成，售貨機自動回到等待狀態(tài)，等待新的交易。（4）根據(jù)相關(guān)功能將模塊劃分為總控模塊、二進制譯碼模塊和BCD譯碼模塊。（5）開始時用戶選擇商品后進行一次或多次投幣，未投幣將返回開始狀態(tài)，每次投幣后將自動計算金額，當已投錢幣大于選擇商品總價時則出貨找零至交易結(jié)束，否則超時后錢幣不足將退幣至交易結(jié)束。三、研究步驟、方法及措施選定題目，進行相關(guān)資料的查閱，形成初步思路；學習、掌握VHDL硬件描述語言；熟練運用MAX+plusⅡ軟件設計基本電路；分別運用VHDL語言完成底層模塊的設計和以原理圖的方法完成頂層模塊的設計；分別對各個模塊進行仿真分析與測試； 學習學校論文撰寫規(guī)定，提交畢設論文撰寫提綱，根據(jù)整個設計過程完成畢業(yè)論文的初稿。四、研究工作進度13 周 課題選定，調(diào)研、收集資料，形成初步思路；46 周 建立系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，對整個程序流程進行規(guī)劃。710 周 用VHDL語言對各個模塊進行程序編寫與調(diào)試工作。1113 周 仿真結(jié)果歸納整理，撰寫畢業(yè)設計論文初稿。1416 周 對論文進行修正，完成驗收、答辯。五、主要參考文獻1 姜立東. VHDL語言程序設計及應用. 北京：北京郵電大學出版社，20042 李洋. 現(xiàn)代電子設計與創(chuàng)新. 北京：中國電力出版社，20073 王金明，周順. 數(shù)字系統(tǒng)設計與VHDL. 北京：電子工業(yè)出版社，20104 (美)James R, Armstrong F, Gail Gray. VHDL Design Representation and Synthesis. 北京：機械工業(yè)出版社，附錄2燕 山 大 學本科畢業(yè)設計(論文)文獻綜述課題名稱： 基于VHDL的自動售貨機設計 學院(系)：專 業(yè)：學 號： 學生姓名： 指導教師： 完成日期： 2013年03月28日一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀最早的自動售貨機是出生于20世紀60年代的歐美，當時在美國的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用1美分在自動售貨機上買到一塊口香糖，這就是最早的自動售貨機；然而作為一種全新的零售方式，在20世紀80年代后才逐漸散布世界各地，落腳點多為發(fā)達國家，現(xiàn)在已經(jīng)進入65個國家和地區(qū)。19