【正文】 et_type1,set_type2,set_type3,start,set_quan1,set_quan2,set_quan3:STD_LOGIC。 SIGNAL type_sel_dlayed,typesel_rising,quantity_sel_dlayed,quantitysel_rising:STD_LOGIC。 SIGNAL state3,nextstate3:state3TYPE。 SIGNAL state1,nextstate1:state1TYPE。 TYPE state2TYPE IS(s_quan1,s_quan2,s_quan3)。 END ENTITY。 19 type1_out,type2_out,type3_out,start_out:OUT STD_LOGIC。 USE 。 USE 。 END ARCHITECTURE rtl。 END PROCESS。 END IF。)THEN IF(div4=10)THEN div4=00。EVENT AND clk3=39。 clk3=div3(3)。 END IF。 ELSE div3=div3+1。139。 div_10:PROCESS(clk2)IS BEGIN IF(clk239。 18 END PROCESS。 END IF。)THEN IF(div2=1001)THEN div2=0000。EVENT AND clk1=39。 clk1=div1(7)。 END IF。139。 BEGIN div_256:PROCESS(sysclk)IS BEGIN IF(sysclk39。 SIGNAL div4:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)。 SIGNAL div2:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)。 END ENTITY sysclk_div。 ENTITY sysclk_div IS PORT(sysclk:IN STD_LOGIC。 USE 。 ： Start_cancel 啟動系統(tǒng)，倒計時開始計時，顧客在此期間選擇商品種類及 type_sel 按鍵輸入，和 商品數(shù)量選擇及 quantity_sel 按鍵輸入，它們的狀態(tài)均為每按一次狀態(tài)轉換一次，商品選擇好了，確認購買及 ok_buy 為高電平后，顧客投幣，系統(tǒng)比較后進行找零和出貨操作。這里 give_1yuan 指顧客投入的是 1 元， give_5yuan 指顧客投入的是 5 元， give_10yuan指顧客投入的是 10 元，這樣就能識別 1 元， 5 元和 10 的紙幣。單價 *商品數(shù)量即為商品總金額。 15 ： 系統(tǒng)啟動時及 start_in 為高電平時，倒計時開始計數(shù)，當確認購買時及 ok_buy 為高電平時計數(shù)值清零，系統(tǒng)從新開始倒計時，這里以計時 4 秒來替代 30 秒的選擇倒計時，方便仿真。 第五章 自動售貨機控制電路 各 模塊 仿真結果及分析 ： 通過對系統(tǒng)時鐘的計數(shù)來分頻，每一位相當于一個 2分頻， div1[7]為 2的 8次方分頻， div2[3]為 2 的 4 次方分頻，系統(tǒng)中當 div2[3]中計到 10 時 清零，所以 div2[3]實際完成的是 10 分頻，同理 div3[3]也為 10 分頻， div4[1]為 2 的 2 次方分頻，系統(tǒng)中 div4[1]中計到 3 時清零，所以div4[1]實際完成的是 3 分頻，通過這樣的分頻便得到了秒信號。 在計數(shù)狀態(tài)下，如果 start_in=1，接著判斷秒 clk_1s 上升沿是否到來，如果未到來，則仍停留在計數(shù)狀態(tài)，若秒時鐘的上升沿已到來，則秒計數(shù)器就進行減 1 倒計時操作，接著判斷時間是否減到了 0，如果到 0 了則發(fā)出倒計時時間到信號（ timer_down），如果沒減到 0 則仍處于計數(shù)狀態(tài)。如果再按一次啟動 /取消按鍵，使 start_in=0，則定時器處于等待再次啟動狀態(tài)。 系統(tǒng) 復位后就進入停止狀態(tài)（ IDLE），在停止狀態(tài)下不斷判斷啟動信號 start_in 是否為 1，如果為 1，則表明啟動鍵已按下，定時器開始工作，轉移的下一個狀態(tài)為計數(shù)狀態(tài)；否則仍停13 留在停止狀態(tài)。再按下 start_cancel 鍵時，是取消購買操作，系統(tǒng)又回到停止狀態(tài)，這樣可以人為的進行系統(tǒng)的取消購買行為，具體 VHDL 代碼 程序框圖 如 啟動 /取消多功能按鍵流程圖。 商品數(shù)量選擇控制狀態(tài)機圖如上所示，其結構與商品種類選擇控制狀態(tài)機圖一 致，所不同的僅僅是狀態(tài)名，狀態(tài)輸出信號和 引起狀態(tài)轉換的按鍵信號， VHDL 代碼框圖如圖（二）。 9 商品種類選擇控制狀態(tài)機圖 系統(tǒng)復位后進入默認的商品種類 1 狀態(tài)，并輸出默認狀態(tài)的控制信號 set_type1， 并 判斷定時倒計時信號 timer_down 是否有效，如果有效，則表明 放棄繼續(xù)購買， set_type1 置 0 回到系統(tǒng)默認狀態(tài)； 如果無效則判斷商品種類選擇按鍵是否按下，如果未按下，則仍處在默認狀態(tài)，如果已按下，則進入商品種類 2 狀態(tài) 及 set_type2 置 1。 第四章 自動售貨機控制電路的算法狀態(tài)機圖描述 由系統(tǒng)的分析可知，自動售貨機控制電路主要 是控制電路和計數(shù)電路，因此直接用算法狀態(tài)機圖描述比較簡潔。 找零出貨是對顧客投入的金額與選購商品金額比較后的找零出貨動作， 其輸入和輸出信號分別如下 ： （ 1） 輸入信號： reset：復位信號； sysclk：系統(tǒng)時鐘輸入信號； start_in：啟動與取消操作信號； timer_down：選擇倒計時到輸入信號； ok_buy：確定購買商品按鍵輸入信號； money_1：選擇商品總金額輸入信號； money_2：顧客投入的紙幣金額輸入信號。 . （ 2） 輸出信號： money_1：選擇商品總金額輸出信號。 （ 2） 輸出信號： timer_down_out：選擇倒計時到輸出信號。 （ 2） 輸出信號： start_out：啟動與取消同步信號輸出； type1_out：商品種類 1 的選擇信號輸出； type2_out：商品種類 2 的選擇信號輸出； type3_out：商品種類 3 的選擇信號輸出； quan1_out：商品數(shù)量 1 的選擇信號輸出； quan1_out：商品數(shù)量 2 的選擇信號輸出； quan1_out：商品數(shù)量 3 的選擇信號輸出； 7 選擇定時模塊的功能是根據(jù)主控制器送來的 start_in 啟動與取消信號，啟動與取消定時， 這個時間用與商品種類 與數(shù)量的選擇倒計時，當?shù)褂嫊r時間到系統(tǒng)復位及默認顧客放棄選購商品，且當?shù)褂嫊r到后其它的模塊不工作，如不用商品金額計算，給錢處理和找零出貨。這樣主分頻器的分頻系數(shù)為 76800，現(xiàn)采用 4 個分頻器構成主分頻器的分頻電路，分別是一個 256 分頻器， 2 個 10 分頻器和一個 3 分頻器，主分頻器結構如下： 主控制器的功能是根據(jù)各輸入按鍵的狀態(tài)，輸出對應的控制信號，控制選擇定時模塊，商品金額計算模塊，給錢處理模塊和找零出貨模塊的工作。 自動售貨機控制電路的結構框圖： 自動售貨機總體結構框圖 5 自動售貨機操作流程：系統(tǒng)先上電進入初始化狀態(tài)，當顧客啟動系統(tǒng)及開始購買時，系統(tǒng)進入倒計時選擇商品狀態(tài)，選擇商品種類和商品數(shù)量，當對商品選擇好了確認購買以后，系統(tǒng)進入投幣狀態(tài)，之后系統(tǒng)進入比較幣價狀態(tài)，及將顧客投入的金額與商品實際的金額進行比較，當大于商品價格時，系統(tǒng)進入出貨商品狀態(tài)，同時找零和退幣；當小于商品價格時，系統(tǒng)直接進入找零，退幣狀態(tài)，退出顧客已投入的金額，之后系統(tǒng)結束自動購買等待系統(tǒng)再次啟動。 給錢處理模塊（ give_money） ：處理顧客投入的金額， 它 也 是在倒計時未到，系統(tǒng)啟動并且確認購買的條件下工作的。 選擇的定時模塊（ timer_count） ： 用于選擇倒計時時間計算，當啟動系統(tǒng)時，到計 時開始計時，當取消或確認購買時，倒計時終止并且計時值清零，等待再次啟動，又初始倒計時。該控制器由六大 模塊 組成： 主分頻器模塊（ sysclk_div） ： 產生秒信號，用于選擇的倒計時，當?shù)褂嫊r時間到，系統(tǒng)認為放棄選擇操作，使系統(tǒng)能自動復位；只有在倒計時未到之內的選擇有效。 5. 能識別 1 元， 5 元， 10 元紙幣 （本系統(tǒng)希望一次性投入大于選擇商品金額的紙幣，不給連續(xù)投幣的機會）。當購買結束后，自動返回初始設定狀態(tài)，等待再次啟動。 3．系統(tǒng)上電復位后默認選擇商品 1，數(shù)量 1，通過商品種類選擇按鍵和商品數(shù)量選擇按鍵來滿足購買需要。 自動售貨機控制電路的性能要求： 1． 自動售貨機能出售三種不同單價的貨物，并且能對商品數(shù)量進行 1,2,3 個 /瓶選擇。由于以往的設計主要是通過兩種方式：通過數(shù)字電路和模擬電路設計、基于單片機的設計。現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計人員應該把 VHDL 語言作為一種基礎知識來學 習，并要求能夠熟練地使用 EDA的設計工具。 第五， VHDL 開發(fā)的產品上市時間快，成 本低： VHDL 語言的設計將大大提高數(shù)字單片化的設計實現(xiàn)速度，它使設計描述快捷，方便，使設計的快速復制簡便易行， VHDL 和可編程邏輯的組合作為一類強有力的現(xiàn)場集成設計方式，將為設計者產品的上市帶來創(chuàng)紀錄的速3 度。 第三， VHDL 可移植性： VHDL 的可移植性允許設計者對需要綜合的設計描述進行模擬，在綜合前對一個數(shù)千門的設計描述進行模擬，可以節(jié)約設計者可觀的時間，在這時發(fā)現(xiàn)設計上的瑕疵，就能夠在設計之前給予糾正，因為 VHDL 是一個標準語言，故 VHDL 的設計 描述可以被不同的工具所支持，可以從一 個模擬工具移植到另一個模擬工具，從一個綜合工具移植到另一個綜合工具，從一個工作平臺移植到另一個工作平臺去執(zhí)行。 第一， VHDL 功能強大，靈活性強： VHDL 具有功能強大的語言結構，可用簡潔明確的代碼描述來進行復雜控制邏輯的設計，并且它為了有效控制設計的實現(xiàn)，它還具有多層次的設計描述功能，支持設計庫和可重復使用的元件生成，它還支持階層設計，并提供模塊設計的創(chuàng)建， VHDL 是一種設計，模擬，綜合的標準硬件描述語言。上述設計過程除了系統(tǒng)行為和功能描述以外，其余所有的設計過程幾乎都可以用計算機來自動地完成，也就是人們所謂的電子設計自動化，這樣大大地縮短了系統(tǒng)的設計周期，以適 應當今品種多，批量小的電子市場的需求，提高產品的競爭能力。s development software Quarts II. By the software platform for the digital circuit design and simulation method, elaborated VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) highspeed integrated circuit hardware description language, some characteristics and grammatical structures introduced the basic principles of automatic vending machine , system ponents and major functions, and analyzed and discussed using VHDL language development vending machine system design flow. The design uses VHDL hardware description language design methods core of the system hardware circuit procedures, the Quartus II software platform to pile and simulation. The article first outlines the vending machine system development status as well as the meaning and characteristics of the VHDL language, then introduces the vending machine design requirements, design ideas, and gives the overall design diagram, through analysis and design to write VHDL source code , the code in the Quartus II software platforms piled simulation, waveform basically meet the design requirements. The finished product selection system has a vending machine, coin handling, shipping give change, unusual coin and other ma