自动售货机课程设计

唐山学院《EDA技术》课程设计题目自动售货机控制器设计系(部)班级姓名学号指导教师年月日至月日共周年月日《EDA技术》课程设计任务书一、设计题目、内容及要求设计题目：《自动售货机控制器设计》设计内容：（1）设计一个自动售货机，此机能出售1元、5元、10元三种商品。出售哪种商品可由顾客按动相应的一个按键即可，并同时用数码管显示出此商品的价格；（2）顾客投入硬（纸）币的钱数也是有1元、5元、10元三种，但每次只能投入其中的一种币，此操作通过按动相应的一个按键来模拟，并同时用数码管将投币额显示出来；（3）顾客投币后，按一次确认键，如果投币额不足时则报警，报警时间3秒。如果投币额足够时自动送出货物（送出的货物用相应不同的指示灯显示来模拟），同时多余的钱应找回，找回的钱数用数码管显示出来；（4）顾客一旦按动确认键3秒后，自动售货机即可自动恢复到初始状态，此时才允许顾客进行下一次购货操作；（5）售货机还应具有供商家使用的累加卖货额的功能，累加的钱数要用数码管显示，显示2位即可。此累加器只有商家可以控制清零；（选作内容）（6）此售货机要设有一个由商家控制的整体复位控制；设计要求：（1）根据任务要求确定状态关系，画出状态转换图；（2）写出设计程序；（3）给出时序仿真结果；（4）最后要有设计总结；二、设计原始资料QuartusⅡ软件，EDA实验箱三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）课程设计说明书四、进程安排第一周：周1-周5查阅资料并编写程序，第二周：周1-周4上机调试程序并撰写课程设计说明书第二周：周5下午课程设计答辩并交设计说明书五、主要参考资料[1].VokneiA.Pedroni.《VHDL数字电路设计教程》.电子工业出版社，2008.5[2].潘松，黄继业.《EDA技术实用教程》（第二版）.科学出版社，2005.2[3].焦素敏.《EDA应用技术》.清华大学出版社，2002.4指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定指导教师签名：年月日目录1引言........................................................................................................................................12VHDL介绍.............................................................................................................................22.1硬件描述语言VHDL...................................................................................................22.2VHDL语言的特点........................................................................................................33QuartusII介绍........................................................................................................................43.1QuartusII软件介绍......................................................................................................43.2QuartusII软件界面介绍..............................................................................................43.2.1代码输入界面.....................................................................................................43.2.2编译界面.............................................................................................................53.2.3波形仿真界面.....................................................................................................54自动售货机控制器设计与仿真.............................................................................................74.1设计内容.......................................................................................................................74.2输入与输出说明...........................................................................................................74.3状态转换图...................................................................................................................84.4程序及仿真波形分析...................................................................................................85引脚设定及下载分析...........................................................................................................185.1引脚设定.....................................................................................................................185.2程序下载.....................................................................................................................185.3结果分析.....................................................................................................................196设计总结...............................................................................................................................20参考文献..................................................................................................................................21附录..........................................................................................................................................22课程设计说明书-1-1引言VHDL的英文全名是VHSIC（VeryHighSpeedIntegratedCircuit）HardwareDescriptiongLanguage,翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，诞生于1982年。1987年底，VHDL被美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。目前，它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。利用VHDL语言设计自动售货机，使其实现自动售货，找零钱等功能，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易读性等优点。此程序通过下载到特定芯片后，可应用于实际的自动售货机系统中。本文基于FPGA开发系统，在QuartusII7.2软件平台上，完成了自动售货机控制器的设计和与仿真，并下载到试验箱进行硬件实现。首先，本文介绍了QuartusII7.2软件的基本使用方法和VHDL硬件描述语言的特点，采用VHDL硬件描述语言描述自动售货机控制器，完成对电路的功能仿真；在设计过程中，重点探讨了自动售货机控制器的设计思路和功能模块划分；然后，初步探讨了电路逻辑综合的原理，该软件对自动售货机控制器电路进行了逻辑综合；最后，使用EDA实验开发系统进行电路的下载和验证，验证结果表明设计的自动售货机控制器完成了预期的功能。课程设计说明书-2-2VHDL介绍2.1硬件描述语言VHDLVHDL是一种硬件描述语言，它可以对电子电路和系统的行为进行描述。硬件描述语言(VHDL)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。早期的硬件描述语言，如ABEL、HDL、AHDL，由不同的EDA厂商开发，互不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上不足，1985年美国国防部正式推出了高速集成电路硬件描述语言VHDL，1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEE-STD-1076)。传统的硬件电路设计方法是采用自下而上的设计方法，即根据系统对硬件的要求，详细编制技术规格书，并画出系统控制流图；然后根据技术规格书和系统控制流图，对系统的功能进行细化，合理地划分功能模块，并画出系统的功能框