VHDL自动售货机

学号20080603050140密级公开兰州城市学院本科毕业论文基于VHDL语言的自动售货机控制器的设计学院名称：培黎工程技术学院专业名称：电子信息科学与技术学生姓名：赵君成指导教师：张妍讲师二〇一二年五月BACHELOR'SDEGREETHESISOFLANZHOUCITYUNIVERSITYBasedonVHDLlanguagevendingmachinecontrollerdesignCollege：SchoolOfBeiliEngineering&TechnologySubject：ElectronicinformationscienceandtechnologyName：ZhaoJunchengDirectedby：ZhangYanLecturerMay2012郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：I摘要本设计运用VHDL语言编写一个自动售货机的控制系统，实现了货物信息存储，进程控制，硬币处理，余额计算，显示等功能。运用QuartusⅡ进行仿真，并给出仿真波形和VHDL源程序，实现预定的功能。关键词：VHDL；自动售货机；QuartusⅡ6.0IIABSTRACTThisdesignusingVHDLlanguagewroteavendingmachinecontrolsystem,realisedthecargoinformationstorage,processcontrol,coinhandling,balancecalculation,displayandotherfunctions.QuartusⅡusingsimulation,andgivethesimulationwaveformandVHDLsourceprogram,realizingthefunctionofthereservation.Keywords:VHDL；vendingmachines；QuartusⅡ6.0目录第1章绪论1.1引言............................................................................11.2自动售货机的历史、现状和前景.............................................11.2.1自动售货机的历史........................................................11.2.2自动售货机的发展现状...................................................21.2.3自动售货机的发展前景...................................................21.3EDA技术.......................................................................21.4VHDL语言概述................................................................3第2章自动售货机控制系统的实现2.1设计任务、主要内容及关键技术.............................................42.1.1设计任务及其预定实现功能.............................................42.1.2主要内容..................................................................42.1.3关键技术..................................................................42.2自动售货机工作原理..........................................................42.3自动售货机系统总体框图（如图2.1）......................................52.3.1控制系统中各功能模块...................................................5第3章自动售货机VHDL程序与仿真3.1自动售货机VHDL程序.......................................................63.2程序仿真.......................................................................63.2.1仿真软件QuartusⅡ简介..................................................63.2.2系统仿真图................................................................7结论..................................................................................12参考文献...........................................................................13致谢..................................................................................15附录..................................................................................161第1章绪论1.1引言自动化、机械化是信息时代发展的必然产物，许许多多的原本需要人力来完成的任务都在被机器取代，自动售货机就是解放人类劳动力的发明之一。随着科技的发展及人们生活水平的提高，自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需求。通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚，快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的现代社会追求高品质生活的需要[1]。自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车站、码头、繁华街道等公共场所的布设能够美化亮化城市环境，方便群众生活，已经成为城市各角落的一道亮丽风景线。自动售货机已在国内普及，并成为城市现代文明程度的一种象征性标志。因为有需求，所以才有市场，这就是本设计的最大意义所在。这是我们将书本中知识运用到生活中的开端，尽管存在许多的不完善和稚嫩的地方，但对于我们学生来说，却是一次很不寻常的体验。学有所用的感觉也让我在进行设计的时候倍受激励，从而最大程度的投入到本次设计中来。1.2自动售货机的历史、现状和前景自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。1.2.1自动售货机的历史自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机[2]。17世纪，英国的小酒吧里设有了香烟的自动售货机。在自动售货机历史的长河中，日本开发出实用型的自动售货机，那是在进入本世纪后的事。日本第一2台自动售货机是1904年问世的“邮票明信片自动出售机”，它是集邮票明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。自动售货机的真正普及是在第二次世界大战以后。50年代，“喷水型果汁自动售货机”大受欢迎，果汁被注入在纸杯里出售。后来，由于美国的饮料大公司进入日本市场，1962年，出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。1967年，100日元单位以下的货币全部改为硬币，从而促进了自动售货机产业的发展[3]。1.2.2自动售货机的发展现状从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物[4]。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械[5]。从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。1.2.3自动售货机的发展前景现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行[6]。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约10－15%的电力。进入21世纪，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。1.3EDA技术EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，是一种以3计算机为基础的工作平台；是利用电子技术，计算机技术，智能化技术等多种应用学科的最新成果，开发出的一整套电子CAD（计算机辅助设计）软件；是一种辅助电子设计工程师从事电子元件产品和系统设计的综合技术[7]。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作[8]。1.4VHDL语言概述VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，超高速集成电路硬件描述语言）是硬件描述语言的一种，对系统硬件的描述功能很强而语法又比较简单[9]。诞生于1982年，1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分[10]。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。目前，VHDL作为IEEE的工业标准硬件描述语言，得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域已经成为事实上通用硬件描述语言。4第2章自动售货机控制系统的实现2.1设计任务、主要内容及关键技术2.1.1设计任务及其预定实现功能设计一个自动售货机系统，可以实现货物信息存储，进程控制，硬币处理，余额计算，显示等功能。具体功能如下：（1）存储物品的种类、单价、数量（2）投入硬币数量及金额的累加（3）扣除购买物品价格后余额（4）显示金额及计