搜索
基于FPGA的自动售货机控制系统设计数字系统课程设计--基于FPGA的自动售货机组长：师楠（04010512）组员：徐璇（04010505）基于FPGA的自动售货机控制系统设计一、设计要求：功能描述：用于模拟自动售货机的工作过程，完成自动售货功能。功能要求：（1）售货机有两个进币孔，可以输入硬币和纸币，售货机有两个进币孔，一个是输入硬币，一个是输入纸币，硬币的识别范围是1元的硬币，纸币的识别范围是5元，10元，20，50元，100元。乘客可以连续多次投入钱币。（2）顾客可以选择的商品种类有16种，价格分别为1-16元，顾客可以通过输入商品的编号来实现商品的选择。即有一个小键盘（0-9按键）来完成，比如输入15时要先输入1，再输入5。（3）顾客选择完商品后，可以选择需要的数量。然后可以继续选择商品及其数量，每次可以选择最多三个商品。然后显示出所需金额。顾客此时可以投币，并且显示已经投币的总币值。当投币值达到或超过所需币值后，售货机出货，并扣除所需金额，并找出多余金额。在投币期间，顾客可以按取消键取消本次操作，钱币自动退出。二、课题分析1）进行购物时，顾客依次选择商品种类和对应的商品数量。一共有16种商品，编号分别为1-16，顾客通过（0-9按键）小键盘输入商品编号和对应的商品数量。若顾客继续选择商品则按下“继续购物”按钮，继续选择下一商品的种类和数量。最多可以选择三种商品，每种商品最多可选择三个。若在商品选择过程中顾客按下“取消”按钮，则回到初始化状态，顾客重新进行选择。2）完成选择后，自动售货机显示所需金额，编号1-16的商品价格分别为1-16元。顾客根据所需金额继续投币，可以连续多次投入1元的硬币和5元，10元，20，50元，100元的纸币。当投币总额大于所需金额时，自动售货机出货并找出基于FPGA的自动售货机控制系统设计零钱。若在投币过程中顾客按下“取消”按钮，则自动售货机自动退出顾客已经投入的钱币。3）根据按键的数值范围（0-9）和商品数量（1-3）的选择范围，设置三个端口，分别用于接收商品编号的个位（4位）、商品编号的十位（4位）、商品数量（2位）。若顾客在商品选择的过程中，选择了三种以上商品或三个以上的个数，则系统不对其作出反应。4）附加功能：管理人员按下reset按钮后，系统重置。默认每种商品机内存货15个，系统进入初始化状态后会自动显示商品剩余库存。三、系统运行流程：开始reset=1YNpre_stateinitial_state输入商品编号输入次数小于3输入商品数量cancel=1计算商品总额total_priceYNYNitem_statequantity_state基于FPGA的自动售货机控制系统设计计算商品剩余库存并输出continue=1输出total_pricecancel=1投币couterchange_out=countercountertotal_pricecancel=1change_out=countercountertotal_pricecancel=1change_out=counter计算找零额输出货物、找零NYNYNYYNYNYNquantity_statemoney_statecompare_statechange_statefinish_state基于FPGA的自动售货机控制系统设计四、程序调试编译通过，如图所示：五、波形仿真：在创建的波形仿真文件中，添加所有输入输出端口进行仿真。时钟周期设定为10ns，测试系统的所有功能是否正常。管理员将reset置1；第一次：购买11号商品3件，投入三枚一员硬币，一张一百元纸币；基于FPGA的自动售货机控制系统设计基于FPGA的自动售货机控制系统设计第二次：购买01号商品1件，continue，购买10号商品2件，continue，购买13号商品3件；投入一张五十纸币，一张十元纸币；基于FPGA的自动售货机控制系统设计第三次：购买03号商品2件，cancel；基于FPGA的自动售货机控制系统设计第四次：购买16号商品2件；投入一张五十纸币；cancel；基于FPGA的自动售货机控制系统设计六、附源代码libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_arith.all;useieee.std_logic_unsigned.all;----------*************************************----------------------entityAUTOSELLERis--实体port(--端口定义clk:instd_logic;--时钟continue,cancel,reset:instd_logic;--继续购物、取消、复位coin:instd_logic;--投入硬币cash:instd_logic_vector(4downto0);--投入纸币item0:instd_logic_vector(3downto0);--选货个位item1:instd_logic_vector(3downto0);--选货十位quantity:instd_logic_vector(1downto0);--货物数量one_out:outstd_logic_vector(4downto0);--找钱five_out:outstd_logic_vector(4downto0);ten_out:outstd_logic_vector(4downto0);twenty_out:outstd_logic_vector(4downto0);fifty_out:outstd_logic_vector(4downto0);hundred_out:outstd_logic_vector(4downto0);item0_out:outstd_logic_vector(7downto0);--出货种类item1_out:outstd_logic_vector(7downto0);item2_out:outstd_logic_vector(7downto0);quantity0_out:outstd_logic_vector(1downto0);--出货数量基于FPGA的自动售货机控制系统设计quantity1_out:outstd_logic_vector(1downto0);quantity2_out:outstd_logic_vector(1downto0);sum_out:outstd_logic_vector(9downto0);--商品总额累计输出available1_out:outstd_logic_vector(3downto0);--输出库存available2_out:outstd_logic_vector(3downto0);available3_out:outstd_logic_vector(3downto0);available4_out:outstd_logic_vector(3downto0);available5_out:outstd_logic_vector(3downto0);available6_out:outstd_logic_vector(3downto0);available7_out:outstd_logic_vector(3downto0);available8_out:outstd_logic_vector(3downto0);available9_out:outstd_logic_vector(3downto0);available10_out:outstd_logic_vector(3downto0);available11_out:outstd_logic_vector(3downto0);available12_out:outstd_logic_vector(3downto0);available13_out:outstd_logic_vector(3downto0);available14_out:outstd_logic_vector(3downto0);available15_out:outstd_logic_vector(3downto0);available16_out:outstd_logic_vector(3downto0));endAUTOSELLER;------------*************************************-----------------architecturebehaveofAUTOSELLERissignalprice:std_logic_vector(7downto0);--单个商品价格signalcounter:std_logic_vector(9downto0);--投币总额signaltotal_price:std_logic_vector(9downto0);--商品总额累计sharedvariablenumber1:std_logic_vector(3downto0);--暂存库存基于FPGA的自动售货机控制系统设计sharedvariablenumber2:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber3:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber4:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber5:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber6:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber7:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber8:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber9:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber10:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber11:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber12:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber13:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber14:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber15:std_logic_vector(3downto0);sharedvariablenumber16:std_logic_vector(3downto0);typestate_typeis(pre_state,initial_state,item_state,quantity_state,money_state,compare_state,change_state,finish_state);--定义一个类型state_type，且值为（……）signalstate:state_type;beginprocess(continue,clk,reset)variablechange:std_logic;--为1允许找钱variablechange_out:std_logic_vector(9downto0);--找钱总额暂存variableone_tmp:std_logic_vector(4downto0);--找钱数暂存variablefive_tmp:std_logic_vector(4downto0);variableten_tmp:std_logic_vector(4downto0);variabletw