基于fpga的自動售貨機設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 /O1121I/O2136I/O3153I/O4167I/O1222I/O2237I/O3254I/O4371I/O1323I/O2338I/O3358I/O4472I/O1424I/O2439I/O3459I/O1525I/O2547I/O3560I/O1627I/O2648I/O3661FLEX 10K10主要由84個引腳組成，： 各引腳對應(yīng)的引腳名稱 時鐘發(fā)生器自動售貨機的控制系統(tǒng)需要一個時鐘信號，我們選用的是6MHz的時鐘信號。其中用兩個振蕩器以及兩個電阻可以完成我們所需要的設(shè)定。圖 時鐘發(fā)生器 電源電路日常所用到的電源為220V電壓的電源，但是本課題中自動售貨機所需要的電壓為5V，因此我們需要設(shè)定一個變壓電路來完成所需的電壓。在這部分電路我們用到了一個變壓器，一個整流橋，一個濾波電路，一個穩(wěn)壓器完成為5V電壓的電源。 電源電路 鍵盤的設(shè)計為了完成購物自動售貨機必須有購物鍵，本課題所要求的是五個按鍵，其中四個是商品選擇鍵（熱狗，飲料，漢堡，雙層漢堡），剩下的一個按鍵為初始按鍵。關(guān)于輸入按鍵的信號發(fā)生情況將在下文中的軟件系統(tǒng)設(shè)計中闡述，這里就不多敘述，按鍵選用的是SW_PB。圖 選擇鍵的設(shè)計 下載驅(qū)動器以及外擴存儲器電路設(shè)計自動售貨機需要跳電存儲功能，因此需要在FPGA芯片外接一個存儲器，另由于控制器需要下載驅(qū)動，因此需要外接一個驅(qū)動下載以及外接存儲器。此裝置能夠順利完成下載驅(qū)動以及跳電存儲功能。圖 下載驅(qū)動與外接存儲器 顯示器設(shè)計自動售貨機需要一個顯示燈，當(dāng)購物結(jié)束后顯示器顯示找零錢數(shù)額。對于顯示器的顯示數(shù)字情況，將在下文軟件系統(tǒng)中的顯示模塊進(jìn)行闡述。圖 顯示器 硬件電路圖本論文的重點在于對控制系統(tǒng)的設(shè)計，因此，我們只關(guān)注控制信號以及信號發(fā)生后出現(xiàn)的結(jié)果，對于自動售貨機的電動機不做太多的討論。自動售貨機的硬件電路圖見附錄。4 軟件系統(tǒng)設(shè)計軟件系統(tǒng)分為總體思想與模塊的分類。 設(shè)計思想 功能要求（1）該系統(tǒng)能完成對貨物信息的存儲、進(jìn)程控制、錢幣處理、余額計算和顯示功能。 （2）自動售貨機能夠銷售4種商品：熱狗（1元），漢堡包（4元），雙層漢堡包（8元），飲料（3元）數(shù)量無限。自動售貨機允許投入1元，2元，5元硬幣：當(dāng)總幣值等于顧客需要的商品單價時，機器送出需要的商品：若總幣值大于顧客需要的商品單價時，機器除提供所需商品外，并將余幣退出；若總幣值小于顧客需要的商品單價時，機器退出顧客投入的硬幣。設(shè)機器內(nèi)1元和2元的找零硬幣無限。（3）如果投入的硬幣達(dá)到或大于所購商品的價格，自動售貨機會發(fā)出一個指示信號使接受硬幣的裝置不再接收新的硬幣。（4）每次投幣的時間有限制，不得超過30秒，在時間到時，總幣值不足顧客購買的商品單價時，自動售貨機按不足錢數(shù)處理，退還全部硬幣。或者在設(shè)定時間內(nèi)，總幣值不足顧客購買的商品單價時，若需要取消交易則可按取消鍵，售貨機按不足錢數(shù)處理，退還全部硬幣。（5）當(dāng)顧客完成一次購買后或按錯按鈕后，需要設(shè)置一個重新開始按鈕，使整個系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。（6）顧客一次只能購買一種商品的一個，若需要更多商品，需要重復(fù)操作。 總體思想自動售貨機包括四個商品，依據(jù)四種商品分別設(shè)為四個按鈕，A1,A3,A4,A8。當(dāng)顧客選擇其中的一種商品時，售貨機發(fā)送出一個信號按鈕不再生效，用一個LED燈顯示。設(shè)置三個按鈕：a1,a2,a5來表示投入的硬幣是1元、2元、5元。當(dāng)顧客投入的硬幣大于或等于售價時將不再接受硬幣，用一個LED燈顯示。當(dāng)顧客確定某種商品且投入了足額的硬幣，投幣時限到時，投幣窗口找零，用七段顯示管顯示找零數(shù)，同時送出商品，指示燈out亮。 控制狀態(tài)的設(shè)計此售貨機分為三種狀態(tài)，每一個狀態(tài)能完成一定得功能：初始狀態(tài)，投幣狀態(tài)，找零狀態(tài)。（1）初始狀態(tài)：當(dāng)售貨機通電后進(jìn)入初始狀態(tài)，顧客購買時，可根據(jù)選擇xuan_rg,xuan_yl,xuan_hb,xuan_schb鍵購買商品，從而進(jìn)入下一狀態(tài)。當(dāng)顧客購買錯誤或不再購買時按下start重新進(jìn)入初始狀態(tài)。（2）投幣狀態(tài)：在這個狀態(tài)時xuan_rg,xuan_yl,xuan_hb,xuan_schb鍵失效。投入錢（1元，2元，5元），當(dāng)投入硬幣等于或者超過商品價格時進(jìn)入下一狀態(tài)。投幣時間為30秒超過30秒，售貨機拒絕接受錢幣。 （3）找零狀態(tài)：投幣結(jié)束，售貨機自動判別總錢數(shù)，若在時限到來之際，總錢數(shù)少于顧客所需商品的單價，則退出錢幣，用LED顯示退錢數(shù)。若大于或等于商品數(shù)則通過控制系統(tǒng)找零，用LED顯示找零數(shù)，送出商品。出貨找零，表示一次工作已經(jīng)結(jié)束，等待下一個信號到來，進(jìn)行新的售貨。 設(shè)計流程圖是是否否否是一元貨物2元貨3元貨投幣計算金額金額物價繼續(xù)投幣確認(rèn)購買出貨找零退幣結(jié)束4元貨開始圖 流程圖 模塊分類此售貨機模塊包括：投幣處理模塊，商品選擇模塊，投幣模塊，分頻模塊，控制器模塊，計時模塊，LED燈顯示模塊，找零模塊，出貨模塊。圖 模塊示意圖 投幣模塊自動售貨機能夠自動計算投入的錢幣數(shù)目，需要提供一個寄存器來記錄并保存投入的總幣值。此模塊有六個輸入信號以及兩個輸出信號：qian1,qian2,qian5為不同數(shù)額錢幣輸入信號；en1為主控模塊所發(fā)出的信號，當(dāng)en1信號為1的時候，投幣模塊開始工作；reset為恢復(fù)初始信號，當(dāng)reset信號為1 的時候投幣模塊不進(jìn)行工作；en為給計時器的輸出信號，當(dāng)en為1的時候計時器開始工作；bi為輸出的錢幣數(shù)目。投幣模塊的作用相當(dāng)于一個計數(shù)的寄存器，在清零的狀態(tài)下可以準(zhǔn)確的計算投幣數(shù)額，記錄并保存總幣值。圖 . 投幣模塊投幣模塊主要程序如下：library ieee。use 。entity toubi is port (a1,a2,a5,en1,clk,reset:in std_logic。 bi :out integer range 0 to 15。 en: out std_logic)。 end toubi。architecture a of toubi issignal state:integer range 0 to 1。beginprocessvariable qian:integer range 0 to 15。beginwait until clk=39。139。and clk39。 event。if reset=39。139。 then state=0。bi=0。qian:=0。en=39。039。elsecase state iswhen 0=if en1=39。139。 then if a1 =39。139。 then state=1。bi=1。qian:=1。en=39。139。elsif a2=39。139。 then state=1。bi=2。 qian:=2。en=39。139。elsif a5=39。139。 then state=1。qian:=5。bi=5。en=39。139。end if。end if。when 1=if en1=39。139。 then if a1=39。139。 then qian:=qian+1。bi=qian。en=39。139。elsif a2=39。139。 then qian:=qian+2。bi=qian。en=39。139。elsif a5=39。139。 then qian:=qian+5。bi=qian。en=39。139。end if。end if。end case。end if。end process。end a。通過程序所得到的仿真圖如下所示：1 當(dāng)reset輸入為0，輸入5元，2元，1元時，輸出結(jié)果為7。： reset輸入為0時的仿真結(jié)果2 當(dāng)reset輸入為1時，輸入5元，2元，1元，bi輸出應(yīng)為0。：圖 reset輸入為1時的仿真結(jié)果 商品選擇模塊自動售貨機的商品選擇模塊，通過自動售貨機上的四個選擇按鍵完成商品選擇，在接收到對應(yīng)四個商品之一的一個選擇信號時進(jìn)行編譯，將被選擇的商品進(jìn)行編碼，輸入到主控模塊中，在主控模塊中與所接受的錢幣進(jìn)行對與計算。輸入信號為a1,a2，a3，a8。而xuan_rg,xuan_hb,xuan_yl,xuan_schb為四個輸出信號，與出貨模塊連接。reset 與en2信號來自主控模塊，當(dāng)reset為1時模塊進(jìn)入初始狀態(tài)，進(jìn)行選擇。當(dāng)en2為1時，商品可以進(jìn)行選擇，當(dāng)en2為0時，四個商品選擇鍵無效。 所示。圖 商品選擇模塊商選擇模塊主要程序如下：LIBRARY ieee。USE 。ENTITY yima ISPORT ( a1,a3,a4,a8,en2,reset : IN STD_LOGIC。xuan_rg,xuan_yl,xuan_hb,xuan_schb:OUT STD_LOGIC。 d: OUT integer range 0 to 8 )。END yima。ARCHITECTURE a OF yima ISBEGINprocess(a1,a3,a4,a8) beginif reset=39。039。 thenif a1=39。139。 and en2=39。139。 then d=1。xuan_rg=39。139。 xuan_yl=39。039。xuan_hb=39。039。xuan_schb=39。039。elsif a3=39。139。thend=3。xuan_yl=39。139。xuan_rg=39。039。xuan_hb=39。039。xuan_schb=39。039。elsif a4=39。139。 and en2=39。139。 then d=4。 xuan_hb=39。139。xuan_yl=39。039。xuan_schb=39。039。elsif a8=39。139。 and en2=39。139。 then d=8。xuan_schb=39。139。xuan_yl=39。039。xua