简易售货机的设计-数字逻辑课程设计报告

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石家庄经济学院

华信学院

数字逻辑课程设计报告

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题目简易售货机的设计

姓名

学号

班号

指导老师

成绩

…

目录

1. 课程设计目的······························

2. 开发工具选择······························

3. 设计方案·······························—

4．模块描述································

5. VHDL实现································

6. 调试仿真································

7. 课程设计回顾总结···························参考文献································附录···································

@

）

.

1课程设计目的

（1）设计一个简易售货机，可销售巧克力（元）、纯净水（1元）、牛奶（元）、汉堡（2元）4种商品，数量无限。

（2）只能投入1元或5角硬币，如果投的钱数等于或则大于所购买的商品单价，则自动售货机会给出所购买的商品；如果投的钱数不够，自动售货机不做响应，继续等待顾客的下次操作。两个输出口分别输出购买的商品和找零，零币无限。

》

（3）有两个LED数码管显示已经投入的币值或找零数。顾客一次只能购买一种商品的一个，若需要更多商品，需要重复操作。

2开发工具选择

（1）硬件描述语言

简易售货机的设计采用了功能强大的VHDL语言，它具有很强的行为能力描述，设计方法灵活，可以支持库和模块设计方法。

（2）QuartusII软件开发工具

本设计采用的软件开发工具是美国的Altera公司的QuartusII，它支持多种设计输入方法，包括原理图输入、文本输入。

（3）EDA实验开发系统

{

本设计采用的EDA实验开发系统，主要用于提供可编程逻辑器件的下载电路及EDA实验开发的外围资源，供硬件验证用。

3设计方案

图 3-1状态转换图

4模块描述

（1）模块一：选择商品

分别有价格为元、1元、元和2元的商品，此自动售货机每一次售货时只能一次选择一种商品，当同时选择两种以上时，选择商品无效，重新进行商品选择。选择商品后，数码管显示所选商品价格。

（2）(

（3）模块二：投币

当选好商品后，开始投币。投币口只接受元、1元，投完币后，先有一个确认买商品的过程，若投了币但又不购买商品了，进入退钱的模块；若确认购买商品，则进入出货找零模块。

（4）模块三：退钱、出货找零

投币后取消购买，退回投入的硬币。

投完币，若大于等于商品价格，进入找零模块，两者做差，得到需要找零的钱。

5 VHDL实现

1．选择商品模块

（1）选择商品模块的元件图符

…

（2）选择商品模块的VHDL描述

LIBRARY ieee;

USE select_goods IS

PORT

(

reset,en,chocolate,water,milk,humberger : IN STD_LOGIC;

》

price : OUT integer range 0 to 20

);

END select_goods;

ARCHITECTURE arc1 OF select_goods IS

signal goods:std_logic_vector(3 downto 0);

,

goods<=chocolate&water&milk&humberger;

process(reset,en)

begin

IF reset='1' THEN

price<=0;

elsif en='1' then

case goods is

when "1000"=>price<=5;

'

when "0100"=>price<=10;

when "0010"=>price<=15;

when "0001"=>price<=20;

when others=>price<=0;

end case;

end if;

end process;

*

END arc1;

2.投币模块

（1）投币模块的元件图符

（2）投币模块的VHDL描述

LIBRARY ieee;

USE coin IS

|

PORT

(

reset,clk,en,coin5,coin10 : IN STD_LOGIC;

total :buffer integer range 0 to 30

);

END coin;

ARCHITECTURE arc1 OF coin IS

@

process(clk,reset)

begin

if (reset='1' and en='0') then

total<=0;

else

if clk' event and clk='1' then

if en='1' then

#

if coin5='1' then

total<=total+5;

elsif coin10='1' then

total<=total+10;

end if;

end if;

end if;

end if;

：

end process;

END arc1;

3．退钱、出货找零模块

（1）退钱、出货找零模块的元件图符

（2）退钱、出货找零模块的VHDL描述

LIBRARY ieee;

USE

USE

ENTITY control IS

PORT

(

clk, start,ok_buy,cancle_buy : IN STD_LOGIC;

prices,coins : IN integer range 0 to 30;

engoods,encoin,clrcoin,outgoods : OUT STD_LOGIC;

backcoins: OUT integer range 0 to 20

);

END control;

ARCHITECTURE arc1 OF control IS

type state_type is(salesgoods,incoins,outgoods_coin,back_coin); signal state:state_type;

BEGIN

process(start,clk)

begin

if start='1' then

state<=salesgoods;

elsif clk' event and clk='1' then

case state is

when salesgoods=>

if prices/=0 then

state<=incoins;

end if;

when incoins=>

if (coins>=prices and ok_buy='1') then

state<=outgoods_coin;

else

state<=back_coin;

end if;

when others=>

state<=salesgoods;

end case;

end if;

end process;

process(state,prices,coins)

begin

case state is

when salesgoods=>

engoods<='1';encoin<='0';clrcoin<='1';outgoods<='0';ba ckcoins<=0;

when incoins=>

engoods<='0';encoin<='1';clrcoin<='0';outgoods<='0';ba ckcoins<=0;

when outgoods_coin =>

if coins>=prices then

engoods<='0';encoin<='0';clrcoin<='0';outgoods<='1';back coins<=coins-prices;

else

engoods<='0';encoin<='0';clrcoin<='0';outg oods<='0';backcoins<=coins;

end if;

when back_coin=>

if coins>=prices and ok_buy='1' then

engoods<='0';encoin<='0';clrcoin<='0';outgoods<='1';backcoins<=coins-prices;

else

engoods<='0';encoin<='0';clrcoin<='0';outgoods<='0';backcoins<=coins;

end if;

end case;

end process;

END arc1;

)

6调试仿真

1．选择商品模块

说明：当en=1时，选择

prices=20。当en=0时，商品选择模块禁止工作， prices 保持不变。

?

2．投币模块

图 6-1选择商品模块的功能仿真波形图 图 6-2投币模块的功能仿真波形图

说明：当en=1时，投入一枚5角、一枚1元、一枚5角硬币，总币值为20即2元。

}

3．退钱、出货找零模块

图 6-3退钱的功能仿真波形图

说明：选择商品的价格prices为10，投入币值coins为20，当取消购买cancel_buy=1时，outgoods=0表示未出货，backcoins=20表示退回20?

~

图 6-4出货找零的功能仿真波

形图

说明：选择商品的价格，当确认购买ok_buy=1时，outgoods=1表示出货，backcoins=10表示找零10?

、

~

4.自动售货机整体结构图及调试仿真：

（1）自动售货机整体结构

图 6-5自动售货机整体结构

（2）仿真结果及说明：

图 6-6自动售货机仿真波形图

说明：

（1）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚1元硬币，coins=20,之后，选择取消购买，cancel_buy=1,outgoods=0表示未出货，outcoins=20表示退回

投入硬币2元。

（2）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚1元硬币，coins=20,之后，选择确认购买，ok_buy=1,outgoods=1表示出货，outcoins=5表示找零5角。（3）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚5角硬币，coins=15,之后，选择取消购买，cancel_buy=1,outgoods=0表示未出货，outcoins=15表示退回投入硬币元。

（4）选择milk,price=15,投入一枚1元硬币，coins=10,又投入一枚5角硬币，coins=15,之后，选择确认购买，ok_buy=1,outgoods=1表示出货，outcoins=0表示找零0元。7课程设计回顾总结

通过这次数字逻辑课程设计，我收获了很多：

在选择课题时，原以为并没有那么难，但是当进行设计时，才知道远远没有自己想象的那么简单。在进行退钱、出货找零模块的时候出现了很多错误，仿真结果不正确。在经过请教老师和同学讨论后，才将问题一一解决，最后调试出了正确的结果。

这次课程设计，使我对数字逻辑上课所学习的知识有了更深的巩固，对VHDL语言有了更深刻的理解，对QuartusII软件的使用更加熟练了，对VHDL语言的组成和一些基本语句的使用方法记得更加牢固。

经过这次课程设计，锻炼了我综合运用所学知识，发现问题，提出问题，分析问题，解决问题的能力，将所学到的理论与实际相结合。从而提高了自己实际动手和独立思考的能力，对以后的学习、工作、生活有很大的帮助。并且让我深刻体会到遇到问题不能灰心，要冷静下来仔细思考，一部分一部分的检查，成功就是在不断摸索着前进的过程中实现的。

8参考文献

《逻辑与数字系统设计》