自动售货机电路EDA课程设计

***设计要求：

1、待售物品价格1元、2元、3元、五元；

2、只接受1元、5元、10元币值；

3、机内存有1元零钱无限；

4、投入钱币之前认为售货机为空闲状态；投入钱币后需要按下物品标签吐出商品；

5、自动找零。

ＥＤＡ课程设计

题目 _____自动售货机电路_________

院（系）电子工程与电气自动化学院

专业电子信息工程

学生姓名XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

学号XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

指导教师XXX 职称讲师

完成日期：2013年6月18日

自动售货机电路

摘要

自动售货机（Vending Machine，VEM）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。能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。

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。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。

而自动售货机电路是自动售货机的基础，一个好的自动售货机电路可以让自动售货机更好的提高工作效率，而且在这个以节约能源为主题的社会，有效的工作电路可以更加有效的节约能源，更好地促进资源节约型和环境友好型社会发展。从而自动售货机也将进一步向能源节约和智能化的方向发展。

关键词：自动售货机；电路；节约型社会

The vending machine circuit

Abstract

The vending machine is automatic delivery can invest the money according to the machine. The vending machine is a commonly used commercial automation equipment, it is not affected by time, place restrictions, can save manpower, convenient transactions. Is a new form of retail business, also known as the 24 - hour Mini supermarket.Can be divided into three types: drink vending machine, food vending machines, automatic vending machine.

From the development trend of the vending machine, it is due to the emergence of labor-intensive industrial structure to the product technology intensive social change. Changes in mass production, mass consumption and consumption patterns and sales environment, requirements for the emergence of new distribution channels; and the relative supermarket, department store shopping center, new distribution channels, labor costs are rising; in addition, restricting the shopping convenience factors such as the limitation on site, vending as a necessary machine will emerge as the times require.

And the vending machine circuit is the basis of the vending machine, a good automatic vending machine circuit allows the vending machine can increase the work efficiency, but also in the theme of energy conservation society, work efficient circuit can effectively save energy, promote resource-saving and environment-friendly society development. In order to promote the vending machines will also be further saving resources and energy and high functional direction.

Key Words：ventor；circuit；conservation-oriented

society

目录

摘要 (1)

引言 (4)

一．自动售货机电路工作原理 (5)

1.投币模块 (5)

2.选择商品模块 (5)

3.找零提取商品模块 (5)

二．基于Quartus设计的自动售货机电路相应模块 (6)

1.Quartus设计投币模块 (6)

2.Quartus设计选择商品模块 (8)

3.Quartus设计找零提取商品模块 (10)

三．自动售货机总体电路 (12)

1.自动售货机电路原理图 (13)

2.自动售货机电路波形 (13)

3.自动售货机电路相应功能及原理介绍 (15)

引言

自动售货机（Vending Machine）起源于公元前215年的古埃及，当时用于人们在神庙里用金币购买圣水。19世纪70年代，自动售货机在美国、日本迅猛发展，如今已成为世界上最大的现金交易市场。作为一种前卫的零售方式，自动售货机已在45个国家广泛普及。据统计，日本平均每23人就拥有一台自动售货机，美国平均每40人拥有一台自动售货机，美国自动售货机的零售营业额高达293亿美元，日本每个消费者每年在自动售货机上的消费金额达5.5元。全世界每年通过自动售货机销售商品的总额已达2000亿美元。

近些年，随着我国商品市场的不断繁荣和城市现代化程度的不断提高，自动售货机也已悄然步入了我国的大中城市。自动售货机在北京、上海、大连、沈阳、西安开始出现，成为不少年轻人时髦的购物选择。在国家相关政府部门的大力支持下，中国的自动售货机产业以超常规的速度迅猛发展，并带动了一批新的服务业、物流运输配送业的快速发展，丰富了中国的商业产业结构，开创了一个全新的自动销售和自助服务时代。

自动售货机电路是自动售货机的核心部件，是自动售货机的工作原理，可以有效的提升自动售货机的质量和用户的体验，让更多的人来接受这个方便的无人购物设备，有效的减少劳动力和成本支出。

一．自动售货机电路工作原理

自动售货机电路是一种自动化的购物平台电路，电路可以分为3个模块，分别为：投币模块、选择商品模块和找零提取商品模块。

1.投币模块

当某人要用自动售货机进行购物时，先投入相应的钱币。电路应对所投入的钱币进行识别和分析记录，而本自动售货机只接受1元、5元和10元人民币，其他面值机器不予接受。该模块将已接受的钱币识别出该为多大面值，记录之后送入购买模块，为用户购买商品和找零做准备。

2.选择商品模块

当用户投入钱币后，会进行商品的选择，本机器只提供1元、2元、3元和5元的各类商品，并且各种价位的商品都有相应的按钮。用户选择了某一种商品，并按下相应的按钮，系统会识别出用户所选择的商品，记录所选商品的价位和其他信息，之后把它发送给找零提取商品模块。

3.找零提取商品模块

前面二个模块分别发送了用户投入钱币面值信息和所选商品信息。该模块先对用户投入钱币面值和所选商品面值进行比较，如果商品面值大于投入的钱币面值，机器将退还用户收投入的钱币。如果商品面值

小于等于投入的钱币面值，系统会为用户提取出所需要的商品并找零。二．基于Quartus设计的自动售货机电路相应模块

使用Quartus来设计仿真自动售货机电路，从而有效的实现自动售货机的各项工作，达到机器所需要的各项指标。

1. Quartus设计投币模块

1.1．使用Quartus的VHDL语言设计模块

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY CF IS

PORT(CLR,CLK,QIAN1,QIAN5,QIAN10:IN STD_LOGIC;

Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

KZ:OUT STD_LOGIC);

END CF;

ARCHITECTURE CF001 OF CF IS

BEGIN

PROCESS(CLK,CLR)

BEGIN

IF CLR='0' THEN

Q<="0000";

KZ<='0';

ELSIF RISING_EDGE(CLK) THEN

IF QIAN1='1' THEN

Q<="0001";KZ<='1';

ELSIF QIAN5='1' THEN

Q<="0101";KZ<='1';

ELSIF QIAN10='1' THEN

Q<="1010";KZ<='1';

END IF;

END IF;

END PROCESS;

END CF001;

1.2.模块实现的功能

该模块是用来计算用户投入的钱币面值，并把它转化为相应的数值进行输出，并传输给第三个模块。

1.3.模块仿真波形

图1

图2

图3

注：CLK为时钟信号；CLR为清零信号；QIAN1、QIAN5、QIAN10为输入钱币面值信号；Q为面值数值信号；KZ1为输出控制信号。

2.Quartus设计选择商品模块

2.1．使用Quartus的VHDL语言设计模块

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY CF2 IS

PORT(CLR,CLK,SP1,SP2,SP3,SP5:IN STD_LOGIC;

Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

KZ2:OUT STD_LOGIC);

END CF2;

ARCHITECTURE CF002 OF CF2 IS

BEGIN

PROCESS(CLK,CLR)

BEGIN

IF CLR='0' THEN

Q<="0000";KZ2<='0';

ELSIF RISING_EDGE(CLK) THEN

IF SP1='1' THEN

Q<="0001";KZ2<='1';

ELSIF SP2='1' THEN

Q<="0010";KZ2<='1';

ELSIF SP3='1' THEN

Q<="0011";KZ2<='1';

ELSIF SP5='1' THEN

Q<="0101";KZ2<='1';

END IF;

END IF;

END PROCESS;

END CF002;

2.2.模块实现的功能

该模块实现用户在投完钱币之后，进行商品选择，用户选择某种商品，该模块记录并把它转化为相应的数值，送入第三个模块。并通过KZ2来控制第三模块的开启，使其在第二个模块接收到输入信号时，使第三模块的使能端有效。

2.3.模块仿真波形

图4

图5

图6

图7

注：CLK为时钟信号；CLR为清零信号；SP1、SP2、SP3、SP5为输入商品面值信号；Q为商品面值数值信号；KZ2为输出控制信号。

3.Quartus设计找零提取商品模块

3.1.使用Quartus的VHDL语言设计模块

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY CF3 IS

PORT(CLR,CLK:IN STD_LOGIC;

QIAN,SP:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

ZL,SPC:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

KZ3:OUT STD_LOGIC);

END CF3;

ARCHITECTURE CF003 OF CF3 IS

SIGNAL JC:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

BEGIN

PROCESS(CLK,CLR)

BEGIN

JC<=QIAN-SP;

IF CLR='0' THEN

ZL<="0000";

SPC<="0000";

KZ3<='0';

ELSIF RISING_EDGE(CLK) THEN

IF QIAN="0001" AND SP/="0001" THEN

ZL<=QIAN;

SPC<="0000";

KZ3<='1';

ELSE

ZL<=JC;

SPC<=SP;

KZ3<='1';

END IF;

END IF;

END PROCESS;

END CF003;

3.2.模块实现的功能

该模块是用于实现对之前处理的数据进行接受，对其进行相应的计算，比较钱币面值和商品面值大小，计算找零面值和提取商品。并进行找零和为用户提取商品等服务。

3.3.模块仿真波形

图8

图9

图10

注：CLK为时钟信号；CLR为清零信号；QIAN（QIAN0、QIAN1、QIAN2、QIAN3）为输入钱币面值数据信号；SP（SP0、SP1、SP2、SP3）为输入商品面值数据信号；KZ3为输出控制信号。

三．自动售货机总体电路

对之前的三个模块进行相应的电路连接，从而实现自动售货机的各项功能，完成自动售货机电路。

1 自动售货机电路原理图

图11 2 自动售货机电路波形

图12

图13

图14

图15

3. 自动售货机电路相应功能及原理介绍

先对其钱币项进行输入，投币模块进行接受并不断的输入钱币面值的相应数值，之后用户进行商品选择，并按下所需商品的按钮。这时选择商品模块不断输出用户所选商品对应面值的数值，并通过KZ2把找零提取商品模块的CLR拉为高电平，已激活该模块。从而使找零提取商品模块读取钱币面值数据和商品面值数据。现对二者进行比较，如果钱币面值小于商品面值，那么系统会找零用户投入的钱币，并不提取用户所选择的商品。如果钱币面值大于等于商品面值，模块会计算出相应的找零数和提取相应的物品。在找零提取商品模块被激活其KZ3输出信号1，通过2个D触发器使其延迟2个周期，并通过在其

2个周期（在真实情况下应当多个周期来完成工作）完成系统找零和提取商品等工作。并在2个周期后KZ3的信号对投币模块和选择商品模块的CLR值0，使其二个模块全部清零。在商品选择模块清零后KZ2会输出0信号，使找零提取商品模块CLR值0清零。系统重新回到闲置状态，等待下一次的用户输入。