北邮VHDL实验地铁

1、基于vhdl的地铁自动售票系统设计 班级：xxxxxxx姓名：xxxxxx 学号：xxxxxxxxx 班内序号：15 日期：2012.11.11 1、 实验要求1.地铁票价统一为每张两元，可以投入币值为1元、5元和10元三种币种进行购票。2.能够开机自检，检验显示器件正常。3.通过按键开关btn输入购票张数和投入的人民币张数并恰当显示相应信息。4.设置适当的声音提示或显示提示表示取票和找零。5.一次购票成功后系统能够恰当地转入下一次购票等待状态。6.系统能够复位。二、系统设计3、 仿真波形及分析售票系统上电后首先进行复位(reset=1),然后等待乘客选择票数(tn=0-7) 。在选票完成后,

2、 系统输出报警信号 (moneyinputalarm=1), 提醒乘客进行投币。之后系统对于乘客投入的纸币进行识别，识别范围是1元，5元，10元(money10,money5,money1),乘客可以连续多次投入钱币,系统自动进行累加。当投入的钱币未达到所需金额时，报警信号仍然继续维持(moneyinputalarm=1)，提醒钱不够，需要继续投入钱币。当投入的钱币达到所需金额时，报警信号取消(moneyinputalarm=0),售票机自动出票(tout=1) 。如果投入的钱币有余, 系统自动计算余额 (rmoney) 。本次交易结束，系统自动进入选站状态等待下一次的交易。在投币期间，如果乘

3、客按复位键(reset=1)取消本次操作，钱币自动退出。4、 源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity adddiv is port( bt:out std_logic_vector(5 downto 0); reset:in std_logic; - 系统复位信号 clk:in std_logic; - 系统时钟 tn:in std_logic_vector(6 downto 0); - 所购票数 money10:in std_logic; - 投币10元 mone

4、y5:in std_logic; - 投币5元 money1:in std_logic; -投币1元 moneyinputalarm:out std_logic; - 投币不足报警信号 tout : out std_logic;- 出票 led:out std_logic_vector(6 downto 0); state:out std_logic_vector(2 downto 0) - 系统状态指示 ); end adddiv;architecture behave of adddiv iscomponent div_2k - 2000分频器，用来使7段数码管闪烁port(clk_in:

5、 in std_logic; clk_out: out std_logic);end component;component div_50m -50分频器，用来处理投币按键port(clk_in_50m: in std_logic; clk_out_50m: out std_logic);end component; signal cnt6:integer range 0 to 5; - 扫频使6个七段数码管轮流亮的信号 signal tmplight:integer range 0 to 9; - 控制所有数码管显示的信号 constant numh:integer:=0; - 票数显示高位

6、 signal numl:integer range 0 to 9; - 票数显示低位 signal pmoneyh:integer range 0 to 2; - 所付钱数显示高位 signal pmoneyl:integer range 0 to 9; - 所付钱数显示低位 constant rmoneyh:integer:=0; - 找钱显示高位 signal rmoneyl:integer range 0 to 9; - 找钱显示低位 signal clk_tmp: std_logic; 2000m分频输出 signal clk_money: std_logic;type ff is

7、(selticket,inputcoin,givechange) ; - 定义系统转换状态 (选站, 选票, 投币, 出票, 找零) begin u1:div_2k port map(clk_in=clk,clk_out=clk_tmp); u2:div_50m port map(clk_in_50m=clk,clk_out_50m=clk_money);main: process(reset,clk_money) variable next_state: ff:=selticket; variable tmoney,pmoney,rmoney,num: integer range 0 to

8、20; - 车票总额,投币总额,找零总额 begin if clk_moneyevent and clk_money= 1 then case next_state is when selticket = - 选择票数 tout=0; moneyinputalarm=0; numl=0; pmoneyh=0; pmoneyl=0; rmoneyl=0; num:=0; tmoney:=0; pmoney:=0; rmoney:=0; - 初始化清零 state tmoney :=2; - 计算票价 num:=1; when 0100000 = tmoney :=4; - 计算票价 num:=2

9、; when 0010000 = tmoney :=6; - 计算票价 num:=3; when 0001000 = tmoney :=8; - 计算票价 num:=4; when 0000100 = tmoney :=10; - 计算票价 num:=5; when 0000010 = tmoney :=12; - 计算票价 num:=6; when 0000001 = tmoney :=14; - 计算票价 num:=7; when others =null; end case; numl0) then next_state := inputcoin; - 选票结束,进入投币状态 else

10、next_state := selticket; - 未选票,停留在选票状态 end if ; end if; when inputcoin = - 进行投币 state=010; if (money10=1) then pmoney:=pmoney+10; -计算已付的款 end if; if (money5=1) then pmoney:=pmoney+5; end if; if (money1=1) then pmoney:=pmoney+1; end if; if pmoney10 then -把已付的款转换成七段数码管显示的高低位 pmoneyh = 0; pmoneyl =pmon

11、ey; elsif pmoney20 then pmoneyh = 1; pmoneyl =pmoney-10; else pmoneyh = 2; pmoneyl =pmoney-20; end if; if (pmoneytmoney)then - 比较投币总额与车票总额 moneyinputalarm =1; -缺钱警告 next_state :=inputcoin; - 投币不足,继续进入投币状态 else moneyinputalarm - 余额找出 state0)then tout=1; rmoney :=pmoney-tmoney; else tout=0; end if ; r

12、moneyl - 其他任何情况,均回到选站状态 next_state := selticket; end case ; end if; end process main; show: process(clk_tmp) begin if clk_tmpevent and clk_tmp= 1 then -实现模6计数器 if cnt6 = 5 thencnt6 = 0;elsecnt6 bt = 011111 ; tmplight bt = 101111 ; tmplight bt = 110111 ; tmplight bt = 111011 ; tmplight bt = 111101 ;

13、tmplight bt = 111110 ; tmplight null ; end case ; -用6个数码管轮流输出 case tmplight is when 0 = led led led led ledledledled led led= 1111011;end case; end if; end process show;end behave;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity div_2k isport(clk_in:in std_logic; clk_o

14、ut:out std_logic);end div_2k; architecture a of div_2k issignal temp:integer range 0 to 1999;begin p1:process(clk_in)begin if clk_inevent and clk_in=1 then if temp=999 then clk_out=1; temp=temp+1; elsif temp=1999 then temp=0; clk_out=0; else temp=temp+1; clk_out=0; end if;end if;end process p1;end a

15、;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity div_50m isport(clk_in_50m:in std_logic; clk_out_50m:out std_logic);end div_50m; architecture b of div_50m issignal temp:integer range 0 to 49999999;begin p1:process(clk_in_50m)begin if clk_in_50mevent and clk_in_50m=1 t

16、hen if temp=24999999 then clk_out_50m=1; temp=temp+1; elsif temp=49999999 then temp=0; clk_out_50m=0; else temp=temp+1; clk_out_50m=0; end if;end if;end process p1;end b;5、 功能说明 本自动售票机系统共分3个状态：选票状态，付款状态，出票找零状态。在选票状态，用7个拨码开关分别表示17张票，选中后自动进入付款状态；用3个按键分别控制投币10元、5元、1元，且控制按键进程的时钟为25m分频，即每按键0.5s投入一张纸币。当投币

17、数小于应付票款数时，警报灯亮，当投币数大于应付票款数时自动进入出票找零状态，灯亮显示出票，系统自动计算找零数。当复位键按下时系统回到选票状态。与此同时，六个七段数码管分别显示票数、付款数、找零数。6、 元器件清单硬件：max ii epm1270t144c5软件：quartus ii 9.07、 故障及问题分析1.本实验处理的最关键问题是如何使6个七段数码管在同一扫频周期里显示不同状态里的变量值。经仔细研究七段数码管扫描静态显示实验发现，可以把所有需要显示的信号用一个中间变量tmplignt表示，并对扫描显示的进程“show”中的每个扫频脉冲分别把6个需要显示的变量赋予tmplight。2.起初处理按键时由于main进程和show进程用同一个时钟，造成当时钟频率过高是按键无法一次一次输入；而当时钟频率过低时又不能是数码管扫描显示达到视觉残留的效果。故最终分频两次，一个25m分频用以处理按键，一个2000