EDA课设自动售邮票机

1、 辽宁工程技术大学 集成电路EDA技术课程设计报告 题 目 自动售票机的设计 指 导 教 师 李书艳 院（系、部） 电信学院 专 业 班 级 电子09-2班 学 号 0906040202 姓 名 陈磊 日 期 2012/6/19 1、 摘要 20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如

2、同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。 EDA设计是当代电子信息人才必须要掌握的一门技术，本次课程设计中我运用VHDL语言和Quaertus 软件完成了自动售邮票机的设计。着重介绍了VHDL语言的特点，在设计中体现了其基本原理、系统组成和主要功能；并分析讨论了用VHDL语言开发自动售货机系统的设计流程。最终完成的自动售货机系统具有投币处理、商品选择、购货撤销、异常退币、计算存货等主要功能。二、综述 VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。

3、除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。 本次课程设计将运用VHDL设计一款自动售邮票机，培养EDA操作技巧。设计目的：1巩固所学的专业技术知识； 2了解并掌握VHDL语言设计方法，具备初步的独立设计能力；3提高综合运用所学理论知识

4、、独立分析和解决问题的能力；4更好地将理论与实践相结合。设计要求： 有一个自动售邮票机，出售面值为6角和8角的邮票。售票机有1角，5角和1元三个硬币投放口，售票机每次只能售出一枚邮票。当所投硬币达到或者超过购买者所选面值时，售出一枚邮票，并找回零钱，售票机回到初始状态；当所投硬币不足邮票面值时，可以通过一个复位键退回所投硬币，售票机回到初始状态。三、方案设计与分析思路分析1、 题目分析： 因为售票机有3个投放口，而每次只能出售一枚邮票，所以如果要买6角，则购买方式有4种：0.1+0.5 0.5+1 1 0.1+1 购买8角的可能为以下4种：1 0.1+0.5+1 0.1+1 0.5+1（所投面

5、值达到购买面值就自动售出，注意投币顺序），如上分析顾客的无论是选择6角还是8角都最多能有4种行为能够购买。2、程序设计entity定义 我们定义了系统的输入/输出端口信号，考虑顾客只有4种操作行为，即投币、选择、确定与取消，所以定义以下系统输入信号。Reset： 系统内部设置给其他顾客重新操作的复位信号；Clk： 由外接信号发射器提供1024b/s的系统时钟信号;Ok buy: 购买确认的按键信号;Cancle: 购买取消的按键信号;Coin1： 投入1角硬币的动作按键Coin 5： 投入5角硬币的动作按键；Coin 10： 投入1元硬币的动作按键；Select 6： 选择6角邮票的按键信号;

6、Select 8: 选择8角邮票的按键信号;在设计中我们用LED灯的熄灭来表示系统的信号处理结果Led 6 ok： 灯亮显示还有6角邮票;Led 8 ok: 灯亮显示还有8角邮票;Led 6 sel： 灯亮显示6角邮票选择按键被按;与Led 8 sel只有一个灯亮，后按着优先；Led 8 sel： 灯亮显示8角邮票选择按键被按;与Led 6 sel只有一个灯亮，后按着优先；Led buy： 灯亮显示按了购买确认键；Led cancle： 灯亮显示按了购买取消键； Led one（1 to 8）： 8个LED，投入1个1角硬币亮一个LED; Led five（1 to 2）： 2个LED，投入1

7、个5角硬币亮一个LED;Led ten(1 to 1): 1个LED，投入1个1元硬币亮一个LED;Led one return: 8个LED , 以每秒4次的闪烁代表被推出的硬币；Led five renturn: 2个LED, 以每秒4次的闪烁代表被推出的硬币；Led ten return: 1个LED，以每秒4次的闪烁代表被推出的硬币：Led 6 out: 灯亮显示6角邮票已出货；Led 8 out： 灯亮显示8角邮票已出货；VHDL源代码：Library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use

8、ieee.std_logic_unsigned.all;use work my_pkg.all;-package including debouncecomponent-input and output pins declaractionentity vendor isport( reset：in std logic;-power reset to another buying.Clk:in std logic;ok_ in std logic;cancle in std logic;Coin-1：in std-logic; -按钮投入1角硬币coin_5：in std_ logic;-按钮投

9、入5角硬币 coin_10：in std_ logic; -按钮投入1元硬币select 6： in std_ logic;-:按钮选择6角邮票select 8： in std_ logic;-按钮选择8角邮票led 6 ok:out std_ logic;- 显示6角邮票可用led 8 ok: out std_ logic;- 显示8角邮票可用led 6 sel：out std_ logic; -显示6角邮票被选择led 8 sel: out std_ logic; led buy：out std_ logic;-显示确定购买led cancle：out std_ logic;-显示拒绝购买

10、led five： out std_ logic vector(1to0);-显示五角硬币个数led ten ：out std_ logic vector(0to0);Led one: out std-logic vector(0 to 7);led five return: out std_ logic vector(1to0);- 显示退出5角硬币led ten renturn:out std_ logic vector(0to0);Led one return ：out std-logic vector(0 to 7);led 6 out: out std_ logic; -显示6角邮票

11、出货led 8 out： out std_ logic; End.3、仿真分析设定ok_buy,cancel_buy与reset三个系统输入信号，可观察到系统输出信号led_ok,led_cancel与输出全局信号ok与cancel的波形，ok与cancel信号用来维持ok_buy与cancel_buy按键操作的状态。源代码-to check confiming or canceling buying ok or cancle block -input reset ok buy cancle buy -output led buy ok led cancel cancel begin pl：p

12、rocess（reset ok buy）-to maintain the confiming status begin if reset=1than ok=0 led buy =0els if rising dege（ok buy）then ok=1 led buy =1end if；end prcessp2 process（reset cancle buy）-tomaitain the canceling statusbeginif reset=1;then cancel=0；led_cancel<=0; elsif rising_edge(cancel_buy) then. canc

13、el<=1; led_cancel<=1; end if1. end process;end block; 3、 如3-1所示3-1确认与取消电路仿真图设定clk与reset等系统输入信号，以及输入全局信号cancel，total_amount_one,return_clk,6_out与8_to信号后，可以观察到系统输出信号led_one_return,led_five_return与输出全局信号money_ok的波形。另外，局部信号total_amount仅用来暂存投入硬币的总金额，并不输出到模块外，正常交易时的系统反应。如果操作期间按了取消键，则退币灯全亮，并立即退还所有硬币，

14、退币与找零源代码： -to check total am ount and decide returned coins and twinkle. -the leds. coin_returned:block. -input:clk_reset.total_amount_ten.total_amount_five.total_amount_one。 -return_clk.cancel. -6_out.diet_out. -output:money_ok.led_five_return.led_ten_return.led_one_return. -6_choice.diet_choice. s

15、ignal total_amount : integer range 0 to 15; begin process(reset.clk). begin if reset=1 then total_amount<=0; money_ok<=0; led_five_return<=(others=>0); led_ten_return<=(others=>0); elsif rising_edge(clk) then. total_amount<=total_amount_ten+total_amount_five+total_amount_one; if

16、 total_amount>=6 then money_ok<=1; else money_ok<=0; end if; if(cancel=1) then -if canceled_return all coins mmediately. for i in 0 to 2 loop. led_five_return(i)<=return_clk; end loop; for i in 0 to 1 loop. led_ten_return(i)<=return_clk; end loop; elsif(diet_out=1or cola_out=1) then.

17、-return coins after drink delivered. case total_amount is. when 0 to 14 =>for i in 0 to 2 loop. led_five_return(i)<=return_clk; end loop; for i in 0 to 1 loop. led_ten_return(i)<=return_clk; end loop; When6=>null; When10=>led_one_return(4)<=return_clk; When15=>led_one_returen(9)

18、<= return_clk; when others=>led_ten_return(0)<=return_clk; led_ten_return(1)<=return_clk; end case; end if; end process; end block;信号仿真结果如图3-2，图3-3所示：图3-2退币处理电路仿真图图3-3 找零处理电路仿真图四、结论 本次课设中我进一步熟练的运用了VHDL语言来描述逻辑功能，课设完成了售票机的基础功能和基本处理方法。通过本次实践我发现学习EDA设计是一个漫长的过程，我必须静下心来，潜心研究才能有所作为。虽然课设的过程是艰辛的，但收货是巨大的。首先我们对自己所学的知识