自动售饮料机

河北科技大学课程设计报告学生姓名： 学号： 专业班级： 课程名称：EDA技术课程设计 学年学期：2013—2014学年第1学期扌旨导教师： 2013年12月

课程设计成绩评定表学生姓名学号成绩专业班级起止时间2013.11.25——2013.12.8设计题目自动售饮料机指导教师评语指导教师：年月日目录TOC\o"1-5"\h\z一、 课程设计目的 4\o"CurrentDocument"二、 课程设计原理 4三、 课程设计内容 5\o"CurrentDocument"四、 课程设计结果 9\o"CurrentDocument"五、 心得体会 10課程设计目的通过这次课程设计对自己以前学过的知识加以巩固，再次熟悉EDA设计软件QuartusII的使用方法，掌握EDA的设计流程，更加熟练进行综合、仿真、调试、分配管脚、下载等操作，并再次基础上学会如何设计一个工程，与实际生活结合起来，既锻炼自己的动手能力，又锻炼了自己的思维能力，为以后进行工程的实际问题的研究打下设计基础。二•课程设计原理该自动售饮料机设有一个投币孔，通过传感器来识别两种硬币，给出两个不同的信号。在此用half_dollar和one_dollar分别表示投入0.5元和1.0元硬币后电路接收到的两个信号；三个饮料选择按键choose01表示选择价格为1.5元的饮料，choose10表示选择价格为2.0元的饮料，choosell表示选择价格为2.5元的饮料；rest表示复位按键；有2个输出口分别为饮料出口dispense和找零出口outl；用s0表示初始状态，sl表示投入0.5元硬币时的状态，s2表示投入1.0元硬币时的状态，S3表示投入1.5元硬币时的状态，s4表示投入2.0元时的状态;clk表示时钟信号；机器最多接受的钱币为3.0元。当投入的钱币到达1.5元或高于1.5元时机器处于出售饮料的状态。当到达1.5元时如果选择购买1.5元的饮料(choose01测系统给出一个饮料，即dispense为高电平一次。如果投入的钱币到达2.0元并且选择购买1.5元的饮料则系统显示给出一个饮料并找出1枚0.5元的硬币，即dispense为高电平一次out1为高电平一次。如果选择购买2.0元的饮料(choose10)，则系统显示给出一个2.0元的饮料，即饮料输出信号dispense为高电平一次。依次类推。1•程序设计⑶⑷VHDL(VeryHighSpeedHardwareDescriptionLanguage高速硬件描述语言)是硬件描述语言中应用最广泛的一种。是由美国国防部于1983年创建，由IEEE进一步发展并在1987年定为“IEEE1076/1987标准版本”由于VHDL支持硬件设计、综合、仿真和测试，在电子设计领域得到广泛的应用和普及。IEEE又于1993年重新对VHDL进行修订，形成了新的标准，即IEEESTD1067-1993。VHDL具有一系列的优点：①VHDL具有很强的硬件描述能力，能够从多个层次对数字系统进行建模，从高层次的行为描述到低层次的RTL描述以及门结构描述都能实现，尤其是系统级的描述能力是其他硬件描述语言无法比拟的。②良好的通用性，用VHDL设计的电路不受硬件电路元件的支配，与开发软件平台无关，具有很强的通用性。③支持多种设计方法，可以采用自顶向下、自底向上和混合方法三种形式，尤其是自顶向下的设计方法是VHDL独有的。④便于更新。⑤结构易读、易懂。所以这次程序的编写采用VHDL来完成。根据上述对自动售饮料机逻辑状态的分析，编写程序如下：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitystmch1isport(clk,rst,half_dollar,one_dollar:instd_logic;choose:instd_logic_vector(1downto0);out1,dispense:outstd_logic);endstmch1;architecturebehaveofstmch1istypestate_valuesis(s2,s0,s1,s3,s4);signalstate,next_state:state_values;beginprocess(clk,rst)beginifrst='1'thenstate<=s0;elsif(clk'eventandclk=T)thenstate<=next_state;endif;endprocess;process(state,half_dollar,one_dollar,choose)beginoutl<='O';dispensev='O';next_state<=s0;casestateiswhens0=>讦(half_dollar=T)thennext_state<=s1;elsif(one_dollar=T)thennext_state<=s2;elsenext_state<=s0;endif;whens1=>讦(half_dollar=T)thennext_state<=s2;elsif(one_dollar=T)thennext_state<=s3;elsenext_state<=s1;endif;whens2=>讦(half_dollar=T)thenif(choose="01")thendispensev=T;elsenext_state<=s3;endif;elsif(one_dollar='1')thenif(choose="10")thendispensev=T;elsenext_state<=s4;endif;elsenext_state<=s2;endif;whens3=>讦(choose="01")thendispensev=T;elsif(choose="10")then讦(half_dollar='1')thendispensev=T;elsif(one_dollar='1')thendispense<=Toutl<=Telsenext_statev=s3;endif;elsif(choose="11")then讦(half_dollar='1')thennext_state<=s4;elsif(one_dollar='1')thendispensev=T;elsenext_statev=s3;endif;elsenext_state<=s3;endif;whens4=>if(choose="01")thendispensev=T;out1v=T;elsif(choose="10")thendispensev=T;elsif(choose="11")then讦(half_dollar=T)thendispensev=T;elsif(one_dollar=T)thenoutl<=T;dispensev=T;endif;elsenext_state<=s4;endif;endcase;endprocess;endbehave;4•时序仿真4.1创建VHDL源文件⑸先打开MAX+PlusII，进入项目管理界面后，打开“File”f“New”，会弹出一个“NEW”的对话框,选择建立源文件类型。因为本设计采用VHDL语言来实现，所以选择“TextEditorFile”选项，按“OK”键，进入文本编辑窗口。在文本编辑窗口中，输入上面的源文件。再以stmch1.vhd存盘。存盘后点击“File”一"Project”下选择“SetProjecttoCurrentFile”使得标题的名称变成当前的工程名。4.2选择合适的器件设置完工程名后，下一步就是选择合适的器件编译。选择“Assign”一"Device”，打开如下图所示的窗口，在DeviceFamily对话框中选择FLEX10K，然后选择EPF10K10LC84-4器件。4.3编译程序在语言的设计当中，往往会出现一些错误，编译时会出现一些错误提示。有时尽管只有一、二个小错，但会出现大量的错误信息。所以在编译时应在编辑窗口中找到第一次出错的提示，并用鼠标拖黑，然后单击上面的“Locate”错误定位键，就可以在出现的文本编译窗口中闪动的光标附近找到错误所在。纠正后再编译，直至排除错误。4.4仿真波形选中“MAX+PLUSII”一“WaveformEditor”并单击，弹出波形编辑窗口。选中'Node”一“EnterNodeFormSNF”，弹出一个对话框。在对话框中单击“List”按钮，选中所有信号，然后，单击“=>”按钮，所选信号出现在右边的“SelectedNodes&Groups”窗口中。如图4.3所示。选择“Option”一“GridSize”，可以设定时间轴网格的大小。选中“MAX+PlusII”一“Simulator”，并单击左键，弹出一个对话框，可以设置起始和结束的时间。单击“Start”按钮进行仿真，仿真完成后，单击“OpenSCF”按钮，就可以打开波形编辑器，观察、分析仿真结果。四•课程设计结果仿真波形分析根据投币信息和购买类型的不同组合，会产生很多种输出波形。在此仅以几种典型情况为例，给出其仿真波形。如下图4.5为当选择购买1.5元的饮料并投入两枚1.0元的硬币时的波形。由图可以看到当投入2.0元时，dispense（饮料机的饮料输出端）给出高电平一次，也就是系统给出一个价值1.5元的饮料和outl（找零的输出端）为高电平一次，即给出0.5元的硬币一枚。站卫匝 H*]伽E阪 |Bilerval: ]如下图4.6所示为当选择饮料2,即价格为2.0元的饮料时，投入两枚1.0元的硬币时所出现的波形。因为价格和所投入的钱币相同，所以找零为零，只给出一个价格为2.0元的饮料,如图4.7所示为当选择饮料3时，并投入3枚1.0元的硬币时的波形图。在这时机器应该给出1个价格为2.5元的饮料的同时给出一枚0.5元的硬币。在图中我们看到当投入3枚一元的硬币后的第一个上升沿到来后，dispense和out1同时出现高电平一次，即给出一个价格为2.5元的饮料并找出0.5元，这与所设想的一样，说明所编写的程序是正确的。Q2n«i*l*lTn询X.Bnt「.如s；-O^ns恤mp^Value.20.0ns 4DDns SO.OhsBO.Qis IDa.Ons 12Q0oflB_do