自动售货机控制系统的设计Word文档格式.docx

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系统按功能可分为分频模块、控制模块和译码输出模块。

（1）分频模块的作用是获得周期较长的时钟信号，便于操作，且不会产生按键抖动的现象。

其原理是定义两个中间信号Q、DIV_CLK，Q在外部时钟CLK的控制下循环计数，每当计数到一个设定的值时DIV_CLK的值翻转，最后将DIV_CLK赋给NEW_CLK即可，改变设定值可改变分频的大小。

（a2）控制模块是这个系统的核心模块，它具有判断按键、计算输入钱数总和、计算找零、控制显示四个作用。

它的工作原理是每当时钟上升沿到来时，判断哪个按键按下，若按下的是钱数键，则将钱数保存于中间信号COIN，若下次按下的仍是钱数键，COIN的值则加上相应的值并显示于数码管；

当物品键按下时，则将COIN的值与物品价格进行比较，然后控制找零。

（3）由于钱数可能大于9，所以译码显示模块的作用就是将钱数译码后用两个数码管显示，这样方便观察。

根据各个功能模块的功能并进行整合，可得到一个完整的自动售货机系统的整体组装设计原理图，如图2所示。

图2设计原理图

二、系统主要VHDL源程序

（1）分频器的源程序（外部时钟选用3MHz，实现3万分频）

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYCLKGENIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

NEWCLK:

OUTSTD_LOGIC）;

ENDCLKGEN;

ARCHITECTUREBEHAVEOFCLKGENIS

SIGNALQ:

INTEGERRANGE0TO14999;

SIGNALDIVCLK:

STD_LOGIC;

BEGIN

PROCESS（CLK）

IFCLK'

EVENTANDCLK='

THEN

IFQ<

14999THENQ<

=Q+1;

ELSEDIVCLK<

=NOTDIVCLK;

=0;

ENDIF;

ENDPROCESS;

NEWCLK<

=DIVCLK;

ENDBEHAVE;

（2）自动售货机控制器源程序（3种钱数为1元、2元、5元；

3种物品的价格为2元、5元、10元）

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYSHOUHUOJIIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

COIN1:

--1元信号

COIN2:

--2元信号

COIN3:

--5元信号

PRICE1:

--2元商品

PRICE2:

--5元商品

PRICE3:

--10元商品

Y0:

OUTSTD_LOGIC;

--购买成功信号

Y1:

--退币信号

MONEY:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

PAYBACK:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;

ENDSHOUHUOJI;

ARCHITECTUREBEHAVOFSHOUHUOJIIS

SIGNALCOIN:

STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

--保存钱数

SIGNALCOUT:

--保存找零

BEGIN

IFCLK'

THEN

IFCOIN1='

THENCOIN<

=COIN+1;

Y0<

;

Y1<

ELSIFCOIN2='

=COIN+2;

ELSIFCOIN3='

=COIN+5;

ELSIFPRICE1='

THENIFCOIN>

0010"

THENY0<

COUT<

=COIN-2;

ELSEY0<

=COIN;

ELSIFPRICE2='

IFCOIN>

0101"

=COIN-5;

ELSEY0<

=COIN；

ENDIF;

ELSIFPRICE3='

1010"

=COIN-10;

ENDIF；

ENDPROCESS;

MONEY<

--输入的钱数

PAYBACK<

=COUT;

--找零

ENDBEHAV;

（3）译码显示源程序（总钱数应小于16元）

ENTITYXIANSHIIS

PORT（DIN:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

DOUT:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;

ENDXIANSHI;

ARCHITECTUREBEHAVOFXIANSHIIS

PROCESS（DIN）

CASEDINIS

WHEN"

0000"

DOUT<

00000000"

0001"

00000001"

00000010"

0011"

00000011"

WHEN"

0100"

00000100"

00000101"

0110"

00000110"

0111"

00000111"

1000"

00001000"

1001"

00001001"

00010000"

1011"

00010001"

1100"

00010010"

1101"

00010011"

1110"

00010100"

1111"

00010101"

WHENOTHERS=>

ENDCASE;

三、系统仿真与硬件验证

（1）系统的有关仿真

1）分频电路的仿真

如图3所示，为了便于仿真，在仿真时采用20分频，由图可看出

每经过10个外部时钟，新时钟翻转一次，实现了分频。

图3分频器仿真结果图

2）控制电路的仿真

如图4、图5、图6所示。

图4输入7元，购买5元商品，找零2元，Y0显示购买成功

图5输入13元，购买10元商品，找零3元，Y0显示购买成功

图6输入7元，购买10元商品，Y1显示购买失败，退币7元

3）显示电路的仿真

如图7所示，当大于9时分开显示。

图7显示电路仿真结果

系统的硬件验证

应用GW48实验系统，选择实验电路结构图NO.5，管脚定义如下：

CLK接CLOCK1、COIN1接PIO0、COIN2接PIO1、COIN3接PIO2、PRICE1接PIO3、PRICE2接PIO4、PRICE3接PIO5；

MONEY[7..0]接PIO16~PIO23（数码管1、数码管2）、PAYBACK[7...0]接PIO24~PIO31（数码管3、数码管4）、Y0接PIO8（二极管D1）、Y1接PIO9（二极管D2）。

硬件验证方法：

选择实验模式5，时钟信号CLK与CLOCK1信号组中的3MHz信号相连，用键1~键3输入钱数，用键4~键6选择商品，观察数码管及二极管的显示情况。

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