北邮数电综合实验 加油机的设计.docx
《北邮数电综合实验 加油机的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北邮数电综合实验 加油机的设计.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
北邮数电综合实验加油机的设计
数字电路与逻辑设计实验
学院：
班级：
学号：
姓名：
时间：
一．任务要求
设计并实现一个简易加油机控制系统，能够完成定值加油、加油至油箱满等功能，并显示所加油量和钱数。
基本要求：
1、油价固定设为5元/升。
2、用2个按键（btn7、btn6）分别表示一百元、十元，用btn5做加油开始键，用btn0做系统复位键。
用3个数码管（disp2、disp1、disp0）显示钱数，以元为单位，上限990元；用数码管（disp5、disp4、disp3）显示加油量，精确到0.1升，最大显示99.9升。
3、定值加油时，先输入钱币，数码管同时显示钱数，按加油键，开始加油。
加油过程中，钱数及加油量的显示从零开始递增，直到钱数到达预定值。
并用发光二极管表示购买成功。
加油过程中，所有按键按下无效。
4、加油至油箱满：
在钱币数为零的状态下，按加油键，钱数及加油量的显示从零开始递增，直到油箱加满。
自行设计一个随机数发生器，控制加油量自动停止在30升至50升之间，精确到0.1升。
加油过程中，所有按键按下无效。
5、复位键（btn0）按下后，系统复位，此时数码管显示钱币数及加油量均为零。
提高要求：
1、用小键盘输入价格，用点阵显示加油机各种状态及动画。
2、设定不同的油品、油价。
3、油库管理功能。
4、自拟其它功能。
二．系统设计
设计思路
自动加油机的程序主要的难点在于计数器的实现与不同状态的控制，先让投币计数器器计数投入的钱数，并用数码管显示出来，当加油键按下时，数码管显示归零，并让左右三个数码管同时开始从零计数，由于是五元一升，即当油量加两个数时，价钱加一个数，当价钱等于投币计数器传过来的值时，停止计数，显示动画，提示加油成功。
总体框图
2k分频器
投币计数器
加油计数器
数码管显示器
10元
100元
Cp
clk
clk
clk
jiayou
money
点阵
音乐
chooseoil
对每个模块都有一个复位，所以省略。
分块说明
（1）输入部分：
输入部分有六个输入端，分别为时钟输入，10元按键，100元按键，加油键，复位键，以及附加功能中的选择油品的开关。
复位信号为高电平有效，当reset=‘1’时，所以都清为0。
（2）处理部分：
主要处理的部分为加油计数器部分，当有reset=‘1’信号后，投币计数器向加油计数器传入及时的钱数值，当有jiayou=‘1’信号后，加油计数器的输出钱数值归零，并开始计数，直到钱数等于预定钱数。
在加满油的功能上，设定一个用时钟控制的计数器，当加油键按下且输入的钱数等于零时，加油键按下的时机就从计数器中把值赋给钱数，然后开始加油，后面的类似。
（3）输出部分：
输出的部分不单单只有数码管的输出，还有点阵与音乐的输出，在数码管的输出中，我通过六个数来控制六个数码管的值并输出，而点阵则是通过复位与加油键的控制输出三种不同状态的动画（我姑且把它起名为欢迎加油，正在加油，谢谢加油三种状态），音乐在加油成功后播放音乐，为我国经典的小提琴曲《梁祝》，让人在愉悦的心情中付钱。
三．仿真波形
1.投币计数模块
10元投币计数，其中mpo3，mpo2，mpo1分别表示moneypayout的缩写，为钱输出的百位十位与个位。
100元投币的计数
从10元计数器可以看出，最多钱可记到990：
2.加油计数模块
首先，chooseoil=‘0’当加油键没有按时，money3out=mpi3,money2out=mpi2,money1out=mpi1,这个是把付钱给用户看，而oil3out,oil2out,oil1out为9，5，0，这个意思是95号油的显示，95号油的油价为5元一升，当加油键按下时，moneyout3,moneyout2,moneyout1,oilout3,oilout2,oilout1归零并开始计数。
当计数到规定钱数时，停止计数，给点阵与音乐控制一个不同的信号，让他们改变状态。
这里为了仿真方便起见，只选择输入10元时。
（mpi为moneypayin的缩写）
当chooseoil=‘1’时，加的即为97号油，97号油我设定是十元一升，此时，moneyout与oilout计数是同步的。
并且注意到开始加油键没有按下时，oil3out,oil2out为9，7.说明此时已经变成了97号油。
加油至邮箱满：
当moneypayin=0时，设定一个计数器，在加油过程中通过加油键的按下瞬间把值传给钱数，接着就是与上面一样的加油计数方式。
3.数码管显示模块
我用了六个数值同时控制六个数码管的显示。
具体我们可以看到不同的为显示我想让它显示的地方，不妨把oil3in，oil2in，oilin设为123，money3in，money2in，money1in设为246.
4.点阵显示模块
点阵在前面已经提到分为状态一：
欢迎加油；状态二：
正在加油；状态三：
谢谢加油三种状态。
状态一，在点阵上显示英文字母HELLO和一个^_^的笑脸的动画，为了让LL区分开，我把它做成闪烁的形式。
H
E
L
O
笑脸
当加油机正在加油时，此时en1传入1，en2传入0，在点阵上显示“加油”两个字的动画。
“加”字：
“油”字：
当en1=“0”且en2=“1”时，进入第三状态：
谢谢加油，此时，点阵显示动画的“THANKS”和一个笑脸，其中笑脸与欢迎加油一样，故略去。
T
H
A
N
K
S
音乐模块由于控制过于简单且仿真波形没有实质性意义，故略去。
四．VHDL源程序
1.2k分频器
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitydiv2kis
port（clk_in:
instd_logic;
clk_out:
outstd_logic）;
end;
architecturefenpinofdiv2kis
signalcnt:
integerrange0to999;--当记到999时反转
signalclk_tmp:
std_logic;
begin
process（clk_in）
begin
if（clk_in'eventandclk_in='1'）then
ifcnt=999then
cnt<=0;clk_tmp<=notclk_tmp;
else
cnt<=cnt+1;
endif;
endif;
endprocess;
clk_out<=clk_tmp;
end;
2.投币计数器
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitypayis
port（
clk:
instd_logic;
reset:
instd_logic;
pay100,pay10:
instd_logic;
money:
outintegerrange0to990;
mpo3,mpo2,mpo1:
outstd_logic_vector（3downto0））;
endpay;
architecturepaymoneyofpayis
signalmoneypay:
integerrange0to990;
signalmoney3,money2,money1:
std_logic_vector（3downto0）;
begin
mpo3<=money3;
mpo2<=money2;
mpo1<=money1;
process（clk）
begin
if（clk'eventandclk='1'）then
ifreset='1'then
moneypay<=0;money3<="0000";money2<="0000";money1<="0000";--复位
elsif（pay100='1'andpay10='0'）then
if（moneypay<=890）then
moneypay<=moneypay+100;--投100元
money3<=money3+1;
endif;
elsif（pay100='0'andpay10='1'）then
if（moneypay<=980）then
if（money2="1001"）then
money3<=money3+1;money2<="0000";
moneypay<=moneypay+10;--投10元
elsemoney2<=money2+1;
moneypay<=moneypay+10;
endif;
endif;
else
moneypay<=moneypay;money3<=money3;money2<=money2;
endif;
elsemoneypay<=moneypay;
endif;
money<=moneypay;
endprocess;
endpaymoney;
3.加油计数器
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityjiayoucountis
port（
reset:
instd_logic;
jiayou,clk:
instd_logic;
chooseoil:
instd_logic;
dianzhenout1:
outstd_logic;
dianzhenout2:
outstd_logic;
moneypayin:
inintegerrange0to990;
mpi3,mpi2,mpi1:
instd_logic_vector（3downto0）;
money3out,money2out,money1out:
outstd_logic_vector（3downto0）;
oil3out,oil2out,oil1out:
outstd_logic_vector（3downto0）;
musiccontrol:
outstd_logic）;
endjiayoucount;
architecturesimpleofjiayoucountis
signaldeng:
integerrange0to1999;
signalmoney3,money2,money1:
std_logic_vector（3downto0）;
signaloil3,oil2,oil1:
std_logic_vector（3downto0）;
signalcnt2:
integerrange0to1;
signalmpc:
integerrange0to990;
signalxiaobiao:
std_logic;
signalmoneyrd1,moneyrd2:
integerrange0to990;
signalcnt100:
integerrange150to250;
signalcnt200:
integerrange300to500;
begin
process（clk）
begi
升级会员 