基于VHDL的自动售货机控制电路设计

目 录

摘要 ........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1前言 ..................................................................................................................... 1

1.1 课题背景 ................................................................................................. 1 1.2 课题的目的与意义 ................................................................................. 1 1.3 自动售货机的国内外发展及现状 ......................................................... 2 2 相关技术与设计工具 ........................................................................................ 5

2.1 EDA技术介绍 ......................................................................................... 5 2.1.1 EDA技术概念与应用 ...................................................................... 5 2.1.2 EDA技术的历史与发展趋势 .......................................................... 6 2.2 VHDL语言介绍 ...................................................................................... 8 2.2.1 VHDL语言概念、特点与优势 ....................................................... 8 2.2.2 VHDL语言结构 ............................................................................. 10 2.3 MAX+PLUSⅡ软件介绍 ......................................................................... 12 2.3.1 软件概述 ........................................................................................ 11 2.3.2 MAX+PLUSⅡ开发系统的特点 ....................................................... 11 2.3.3软件功能使用及设计流程 ............................................................. 12 2.4 本章小结 ............................................................................................... 18 3 自动售货机系统设计分析 .............................................................................. 19

3.1 自动售货机的设计任务与要求 ........................................................... 19 3.2 自动售货机的设计需求分析 ............................................................... 19 3.3 自动售货机的系统工作流程 ............................................................... 19 3.4 自动售货机模块的划分 ....................................................................... 20 3.5 自动售货机各工作状态之间转换 ....................................................... 22 3.6 本章小结 ............................................................................................... 21 4 自动售货机各功能模块的仿真分析 .............................................................. 23

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4.1 总控模块的仿真分析 ........................................................................... 23 4.2 二进制译码模块的仿真分析 ............................................................... 26 4.3 BCD译码模块的仿真分析 ................................................................... 27 4.4 顶层模块的仿真分析 ........................................................................... 27 4.5本章小结 ................................................................................................ 28 结论 ...................................................................................................................... 29 参考文献 .............................................................................................................. 30 致谢 ...................................................................................................................... 31

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第1章 前言

1.1 课题背景

自动售货机是一种在无人状况下通过投入钱币自动售货的机器。自动售货机不受时间，地点的限制，能够节省人力、空间、方便交易。自动售货机主要分为三累：食品自动售货机、饮料自动售货机、综合自动售货机。现在在机场、地铁、商场、公园等人员密集的场所，很容易发现自动售货机的身影。顾客只要投入几元的纸币或硬币，就可以方便地买到诸如饮料、口香糖等小商品。作为一种新型的零售方式，自动售货机已经逐渐引起人们的注意。自动售货机具有销售方式新、市场潜力大、技术含量高、商品货真价实等优点，因此它具有广阔的市场前景。

由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言，目前大多数EDA工具几乎都支持VHDL，这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。在硬件电路设计过程中，主要的设计文件是用VHDL编写的源代码，由于VHDL具有易读和结构化的特点，所以易于修改和设计。

1.2 课题的目的与意义

本设计要实现自动售货机的基本功能，如选择货物，投币，找零，显示，多次交易等功能。利用软件MAX+plusⅡ平台，采用VHDL硬件描述语言编程的设计方法设计系统核心电路的硬件程序，与一般的软件开发不同，VHDL编程更需要熟悉一些底层的硬件知识，特别是数字逻辑电路的设计，因此VHDL编程的方法、思路都要更多的与硬件电路联系起来。完成系统各个功能模块的硬件程序设计后，在软件平台上进行编译和电路仿真。

通过本课题的研究，可以掌握电子控制系统的基本原理与其实现，通过对各个模块的编程及其仿真，对MAX+plusⅡ软件的使用有所了解。每个波形模块的VHDL实现加深了硬件描述语言的学习。最终的顶层文件的调试，更是体现了综合知识的运用。设计综合了本专业所学几门重要专业课程的内容，包括EDA技术、数字电子技术等的学习，较为符合电气工程及

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其自动化专业的培养要求，有助于实践能力、创新能力、设计能力的提高。

1.3 自动售货机的国内外发展及现状

20世纪70年代，自动售货机是在日本，欧洲发展起来的高新科技产品。它是一种新型的消费方式，被人们夸张的称为24小时工作的售货员，并且销售商品种类繁多。从原来的单纯销售邮票，现扩大到销售各种饮料，食品，香烟，电话卡，药品，报纸，车票，小百货等种类很多。目前，自动售货机在40多个国家和地区被广泛使用，美国平均40人拥有1台机器，日本平均18人拥有1台自动售货机， 70%份额的罐装饮料在日本是通过自动售货机销售的，甚至在日本流行一种玩笑说如果全日本停电一整天日本将饿着肚子，没地方吃午饭，这也许是一个夸张的玩笑，但是，这一玩笑也说明现实生活当中人们的确已经离不开自动售货机。

自动售货机在中国发展的历史：1993年，美国、韩国、日本的二手自动售货机进入中国，当时只能识别硬币。1995年，百事可乐、可口可乐开始小量布放使用硬币的自动售冷饮机。1997年，南开戈德开发出“GD人民币智能识别系统”。1998年，南开戈德自行研制成功“GD自动售货机”，

成为我国第一家规模生产同时识别纸硬币自动售货机的公司。1998年,加拿

图1-1是日常生活中的自动售货机。

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