基于FPGA的自动售货机控制系统设计毕业论文.doc

毕业设计（论文）题 目:　基于FPGA的自动售货 机控制系统设计 专　　业:　　应用电子技术 班　　级: 10222 学 号: 39号 姓 名: 指导老师: 成都工业学院二〇一三年五月4论 文 摘 要随着电子技术的发展，当今数字系统的设计正朝着速度快，容量大，体积小，重量轻的方向发展，推动该潮流迅猛发展的引擎就是日趋进步和完善的ASIC设计技术，AISC芯片具有价格低，体积小，可靠性高等优点，目前在电子产品中已有广泛的应用，VHDL是一种用来描述数字逻辑系统的“编程语言”，它通过对硬件行为的直接描述来实现对硬件的物理实现，代表了当今硬件设计的发展方向本文是在VHDL的基础上对自动售货机进行设计来实现其基本功能的，采用了Altera的开发软件Quarts II通过在该软件平台上进行数字电路设计和仿真的方法，阐述了VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）超高速集成电路硬件描述语言的一些特点及语法结构，介绍了自动售货机的基本原理、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。

本设计采用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，在Quartus II软件平台上进行编译和仿真 文章首先简述了自动售货机系统的意义和发展现状以及VHDL语言的特点，然后介绍了自动售货机的设计要求、设计思路，并给出了总体设计框图，通过分析设计写出VHDL程序源代码，将代码在Quartus II软件平台上进行编译仿真，波形基本符合设计要求最终完成的自动售货机系统具有商品选择，投币处理、出货找零、异常退币等主要功能，整个系统的开发体现了在Quartus II软件平台上用VHDL设计数字控制系统的实用性关键词：自动售货机，硬件描述语言VHDL， Quarts II，FPGAAbstractWith the development of electronic technology, today's digital system design is moving fast, large capacity, small size, light weight and direction of development, and promote the rapid development of the trend is increasingly the engine of progress and improvement of the ASIC design techniques, AISC chip has a low price, small size, high reliability, and is currently in electronic products has been widely used, VHDL is a digital logic system used to describe the "programming language", which acts by direct description of the hardware to the physical implementation of the hardware, the hardware design represents the current direction of development. This article is based on the VHDL design for vending machines to achieve its basic functions, using Altera's development software Quarts II. By the software platform for the digital circuit design and simulation method, elaborated VHDL (Very High Speed ​​Integrated Circuit Hardware Description Language) high-speed integrated circuit hardware description language, some characteristics and grammatical structures introduced the basic principles of automatic vending machine , system components and major functions, and analyzed and discussed using VHDL language development vending machine system design flow. The design uses VHDL hardware description language design methods core of the system hardware circuit procedures, the Quartus II software platform to compile and simulation.The article first outlines the vending machine system development status as well as the meaning and characteristics of the VHDL language, then introduces the vending machine design requirements, design ideas, and gives the overall design diagram, through analysis and design to write VHDL source code , the code in the Quartus II software platforms compiled simulation, waveform basically meet the design requirements. The finished product selection system has a vending machine, coin handling, shipping give change, unusual coin and other major features, reflects the development of the entire system in the Quartus II software platform design of digital control systems using VHDL practicality.Key Words: Vending machines, VHDL, FPGA, The Quartus II目录论 文 摘 要 ⅠAbstract Ⅱ第1章 绪论 11.1题目背景与选题意义： 11.2设计方案比较与选择： 21.3自动售货机控制电路的性能要求： 2第二章 自动售货机控制电路总体设计 3第三章 自动售货机控制电路各模块信号分析 51.主分频器模块 52.主控制器模块 63.选择定时模块 64.商品金额计算模块 65.给钱处理模块 76.找零出货模块 7第四章 自动售货机控制电路的算法状态机图描述 81.主控制器模块 81.1商品种类选择控制状态机图 81.2.商品数量选择控制状态机图 81.3.启动/取消控制算法状态机图描述 122. 选择定时模块 12第五章 自动售货机控制电路各模块仿真结果及分析 151.主分频器模块仿真波形： 152.主控制器模块仿真波形： 153.选择的定时模块仿真波形： 164.商品金额计算仿真波形： 165.给钱处理模块仿真波形： 166.找零出货模块仿真波形： 177.顶层模块仿真波形： 17第六章 自动售货机控制电路的具体VHDL描述 181.主分频器模块 182.主控制器模块 193.选择的定时模块 234，商品金额计算模块 255，给钱处理模块 276，找零出货模块 287顶层文件 29结束语 32致谢 33参考文献 33III第1章 绪论1.1题目背景与选题意义：随着电子技术的发展，当今数字系统的设计正朝着速度快，容量大，体积小，重量轻的方向发展，推动该潮流迅猛发展的引擎就是日趋进步和完善的ASIC设计技术。

本数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求，自上至下地逐层完成相应的描述，综合，优化，仿真与验证，直到生成器件上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计过程几乎都可以用计算机来自动地完成，也就是人们所谓的电子设计自动化，这样大大地缩短了系统的设计周期，以适应当今品种多，批量小的电子市场的需求，提高产品的竞争能力VHDL是一种用来描述数字逻辑系统的“编程语言”，它通过对硬件行为的直接描述来实现对硬件的物理实现，代表了当今硬件设计的发展方向第一，VHDL功能强大，灵活性强：VHDL具有功能强大的语言结构，可用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计，并且它为了有效控制设计的实现，它还具有多层次的设计描述功能，支持设计库和可重复使用的元件生成，它还支持阶层设计，并提供模块设计的创建，VHDL是一种设计，模拟，综合的标准硬件描述语言第二，VHDL不依赖于器件设计：VHDL允许设计者生成一个设计，而并不需要首先选择一个用来实现设计的器件，对于同一个设计描述，可以采用多种不同的器件结构来实现其功能，若需要对设计进行资源利用和性能方面的优化，也并不是要求设计者非常熟悉器件的结构才行。

第三，VHDL可移植性：VHDL的可移植性允许设计者对需要综合的设计描述进行模拟，在综合前对一个数千门的设计描述进行模拟，可以节约设计者可观的时间，在这时发现设计上的瑕疵，就能够在设计之前给予纠正，因为VHDL是一个标准语言，故VHDL的设计 描述可以被不同的工具所支持，可以从一个模拟工具移植到另一个模拟工具，从一个综合工具移植到另一个综合工具，从一个工作平台移植到另一个工作平台去执行第四，VHDL性能评估能力：非依赖器件的设计和可移植能力允许设计者采用不同的器件结构和不同的综合工具来评估设计，在设计者开始设计之前，无需了解将采用何种器件，设计者可以进行一个完整的设计描述，并且对其进行综合，生成选定的器件结构的逻辑功能，然后评估结果，选用最合适你设计需求的器件，为了衡量综合的质量，同样可以用不同的综合工具所得到的综合结果来进行分析和评估第五，VHDL开发的产品上市时间快，成本低：VHDL语言的设计将大大提高数字单片化的设计实现速度，它使设计描述快捷，方便，使设计的快速复制简便易行，VHDL和可编程逻辑的组合作为一类强有力的现场集成设计方式，将为设计者产品的上市带来创纪录的速度鉴于VHDL具有以上诸多优点，只要开发者具备一定的高级语言程序设计基。