河北科技大學課程設計報告學生姓名： 學號： 專業班級： 課程名稱：EDA技術課程設計 學年學期：2013—2014學年第1學期扌旨導教師： 2013年12月

課程設計成績評定表學生姓名學號成績專業班級起止時間2013.11.25——2013.12.8設計題目自動售飲料機指導教師評語指導教師：年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 課程設計目的 4\o"CurrentDocument"二、 課程設計原理 4三、 課程設計內容 5\o"CurrentDocument"四、 課程設計結果 9\o"CurrentDocument"五、 心得體會 10課程設計目的通過這次課程設計對自己以前學過的知識加以鞏固，再次熟悉EDA設計軟件QuartusII的使用方法，掌握EDA的設計流程，更加熟練進行綜合、仿真、調試、分配管腳、下載等操作，并再次基礎上學會如何設計一個工程，與實際生活結合起來，既鍛煉自己的動手能力，又鍛煉了自己的思維能力，為以后進行工程的實際問題的研究打下設計基礎。二?課程設計原理該自動售飲料機設有一個投幣孔，通過傳感器來識別兩種硬幣，給出兩個不同的信號。在此用half_dollar和one_dollar分別表示投入0.5元和1.0元硬幣后電路接收到的兩個信號；三個飲料選擇按鍵choose01表示選擇價格為1.5元的飲料，choose10表示選擇價格為2.0元的飲料，choosell表示選擇價格為2.5元的飲料；rest表示復位按鍵；有2個輸出口分別為飲料出口dispense和找零出口outl；用s0表示初始狀態，sl表示投入0.5元硬幣時的狀態，s2表示投入1.0元硬幣時的狀態，S3表示投入1.5元硬幣時的狀態，s4表示投入2.0元時的狀態;clk表示時鐘信號；機器最多接受的錢幣為3.0元。當投入的錢幣到達1.5元或高于1.5元時機器處于出售飲料的狀態。當到達1.5元時如果選擇購買1.5元的飲料(choose01測系統給出一個飲料，即dispense為高電平一次。如果投入的錢幣到達2.0元并且選擇購買1.5元的飲料則系統顯示給出一個飲料并找出1枚0.5元的硬幣，即dispense為高電平一次out1為高電平一次。如果選擇購買2.0元的飲料(choose10)，則系統顯示給出一個2.0元的飲料，即飲料輸出信號dispense為高電平一次。依次類推。1?程序設計⑶⑷VHDL(VeryHighSpeedHardwareDescriptionLanguage高速硬件描述語言)是硬件描述語言中應用最廣泛的一種。是由美國國防部于1983年創建，由IEEE進一步發展并在1987年定為“IEEE1076/1987標準版本”由于VHDL支持硬件設計、綜合、仿真和測試，在電子設計領域得到廣泛的應用和普及。IEEE又于1993年重新對VHDL進行修訂，形成了新的標準，即IEEESTD1067-1993。VHDL具有一系列的優點：①VHDL具有很強的硬件描述能力，能夠從多個層次對數字系統進行建模，從高層次的行為描述到低層次的RTL描述以及門結構描述都能實現，尤其是系統級的描述能力是其他硬件描述語言無法比擬的。②良好的通用性，用VHDL設計的電路不受硬件電路元件的支配，與開發軟件平臺無關，具有很強的通用性。③支持多種設計方法，可以采用自頂向下、自底向上和混合方法三種形式，尤其是自頂向下的設計方法是VHDL獨有的。④便于更新。⑤結構易讀、易懂。所以這次程序的編寫采用VHDL來完成。根據上述對自動售飲料機邏輯狀態的分析，編寫程序如下：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=>訐(half_dollar=T)thennext_state<=s1;elsif(one_dollar=T)thennext_state<=s2;elsenext_state<=s0;endif;whens1=>訐(half_dollar=T)thennext_state<=s2;elsif(one_dollar=T)thennext_state<=s3;elsenext_state<=s1;endif;whens2=>訐(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=>訐(choose="01")thendispensev=T;elsif(choose="10")then訐(half_dollar='1')thendispensev=T;elsif(one_dollar='1')thendispense<=Toutl<=Telsenext_statev=s3;endif;elsif(choose="11")then訐(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訐(half_dollar=T)thendispensev=T;elsif(one_dollar=T)thenoutl<=T;dispensev=T;endif;elsenext_state<=s4;endif;endcase;endprocess;endbehave;4?時序仿真4.1創建VHDL源文件⑸先打開MAX+PlusII，進入項目管理界面后，打開“File”f“New”，會彈出一個“NEW”的對話框,選擇建立源文件類型。因為本設計采用VHDL語言來實現，所以選擇“TextEditorFile”選項，按“OK”鍵，進入文本編輯窗口。在文本編輯窗口中，輸入上面的源文件。再以stmch1.vhd存盤。存盤后點擊“File”一"Project”下選擇“SetProjecttoCurrentFile”使得標題的名稱變成當前的工程名。4.2選擇合適的器件設置完工程名后，下一步就是選擇合適的器件編譯。選擇“Assign”一"Device”，打開如下圖所示的窗口，在DeviceFamily對話框中選擇FLEX10K，然后選擇EPF10K10LC84-4器件。4.3編譯程序在語言的設計當中，往往會出現一些錯誤，編譯時會出現一些錯誤提示。有時盡管只有一、二個小錯，但會出現大量的錯誤信息。所以在編譯時應在編輯窗口中找到第一次出錯的提示，并用鼠標拖黑，然后單擊上面的“Locate”錯誤定位鍵，就可以在出現的文本編譯窗口中閃動的光標附近找到錯誤所在。糾正后再編譯，直至排除錯誤。4.4仿真波形選中“MAX+PLUSII”一“WaveformEditor”并單擊，彈出波形編輯窗口。選中'Node”一“EnterNodeFormSNF”，彈出一個對話框。在對話框中單擊“List”按鈕，選中所有信號，然后，單擊“=>”按鈕，所選信號出現在右邊的“SelectedNodes&Groups”窗口中。如圖4.3所示。選擇“Option”一“GridSize”，可以設定時間軸網格的大小。選中“MAX+PlusII”一“Simulator”，并單擊左鍵，彈出一個對話框，可以設置起始和結束的時間。單擊“Start”按鈕進行仿真，仿真完成后，單擊“OpenSCF”按鈕，就可以打開波形編輯器，觀察、分析仿真結果。四?課程設計結果仿真波形分析根據投幣信息和購買類型的不同組合，會產生很多種輸出波形。在此僅以幾種典型情況為例，給出其仿真波形。如下圖4.5為當選擇購買1.5元的飲料并投入兩枚1.0元的硬幣時的波形。由圖可以看到當投入2.0元時，dispense（飲料機的飲料輸出端）給出高電平一次，也就是系統給出一個價值1.5元的飲料和outl（找零的輸出端）為高電平一次，即給出0.5元的硬幣一枚。站衛匝 H*]伽E阪 |Bilerval: ]如下圖4.6所示為當選擇飲料2,即價格為2.0元的飲料時，投入兩枚1.0元的硬幣時所出現的波形。因為價格和所投入的錢幣相同，所以找零為零，只給出一個價格為2.0元的飲料,如圖4.7所示為當選擇飲料3時，并投入3枚1.0元的硬幣時的波形圖。在這時機器應該給出1個價格為2.5元的飲料的同時給出一枚0.5元的硬幣。在圖中我們看到當投入3枚一元的硬幣后的第一個上升沿到來后，dispense和out1同時出現高電平一次，即給出一個價格為2.5元的飲料并找出0.5元，這與所設想的一樣，說明所編寫的程序是正確的。Q2n?i*l*lTn詢X.Bnt「.如s；-O^ns恤mp^Value.20.0ns 4DDns SO.OhsBO.Qis IDa.Ons 12Q0oflB_do