基于EDA的自动售货机设计文献综述
2020-04-29 18:50:07
1．目的及意义
[1]郑亚民，董晓舟编著.可编程逻辑器件开发软件Quartus II[M].北京：国防工业出版社.2006.
[2]李洪伟，袁斯华编著.基于Quartus II FPGA/CPLD 设计[M].北京：电子工业出版社.2006.
[3]侯建军，郭勇编著.SOPC技术基础教程[M].北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社.2008.
[4]李国丽等编著.EDA与数字系统设计[M].北京：机械工业出版社.2009.
[5]宋振辉，杜德编著.EDA技术与VHDL[M].北京：北京大学出版社.2009.
[6] 孔维东,邸国强.利用VERILOG（HDL实现自动售货功能）[J].中国科技投资,2013,(第26期)：228.
[7]于魁[1],樊忠[1],王希朝[1].自动售货机的VHDL实现[J].电光系统,2012,(3):53-55.
[8]王鹏，陈亭，邢维东，李敏，闫健.自动售货机控制模块VHDL程序设计及FPGA实现[J].今日电子.2011,(1)：47-49.
[9]陆继远.自动售货机控制系统的设计与实现[J].微计算机信息.2011,(8)：36-37，3.
[10]王颖，陈小娇，柳雨婷，米思雨.基于FPGA的自动售货机控制电路设计[J].信息记录材料.2017,(8)：86-87.
[11]王鹏，李云龙，丛山.基于VHDL的自动售货机控制模块[J].可编程控制器与工厂自动化.2010,(10)：104-107.
[12]向兵.Verilog HDL模块化程序设计①[J].科技资讯.2017,(27)：12-13.
[13]LIU Ming-yang;SUN Dan-dan;WEI Xue-jun.Design of Vending Machine Based on CPLD.[J].Research amp; Exploration in Laboratory.2014,Vol.33(No.11)：118-121.
[14]Szymon Szcz#281;sny.HDL-Based Synthesis System with Debugger for Current-Mode FPAA[J].IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems.2017：1.
[15]Mamtha Shetty.Finite State Machine based Vending Machine Controller with Auto-Billing Features[J].International Journal of Computer and Electronics Research.2014,Vol.3(No.2)：69-71.
自动售货机是20世纪70年代在日本，欧洲发展起来的高新技术应用产品，是一种全新的消费方式，被现代人称为24小时营业的微型超市，销售领域非常广泛。随着社会的发展，人们生活在紧张的节奏中，简单方便的24小时无人售货正适合现代人的节奏。
随着人们对智能售货机的使用更为熟悉、以及售货商品种类的多元化、支付方式的便捷化，智能售货机行业的增长空间巨大。目前，国内的自动售货机的控制中心已经由8位、16位单片机发展到32位ARM微处理器，向着微型、高效的方向发展，安徽双凯公司的SK-YL-01型号售货机采用单片机进行控制，支持微信和支付宝支付，有掉电保护、存储记忆、远程监控和报警等功能，还配备了微电脑控制系统。而国外的自动售货机则向着商品保鲜的方向发展，意大利necta公司的Melodia自动售货机可以在不同区域内设计不同温度，能够销售新鲜的食物，并且更好的区别普通饮料和新鲜食物。
本课题使用VHDL硬件描述语言编写程序代码，用状态机实现功能并以QuartusⅡ软件作为开发环境，设计一个能实现选择商品，投币，找零，显示状态，多次交易的自动售货机。相对于用单片机设计的自动售货机，本系统随时可对设计进行仿真模拟，提高了设计的可靠性，减少了错误的发生。并且系统具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能，可以对设计进行逻辑综合和优化，同时，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计，大量节约了开发以及制作的成本。
{title}随着人们对智能售货机的使用更为熟悉、以及售货商品种类的多元化、支付方式的便捷化，智能售货机行业的增长空间巨大。目前，国内的自动售货机的控制中心已经由8位、16位单片机发展到32位ARM微处理器，向着微型、高效的方向发展，安徽双凯公司的SK-YL-01型号售货机采用单片机进行控制，支持微信和支付宝支付，有掉电保护、存储记忆、远程监控和报警等功能，还配备了微电脑控制系统。而国外的自动售货机则向着商品保鲜的方向发展，意大利necta公司的Melodia自动售货机可以在不同区域内设计不同温度，能够销售新鲜的食物，并且更好的区别普通饮料和新鲜食物。
本课题使用VHDL硬件描述语言编写程序代码，用状态机实现功能并以QuartusⅡ软件作为开发环境，设计一个能实现选择商品，投币，找零，显示状态，多次交易的自动售货机。相对于用单片机设计的自动售货机，本系统随时可对设计进行仿真模拟，提高了设计的可靠性，减少了错误的发生。并且系统具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能，可以对设计进行逻辑综合和优化，同时，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计，大量节约了开发以及制作的成本。
2. 研究的基本内容与方案
{title} 本课题设计一个能实现选择商品，投币，找零，显示状态，多次交易的自动售货机，能够识别五角和一元硬币，如果投入金额总值等于或超过售价就可以将商品放出，并具有相应的找零钱功能。
系统基于QuartusⅡ软件作为开发环境，使用VHDL硬件描述语言来完成功能设计，系统总体分三个模块：总控模块，二进制译码模块和BCD码译码模块。如图2-1所示。
图2-1
总控模块采用状态机的编程思想，设计成7个状态：a、b、c、d、e、f、g，交易状态则外接3个LED灯表示。在clk作用下，用按键模拟投入1元、5角硬币，a为初始状态，当选择商品后即进入b状态等待用户投币，当超时不投币即进入e状态，交易失败，e状态延时后返回a状态，当已投币但已付钱币不足时，即进入c状态，显示仍需投币数，若超时不投币，即进入g状态退回钱币，交易失败，若投币总数大于或等于商品价格时，即进入d状态出货找零，之后进入f状态，交易成功，f状态延时后返回a状态。总控模块输出的paid、needed、moneyout信号经二进制译码模块从4位二进制数转换为2个4位BCD码，分别为高四位和低四位；再经BCD码译码模块转换为2个7位BCD码，以便能用7段显示数码管显示出来。
[1]郑亚民，董晓舟编著.可编程逻辑器件开发软件Quartus II[M].北京：国防工业出版社.2006.
[2]李洪伟，袁斯华编著.基于Quartus II FPGA/CPLD 设计[M].北京：电子工业出版社.2006.
[3]侯建军，郭勇编著.SOPC技术基础教程[M].北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社.2008.
[4]李国丽等编著.EDA与数字系统设计[M].北京：机械工业出版社.2009.
[5]宋振辉，杜德编著.EDA技术与VHDL[M].北京：北京大学出版社.2009.
[6] 孔维东,邸国强.利用VERILOG（HDL实现自动售货功能）[J].中国科技投资,2013,(第26期)：228.
[7]于魁[1],樊忠[1],王希朝[1].自动售货机的VHDL实现[J].电光系统,2012,(3):53-55.
[8]王鹏，陈亭，邢维东，李敏，闫健.自动售货机控制模块VHDL程序设计及FPGA实现[J].今日电子.2011,(1)：47-49.
[9]陆继远.自动售货机控制系统的设计与实现[J].微计算机信息.2011,(8)：36-37，3.
[10]王颖，陈小娇，柳雨婷，米思雨.基于FPGA的自动售货机控制电路设计[J].信息记录材料.2017,(8)：86-87.
[11]王鹏，李云龙，丛山.基于VHDL的自动售货机控制模块[J].可编程控制器与工厂自动化.2010,(10)：104-107.
[12]向兵.Verilog HDL模块化程序设计①[J].科技资讯.2017,(27)：12-13.
[13]LIU Ming-yang;SUN Dan-dan;WEI Xue-jun.Design of Vending Machine Based on CPLD.[J].Research amp; Exploration in Laboratory.2014,Vol.33(No.11)：118-121.
[14]Szymon Szcz#281;sny.HDL-Based Synthesis System with Debugger for Current-Mode FPAA[J].IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems.2017：1.
[15]Mamtha Shetty.Finite State Machine based Vending Machine Controller with Auto-Billing Features[J].International Journal of Computer and Electronics Research.2014,Vol.3(No.2)：69-71.
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