自动售货机.doc

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[日期:2008-12-3 13:41:00]
作者:未知
来源:
       1 引言

       有限状态机FSM(Finite State Machine)及其设计技术是实用数字系统设计中实现高效率、高可靠逻辑控制的重要途径
       传统的状态机设计方法需进行繁琐的状态分配、绘制状态表、化简次态方程等,而利用VHDL可以避免这些繁琐的过程,直接利用状态转换图进行状态机的描述,所有的状态均可表达为CASE_WHEN结构中的一条CASE语句,而状态的转移则通过IF_THEN_ELsE语句实现此外,与VHDL的其它描述方式相比,状态机的VHDL表述丰富多样,程序层次分明,结构清晰,易读易懂;在排错、修改和模块移植方面也有其独到的特点
        2 自动售货机控制系统的实现
        自动售货机功能描述及控制系统组成

        设计一个自动售货机的逻辑控制电路它有两个投币口分别为一元投币口和五角投币口,假设每次只能投入一枚一元或五角硬币,投入一元五角硬币后机器自动给出一瓶矿泉水,投入两元硬币后,在给出一瓶矿泉水的同时找回一枚五角的硬币图1为自动售货机控制系统方框图,由投币信号处理模块和功能控制模块组成
        自动售货机控制功能的状态描述

       取投币信号为输入逻辑变量,投入一枚一元硬币时用A=1表示,未投入时A=0投入一枚五角硬币用B=1表示,未投入时B=0给出矿泉水和找钱为两个输出变量,分别用Z和Y表示,给出矿泉水时Z=1,不给时Z=0,找回一枚五角硬币时Y=1,不找时Y=0

       根据上面的功能描述,可用三个状态S0,S1,S2表示,未投币前的初始状态为S0,投入五角硬币以后为S1,投入一元硬币后(包括投入一枚一元硬币和投入两枚五角硬币的情况)为S2,再投入一枚五角硬币后电路返回S0,同时输出为Z=1,Y=0;如果投入的是一枚一元硬币,则电路也应能返回S0,同时输出为Z=1,Y=1
根据上面的分析可得到状态转换图如图2所示
      自动售货机功能控制模块的VHDL实现

       根据图2所示的状态转换图,用VHDL语言中的CASE_WHEN结构和IF_THEN_ELSE语句实现控制功能,源程序如下:
LIBRARY IEEE;
USE ;
ENTITY shj_ctrl IS
PORT(AB:IN STD_LOGIC;
clk:IN STD_LOGIC;
ZY:OUT STD_LOGIC);