数字系统课程设计报告--自动售邮票机

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1、 计算机硬件设计实训 报 告 题目： 自动售邮票机 班级 学号 姓名 评分表 出勤 10 分 设计能力 20 分 调试能力 20 分 实训报告 30 分 答辩 20 分 总分 成绩等级： 指导教师： 自动售邮票机 一、 实训的目的及意义 （一）实训的目的 1、熟练掌握模拟电路、数字逻辑电路的设计、分析、仿真及调试的方法。 2、掌握使用 EDA（电子设计自动化）工具设计模拟电路、数字电路的方法， 了解系统设计的全过程。 3、熟练掌握 Quartus2 软件的基本操作及绘制原理图和进行电路仿真的一 般方法。 4、通过对系统电路设计与制作，进一步巩固所学的理论知识，提高分析问 题和解决问题的能力。

2、5、学会应用数字电路课程的理论知识独立完成一个课程设计。 6、 能够通过设计掌握独立分析和解决实际问题的能力。 7、通过设计掌握数字电路设计和制作的一般方法。 8、 学会使用和查找设计有关的书籍和资料。 9、 通过对实际电路的方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试环 节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计。 10、学会撰写课程设计总结报告， 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态 度。 11、通过此次实训，引导学生提高和培养自身创新能力，为后续课程的学 习，毕业设计制作以及毕业后的工作打下坚实的基础。 （二） 、实训的意义 VHDL 语言是一种用于电路设计的高级语言。VHDL 翻译成

3、中文就是超高速集 成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。除了含有许多具有硬件 特征的语句外，VHDL 的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算 机高级语言。EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在 EDA 软件平台上，用硬件 描述语言 VHDL 完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、 综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射 和编程下载等工作。 EDA 技术的出现， 极大地提高了电路设计的效率和可操作性， 减轻了设计者的劳动强度。 本次实训将运用 VHDL 设计一款自动售邮票机，培养 EDA 操作技巧。 二、实训题目分析

4、本次实训我的小组选择的实训题目为：自动售邮票机。一下是我对这个题目 的分析：设计一个自动售邮票机，用开关电平信号模拟投币过程，每次投一枚硬 币，但可以连续投入数枚硬币。机器能自动识别硬币金额，最大为 1 元，最小为 5 角。设定票价为 2.5 元，每次售一张票。购票时先投入硬币，当投入的硬币总 金额达到或超过票的面值时，机器发出指示，这时可以按取票键取出票。如果所 投硬币超过票的面值，则会提示找零钱，取完票后按找零键，则可以取出零钱。 系统框图如下： 三、设计原理及思想 （一）设计分析 此设计问题可分为币值输入相加模块、主控模块和币值显示模块几部分。 在币值输入相加模块中，用两个开关电平输入按

5、钮分别代表两种硬币输入，one 表示 1 元，half 表示 5 角，每按一次，表示投入一枚硬币。设置 5 角和 1 元输 入计数电路，并设置控制电路，由 5 角和 1 元输入的次数控制十进制加法器的加 数 A 和被加数 B，使输入的币值实时相加。用两位数码管显示当前的投入币值， 显示的币值为 x 元 x 角，币值输入相加模块状态表如下所示。 表 3.1 模块状态表 在主模块中，设置一个复位信号 reset，用于中止交易（系统复位） 。设置一 个取票信号 ok，一个邮票给出信号 tout，tout 接 LED 显示，灯亮则表示可以取 票，否则取票键无效，按 ok 键取票，灯灭。设置一个取零钱信

6、号 charge，一个 零钱输出信号 mout，mout 显示高电平，灯亮则表示有零钱，按 charge 取零钱， 灯灭。 主控模块中是一个状态机，当币值等于 2.5 元时，有邮票给出，不找零钱；当币 值为 3.0 元时，有邮票给出，找零钱；其余情况下，既无票给出，也不找零钱。 图 3.2 自动售邮票机硬件系统框图 （二）状态转换图 由状态转换表可知，当系统状态为 S0 时，若投入一枚五角硬币时，进入 S1 状态；若投入一枚一元硬币时，进入 S2 状态。当系统为 S1 状态时，若投入一枚 五角硬币，进入 S2 状态；若投入一枚一元硬币，进入 S3 状态，当系统进入 S2 状态时，若投入一枚五角硬币，进入 S3 状态；若投入一枚一元硬币，进入 S4 状态，当系统进入 S4 状态时，若投入一枚五角硬币，进入 S0 状态，同时显示有 邮票信号输出，即 tout 为 1；若投入一枚一元硬币，进入 S1 状态，同时显示有 邮票和找零钱信号输出，即 tout 为 1，mout 为 1。因此，电路的状态数=5 己 足够。