基于FPGA的自动售货控制系统设计.doc

摘要:本文介绍了一种基于FPGA的自动售货机的整体设计与工作原理。该课题以EDA技术实现自动售货机控制系统设计，选择ALTERA公司的FPGA芯片为目标器件。FPGA其内部电路的编程设计采用硬件描述语言（VHDL）对自动售货机的功能进行描述；CycloneII系列FPGA提供多达1.1MB的嵌入式存储器，支持高级外部存储器接口，同时支持最多4个可编程锁相环和最多16个全局时钟线，提供强大的时钟管理和频率合成功能。同时CycloneII系列FPGA具有快速接通能力，上电后能够迅速工作。因而本文选择CycloneII系列EP2C5T144C8芯片，详细阐述了主控模块、二进制译码模块、BCD码译码模块的软件设计与实现。另外有3个发光二极管、6个LED数码管。3个发光二极管分别用来显示交易成功、交易失败、正在找零。6个LED数码管里有2个用来显示所需金额，还有2个用来显示已付金额，最后2个用来显示找零数。并对所设计的FPGA内部功能进行仿真与调试验证。

关键词：FPGA；EDA ；自动售货机；VHDL

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 自动售货机的历史-1

1.2 自动售货机的研究现状-1

1.3 未来的发展和研究方向-2

2 系统相关技术-3

2.1 EDA系统级设计-3

2.2 EDA技术的主要特征及常用软件-3

2.3可编程逻辑器件-4

2.3.1 FPGA特点-4

2.3.2 FPGA工作原理-4

2.4 VHDL描述语言-4

2.4.1 硬件语言的发展背景-4

2.4.2 VHDL语言的基本结构-5

3 硬件设计-6

3.1 FPGA最小系统-6

3.1.1 FPGA的管脚设计-6

3.1.2 下载配置与调试接口电路设计-7

3.1.3电源模块电路设计-8

3.1.4复位电路设计-9

3.1.5时钟电路设计-10

3.2 FPGA硬件系统的调试-10

3.3硬件系统的RTL视图-11

4 软件设计与实现-12

4.1 设计概述-12

4.1.1 流程概述-12

4.1.2 模块说明-13

4.1.3 模块顶层图-14

4.2 状态之间的转换-15

4.3 软件设计流程图-15

4.4 软件开发环境-16

4.4.1 项目文件建立及属性设置-17

4.4.2 给项目添加程序文件-19

4.4.3 编译，连接项目，形成目标文件-21

4.4.4 仿真-22

4.4.5 下载程序-25

4.5 仿真时序图-26

4.5.1 主控模块仿真图-26

4.5.2 二进制译码模块仿真图-29

4.5.3 BCD码译码模块仿真图-30

结论-32

致谢-33

参考文献-34

附录-35

附录1:系统顶层原理图-35

附录2:系统源程序-36