基于FPGA的自动售货机控制系统设计与LED亮度PWM控制

"这篇文档是河北工业大学2009届电子信息专业张昊的本科毕业论文，主题是基于FPGA的自动售货机控制系统设计。论文主要探讨如何利用EDA技术，特别是通过VHDL硬件描述语言对自动售货机的硬件系统进行设计和FPGA内部电路的编程。" 在自动售货机控制系统的设计中，FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）起着核心作用。FPGA是一种可重构的集成电路，可以通过编程来定制其逻辑功能，这使得它成为实现复杂控制系统的理想选择。论文中，作者选择了ALTERA公司的FPGA芯片作为目标器件，因为它们提供了高度的灵活性和性能。 控制系统的设计包含了硬件和软件两个主要部分。硬件系统设计主要是围绕选定的FPGA器件进行，确保其能够正确处理各种输入和输出，如硬币识别、商品选择和找零等。硬件电路图虽然没有详细给出，但可以理解为包括了与传感器、电机驱动、显示单元和投币口等相关接口的电路。 软件系统设计方面，论文重点介绍了几个关键模块的设计与实现。首先，投币模块负责识别和计算投入的硬币种类和总额，确保其符合商品价格。这里可能涉及到硬币检测传感器的控制逻辑和金额计算算法。其次，商品选择模块则根据用户的选品操作，匹配相应的商品价格。接着，主控模块作为系统的中枢，协调各个子系统的工作，确保在满足条件时发出正确的控制信号，例如阻止额外的硬币投入，启动商品出货机构，以及执行找零操作。 在软件设计过程中，VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）被用来描述自动售货机的逻辑功能，这是一种硬件描述语言，允许工程师以接近自然语言的方式描述电路的行为。VHDL代码经过编译和仿真验证，确保设计的正确性和可靠性。 此外，论文还提到了一些具体的功能需求，例如自动售货机应能处理四种商品的销售，每种商品有不同的价格，同时支持不同面额的硬币投入。在用户投入硬币后，系统会实时计算余额，并在总额达到或超过商品价格时，停止接收硬币并启动出货。如果投入的硬币总额不足，系统会退还所有硬币；如果超出，多余的钱将作为找零退回。 最后，设计中还包括了一个时间限制机制，即用户投入硬币的时间限制在30秒内，防止长时间无操作导致系统堵塞。这一限制进一步保证了自动售货机的高效运行和服务质量。 通过FPGA和VHDL的结合，设计实现了自动售货机的智能化和自动化，降低了开发成本，提高了系统的可扩展性和可靠性。这种基于EDA技术的解决方案为自动售货机控制系统带来了更高的灵活性和效率，适应了现代商品市场的需求。