狀態(tài)機(jī)-自動(dòng)售貨機(jī)

1、2022-7-8#1狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)-自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)售貨機(jī)2022-7-8#2p 狀態(tài)機(jī)狀態(tài)機(jī)(State Machine)(State Machine)是一類(lèi)很重要的時(shí)序是一類(lèi)很重要的時(shí)序電路，是很多數(shù)字電路的核心部件，是大型電子設(shè)電路，是很多數(shù)字電路的核心部件，是大型電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。狀態(tài)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)控制器，它將一項(xiàng)功計(jì)的基礎(chǔ)。狀態(tài)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)控制器，它將一項(xiàng)功能的完成分解為若干步，每一步對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制的一能的完成分解為若干步，每一步對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制的一個(gè)狀態(tài)，通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的順序在各狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)個(gè)狀態(tài)，通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的順序在各狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程就是實(shí)現(xiàn)邏輯功能的過(guò)程。換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換

2、的過(guò)程就是實(shí)現(xiàn)邏輯功能的過(guò)程。狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)-自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)售貨機(jī)2022-7-8#3comb_outputsstate_inputsresetclkFSM:s_machineCOMnext_statecurrent_statePROCESSREGPROCESS圖圖1 1 一般狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)框圖一般狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 2022-7-8#4 要求：貨物單價(jià)要求：貨物單價(jià)1.5元，元，有有1元和元和0.5元兩種硬幣，元兩種硬幣，每次投入一枚硬幣，機(jī)每次投入一枚硬幣，機(jī)器能找零。器能找零。自動(dòng)售貨機(jī)2022-7-8#5狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)-自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)售貨機(jī) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2 硬件驗(yàn)證測(cè)試硬件

3、驗(yàn)證測(cè)試4需求分析需求分析3 1 編程及仿真編程及仿真3 32022-7-8#61 1、需求分析、需求分析p貨物單價(jià)：貨物單價(jià)：1.51.5元元p兩種硬幣：兩種硬幣： 1 1元或元或0.50.5元元p每次可投入一枚硬幣每次可投入一枚硬幣p可以輸出貨物可以輸出貨物p也可能找零也可能找零投幣口投幣口找零口找零口出出貨貨口口自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)售貨機(jī)的VHDL設(shè)計(jì)。要求：設(shè)計(jì)。要求：2022-7-8#71 1、需求分析、需求分析p貨物單價(jià)：貨物單價(jià)：1.51.5元元p兩種硬幣：兩種硬幣：1 1元或元或0.50.5元元p每次可投入一枚硬幣每次可投入一枚硬幣p可以輸出貨物可以輸出貨物p也可能找零也可能找零自

4、動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)售貨機(jī)的VHDL設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。要求：要求：三種輸入：三種輸入：0元元 0.5元元 1元元五種狀態(tài)五種狀態(tài)已投入已投入0元元已投入已投入0.5元元已投入已投入1元元已投入已投入1.5元元已投入已投入2元元S0S1S2S3S4三種輸出：三種輸出：無(wú)輸出無(wú)輸出有貨物，無(wú)找零有貨物，無(wú)找零有貨物，并找零有貨物，并找零000110IN1Y0010112022-7-8#82 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖IN1狀態(tài)狀態(tài)/YS0/00S2/00S3/10S1/00S4/1100000100000001010110101010102022-7-8#92 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖IN1狀態(tài)狀態(tài)/YS0

5、/00S2/00S3/10S1/00S4/1100000100000001010110101010102022-7-8#103 3、編程及仿真、編程及仿真實(shí)體實(shí)體結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體2022-7-8#113 3、編程及仿真、編程及仿真IN1IN1CLKCLKY YZDZDLIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.ALL;ENTITY ZD ISPORT(clk,RST:IN std_logic; IN1:IN std_logic_vector(1 DOWNTO 0); Y:OUT std_logic_vector(1 DOWNTO 0);END ZD ;RSTRST實(shí)體

6、實(shí)體2022-7-8#12comb_outputsstate_inputsresetclkFSM:s_machineCOMnext_statecurrent_statePROCESSREGPROCESS3 3、編程及仿真、編程及仿真結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體2022-7-8#133 3、編程及仿真、編程及仿真ARCHITECTURE be OF ZD IS BEGINreg:PROCESS(RST,clk) -時(shí)序進(jìn)程 BEGIN End process;com:PROCESS(current_state,IN1)-組合進(jìn)程 BEGIN End process;END be; IF RST=1 THEN c

7、urrent_state=S0; ELSIF clkevent and clk=1 THEN current_stateWHEN S1=WHEN S2=WHEN S3=WHEN S4=END CASE;Y=00; IF IN1=“00” THEN next_state=S0； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1;ELSIF IN1=10 THEN next_state=S2;END IF;TYPE fsm_st IS (S0,S1,S2,S3,S4); SIGNAL current_state,next_state:fsm_st;2022-7-8#143 3、編程及

8、仿真、編程及仿真ARCHITECTURE be OF ZD IS TYPE fsm_st IS (S0,S1,S2,S3,S4); SIGNAL current_state,next_state:fsm_st; BEGINreg:PROCESS(RST,clk) BEGIN IF RST=1 THEN current_state=S0; ELSIF clkevent and clk=1 THEN current_stateY=00; IF IN1=00 THEN next_state=S0; ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1; ELSIF IN1=10 THEN

9、next_stateY=00; IF IN1=“00” THEN next_state=S1； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S2; ELSIF IN1=10 THEN next_stateY=00; IF IN1=“00” THEN next_state=S2； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S3; ELSIF IN1=10 THEN next_stateY=10; IF IN1=“00” THEN next_state=S0； ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1; ELSIF IN1=10 THEN nex

10、t_stateY=11; IF IN1=00THEN next_state=S0; ELSIF IN1=01 THEN next_state=S1; ELSIF IN1=10 THEN next_state=S2; END IF; END CASE; END PROCESS;END be; 2022-7-8#163 3、編程及仿真、編程及仿真編程編程2022-7-8#173 3、編程及仿真、編程及仿真仿真仿真2022-7-8#183 3、編程及仿真、編程及仿真結(jié)果分析結(jié)果分析2022-7-8#194 4、硬件驗(yàn)證測(cè)試、硬件驗(yàn)證測(cè)試找零找零貨物貨物0.5元元1元元復(fù)位復(fù)位硬硬件件管管腳腳定定義義2022-7-8#204 4、硬件驗(yàn)證測(cè)試、硬件驗(yàn)證測(cè)試硬硬件件測(cè)測(cè)試試結(jié)結(jié)果果2022-7-8#21小結(jié)小結(jié)p狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)機(jī)的VHDLVHDL設(shè)計(jì)模