第一篇：c語言自動售貨機(jī)實驗報告
課程設(shè)計
課程名稱
C語言高級程序設(shè)計
xxx XXX XXX XXX XXX
學(xué)
院
小組成員1
小組成員2
小組成員3
任課教師
2016——2017學(xué)年 第1學(xué)期
一． 所選題目與要求
自動售貨機(jī) 問題情景：
分析學(xué)校教學(xué)樓自動售貨機(jī)的功能，設(shè)計一個自動售貨系統(tǒng)。
功能要求：
1.系統(tǒng)能提供所售商品的清單（編號,名稱，單價，數(shù)量）
2.客戶輸入商品編號及購買數(shù)量，系統(tǒng)顯示應(yīng)付的金額，輸入客戶實付的錢數(shù)，系統(tǒng)計算應(yīng)找的錢數(shù)系統(tǒng)如果沒有足夠的庫存或零錢時，現(xiàn)實應(yīng)返還客戶已付的金額。（不考慮用支付寶付款的情況）
3.可增加商品種類，增加商品庫存，查詢商品庫存，查詢商品銷售量及銷售額。
成果要求：
通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的“研究型教學(xué)”建立分組，每組2-3人，通過小組討論，確定每人的分工，并確定系統(tǒng)設(shè)計方案。
各小組成員在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上進(jìn)行討論、并完成最終的報告，整個過程作為小組及個人工作評價的重要依據(jù)。
各小組成員根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案分模塊進(jìn)行編程，在系統(tǒng)各模塊編碼完成后集成調(diào)試，并最終完成整個系統(tǒng)的測試。
根據(jù)下面的報告模板完成綜合實驗總結(jié)報告，并打印成紙質(zhì)報告，作為大作業(yè)課程結(jié)束時上交。
附：綜合實驗總結(jié)報告應(yīng)包含的內(nèi)容： 1.系統(tǒng)功能說明 2.程序結(jié)構(gòu) ? 程序結(jié)構(gòu)說明 ? 重要數(shù)據(jù)說明 ? 函數(shù)清單
/* 每個函數(shù)的書寫格式 */ 函數(shù)名：所在文件名 函數(shù)功能
參數(shù)說明
算法描述或程序代碼 3.系統(tǒng)運行結(jié)果
4.系統(tǒng)設(shè)計難點及其解決方法 5.不足之處 6.人員分工說明
二． 問題分析及算法設(shè)計
主函數(shù)
void main()
//主函數(shù)模塊 {
do{ system(“pause”);show();//顯示屏幕函數(shù)，商品清單
loop1:printf(“現(xiàn)在你有%.1f元n你可以選擇商品序號開始選購或按 0 退出n”,M);input();//輸入函數(shù) if(M-goods[n-1].price>v){t=0;printf(“對不起，售貨機(jī)沒有足夠的零錢了n謝謝光臨!退還%.1f元n”,M);break;} //判斷售貨機(jī)是否有足夠的零錢，0表無
if(n==0){ //確認(rèn)用戶是選擇離開還是買東西開始購買
t=1;change(M);} //找零函數(shù)
else { loop2:sell(n,M,1,1);//購買函數(shù)
if(A==0)//貨沒有了怎么辦 input();//輸入函數(shù)
………………………………………………………………………..if(n==0)//沒貨離開
change(M);//找錢函數(shù)
else //繼續(xù)購買其它商品
{ ……………………………………………
goto loop2;返回至購買函數(shù)
} //else
}
//if
else if(B==0)//沒錢了怎么辦
{ …………………………………..if(m1==0)//離開
change(M);返回至找零函數(shù)
else
//加錢
{ …………………………………………..goto loop1;返回至再次購買
} //else
} //else if
else//有錢又有貨，繼續(xù)選 goto loop1;返回至購買程序
} //else }while(1);} //main
結(jié)構(gòu)體定義
struct goods
//定義物品清單 { int number;char name[10];
float price;int quantity;}goods[9]={{1,“可口可樂”,3,5},{2,“拿鐵咖啡”,4,5},{3,“橙汁”,3,5},{4,“奶茶”,4,5},{5,“雪碧”,2.5,5}, {6,“礦泉水”,2,5},{7,“椰子汁”,2.5,5},{8,“格瓦斯”,3,5}};
struct money
//定義錢的種類，數(shù)量用于記錄找零的某值張數(shù) { float moneys;int mount;}money[2]={{1,0},{0.5,0}};
被調(diào)用的函數(shù)
float show()//顯示模塊--屏幕 { …………………………… }
int input()//輸入模塊 { …………………………..} }
int sell(intn,floatm,inta,int b)//出售模塊n為序號，m錢，{ ……………………………
if(goods[i].quantity>0)//表示有貨
{ ………………………………..}
else
}
} else A=0;//表示沒貨了
B=0;//表示沒錢了
if(M==0)B=0;//判斷出錢已用光 return(a);return(b);void change(float m)//找錢模塊 {
…………………………… switch(a){ case 1花光…………………………………….case 2:找零………………………………………
} …………………………………… }
三． 程序源代碼
#include
int A=1,B=1,t;
//A為數(shù)量標(biāo)記，B為金錢標(biāo)記，1表示有，0表示沒有,t用于標(biāo)記售貨機(jī)是否能完成退款
inti,n,v=100;
//i用于循環(huán)顯示商品列表，n用于記錄輸入的貨號，v用于保存售貨機(jī)內(nèi)可以找零的錢數(shù)，初設(shè)為v=100
//結(jié)構(gòu)體定義
struct goods
//定義物品清單 { int number;
char name[10];float price;int quantity;}goods[9]={{1,“可口可樂”,3,5},{2,“拿鐵咖啡”,4,5},{3,“橙汁”,3,5},{4,“奶茶”,4,5},{5,“雪碧”,2.5,5}, {6,“礦泉水”,2,5},{7,“椰子汁”,2.5,5},{8,“格瓦斯”,3,5}};
struct money
//定義錢的種類，數(shù)量用于記錄找零的某值張數(shù) { float moneys;int mount;}money[2]={{1,0},{0.5,0}};
float show()//顯示模塊--屏幕 { system(“pause”);putch('n');for(i=0;i<8;i++){
printf(“
|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|n”);
printf(“
|%d%8s%7.1f元...剩余%7d|n”,goods[i].number,goods[i].name,goods[i].price,goods[i].quantity);} printf(“
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~n”);printf(“購買東西前，請投入money!(支持1元,5元,10元和20元)n《溫馨提示，投入money過多可能無法完成退幣》n”);scanf(“%f”,&M);return M;}
int input()//輸入模塊 { for(;;){ scanf(“%d”,&n);if(n<0||n>8)
printf(“輸入錯誤，請重新輸入商品序號開始選購或按 0 退出n”);else {return n;break;} } } int sell(intn,floatm,inta,int b)//出售模塊
n為序號，m錢，{
inti=0;while(n!=goods[i].number)i++;if(m>=goods[i].price){if(goods[i].quantity>0)
{goods[i].quantity--;
M=m-goods[i].price;
for(i=0;i<8;i++){
printf(“
|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|n”);
printf(“
|%d%8s%7.1f元...剩余%7d|n”,goods[i].number,goods[i].name,goods[i].price,goods[i].quantity);}
printf(“
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~n”);
printf(“你的商品 %d %s 已經(jīng)出貨了n”,goods[n-1].number,goods[n-1].name);
}
else
A=0;//表示沒貨了
} else
B=0;//表示錢了
if(M==0)B=0;//判斷出錢已用光
return(a);return(b);}
void change(float m)/錢模塊 { inti,a;//用于輔助輸出
if(m==0)a=1;if(m!=0.0&&t!=1)a=2;switch(a){
case 1:printf(“錢用光了哦n謝謝光臨!”);break;case 2:{for(i=0;i<2;i++)
if(money[i].moneys<=m)
{m=m-money[i].moneys;
money[i].mount++;
i--;}//繼續(xù)檢索當(dāng)前的面額是否符合條件，才會有相同面值出現(xiàn)
printf(“
謝謝光臨!n找零n”);
for(i=0;i<2;i++)
if(money[i].mount>0)
printf(“%d張%.1f元tn”,money[i].mount,money[i].moneys);m=0;M=0;};
money[0].mount=0;break;
} }
void main()
//主函數(shù)模塊 { do{ int t=1;
//用于標(biāo)記售貨機(jī)是否能完成退款,1表能
float m1;
//m1用于記錄用戶再次加的錢
show();//顯示--屏幕
loop1:printf(“現(xiàn)在你有%.1f元n你可以選擇商品序號開始選購或按 0 退出n”,M);
input();//輸入函數(shù)
if(M-goods[n-1].price>v){t=0;printf(“對不起，售貨機(jī)沒有足夠的零錢了n謝謝光臨!退還%.1f元n”,M);break;} //判斷售貨機(jī)是否有足夠的零錢，0表無
if(n==0){ //確認(rèn)用戶是選擇離開還是買東西開始購買
t=1;
change(M);} /零函數(shù)
else { loop2:sell(n,M,1,1);
if(A==0)//貨沒有了怎么辦
{printf(“可惜了，商品 %d 已賣完了n你還有 %.1f元n你可以買其它商品（直接輸入商品序號）或按 0 離開n”,n,M);
input();//輸入函數(shù)
if(n==0)
change(M);/錢函數(shù)
else
{A=1;
B=1;//要將標(biāo)記歸位
goto loop2;} //else
}
//if
else if(B==0)//沒錢了怎么辦
{printf(“噢，，沒錢了，你可以繼續(xù)投入money購買，或按 0 離開n”);scanf(“%f”,&m1);if(m1==0)
change(M);else
{M=M+m1;
A=1;
B=1;//標(biāo)記要歸位
goto loop1;} //else } //else if
else//有錢又有貨，繼續(xù)選
goto loop1;} //else }while(1);} //main 四． 系統(tǒng)功能及運行效果圖
一，系統(tǒng)提供商品清單，并提示購買前投入money
二，如果用戶投入的money過多，售貨機(jī)無足夠硬幣完成退幣，10
自
動退還用戶已付金額
三，用戶投入money購買，確定購買商品后，系統(tǒng)顯示如下
四，如果不想繼續(xù)購買，則按0退出，系統(tǒng)自動完成找零
五，想繼續(xù)購買，則直接輸入商品序號，當(dāng)商品已售完時，系統(tǒng)自
動提示如下
六，若不想退出，則可以繼續(xù)購買其它商品，直到剩余錢不足時
七，想繼續(xù)購買，則直接加錢后購買，錢全部花完時，系統(tǒng)提示如
五． 研究總結(jié)
1.研究過程
接到研究型學(xué)習(xí)任務(wù)后，我們?nèi)齻€同學(xué)組成了小組進(jìn)行探究。首先我們先詳細(xì)分析討論了整個系統(tǒng)需要完成的功能細(xì)節(jié)，并考慮了實現(xiàn)的方法。一開始我們的方法不夠優(yōu)化，我們通過查閱一些資料，得到了新的方法，拓寬了思路，并且再次進(jìn)行了討論。討論完畢后進(jìn)行了組員的分工，大家在一周內(nèi)進(jìn)行了代碼的編寫和模塊化調(diào)試，最后所有模塊合在一起進(jìn)行了總的調(diào)試。調(diào)試過程中又發(fā)現(xiàn)了不少問題，我們又一一加以修改，最后形成了現(xiàn)在這個較為完善的程序。
2.小組分工
王宗德—組長，編寫主程序，排版，劃分模塊，負(fù)責(zé)調(diào)試合成整個代碼等。何碩—負(fù)責(zé)收集資料，負(fù)責(zé)部分子模塊程序的編寫，撰寫實驗報告。劉泳—檢查程序錯誤及部分程序設(shè)計，完善實驗報告。
3.收獲
經(jīng)過本次研究型學(xué)習(xí)任務(wù)，我們小組深刻意識到了分工合作的重要性。大家在探究過程中各司其職，相互幫助。除此以外，我們也加深了對課上所學(xué)知識的理解，比如字符串、數(shù)組與指針、結(jié)構(gòu)體使用等。我們意識到實踐是提高知識水平和專業(yè)技能的重要途徑。
第二篇：軟件工程_自動售貨機(jī)
自動售貨機(jī)
信息1101 施敏宇 18號
下面是自動售貨機(jī)系統(tǒng)的需求陳述，試建立它的對象模型、動態(tài)模型和功能模型： 自動售貨機(jī)系統(tǒng)是一種無人售貨系統(tǒng)。售貨時，顧客把硬幣投入機(jī)器的投幣口中，機(jī)器檢查硬幣的大小、重量、厚度及邊緣類型。有效的硬幣是一元幣、五角幣、五分幣、二分幣、一分幣。其他貨幣被認(rèn)為是假幣。機(jī)器拒絕接受假幣，并將其從退幣孔退出。當(dāng)機(jī)器接受了有效的硬幣之后，就把硬幣送入硬幣儲藏器中。顧客支付的貨幣根據(jù)硬幣的面值進(jìn)行累加。自動售貨機(jī)裝有貨物分配器。每個貨物分配器中包含零個或多個價格相同的貨物。顧客通過選擇貨物分配器來選擇貨物。如果貨物分配器中有貨物，而且顧客支付的貨幣值不小于該貨物的價格，貨物將被分配到貨物傳送孔送給顧客，并將適當(dāng)?shù)牧沐X返還到退幣孔。如果分配器是空的，則和顧客支付的貨幣值相等的硬幣將被送回到退幣孔。如果顧客支付的貨幣值少于所選擇的分配器中貨物的價格，機(jī)器將等待顧客投進(jìn)更多的貨幣。如果顧客決定不買所選擇的貨物，他投放進(jìn)的貨幣將從退幣孔中退出。
面向?qū)ο蟮姆治?/p>
面向?qū)ο蠓治龇椒ǖ暮诵乃枷胧抢妹嫦驅(qū)ο蟾拍詈头椒檐浖枨髽?gòu)造一組相關(guān)模型（對象模型，動態(tài)模型和功能模型），來獲得關(guān)于問題域的全面認(rèn)識。
這三個模型從不同的角度對系統(tǒng)進(jìn)行描述，其中：對象模型描述了系統(tǒng)靜態(tài)的、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)性質(zhì)；動態(tài)模型描述了系統(tǒng)順勢的、行為化的控制性質(zhì)；功能模型描述了變化的系統(tǒng)的功能性質(zhì)。這三個模型都涉及到數(shù)據(jù)?？刂坪筒僮鞯裙餐母拍?，但每種模型描述的側(cè)重有所不同。它們各自以不同側(cè)面反應(yīng)系統(tǒng)的實質(zhì)內(nèi)容，綜合起來則全面反映了目標(biāo)系統(tǒng)的需求。
對象模型是三個模型中最關(guān)鍵的。它的作用是描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成系統(tǒng)的類和對象、它們的屬性和操作以及它們之間的聯(lián)系。UML中類圖適用于建立對象模型，狀態(tài)圖適用于建立動態(tài)模型。每個類的動態(tài)行為用一張狀態(tài)圖來表示，各個類的狀態(tài)圖通過事件合并起來，構(gòu)成系統(tǒng)的動態(tài)模型。也就是說，動態(tài)模型是基于事件共享而相互關(guān)聯(lián)的一組狀態(tài)圖的集合。建立對象模型大體上按照下列順序進(jìn)行:尋找問題域內(nèi)的對象，識別出對象間的關(guān)系、定義屬性和服務(wù)。事實上，分析工作不可能嚴(yán)格按照預(yù)定順序進(jìn)行，系統(tǒng)的模型往往需要反復(fù)構(gòu)造多遍才能建成。
注：對象硬幣計算器和對象硬幣檢測器可以作為對象自動售貨器的一部分，它們的屬性作為自動售貨器的屬性。
建立動態(tài)模型
對于僅存數(shù)靜態(tài)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)來說，動態(tài)模型并沒有什么實際意義。然而在開發(fā)交互式系統(tǒng)時，動態(tài)模型卻起著很重要的作用。如果收集輸入信息是目標(biāo)系統(tǒng)的一項主要工作，則在開發(fā)這類應(yīng)用系統(tǒng)時建立正確的動態(tài)模型是至關(guān)重要的。
建立動態(tài)模型的步驟：
(1)編寫典型的對話腳本；
(2)從腳本中提取出事件，聯(lián)系該事件與其目標(biāo)對象；
(3)組織事件的順序和狀態(tài)(采用狀態(tài)圖描繪)；
(4)比較各個不同對象的狀態(tài)圖，檢查對象之間的一致性，確保事件之間的匹配。
提示投幣投幣購買提示是假幣，退幣假幣檢查硬幣否真幣存儲硬幣，計算貨幣總值確認(rèn)投完硬幣是請求選擇貨物選擇貨物檢測貨物存量無貨提示無貨計算比較貨幣總值和貨物價格確認(rèn)確認(rèn)顧客購買小于提示貨物不足，確認(rèn)顧客購買不購買送出貨物，請求取貨不購買退幣請求取退幣提示顯示交易完畢
功能模型
功能模型描述了系統(tǒng)的所有計算。功能模型指出發(fā)生了什么，動態(tài)模型確定什么時候發(fā)生，而對象模型確定發(fā)生的客體。功能模型表明一個計算如何從輸入值得到輸出值，它不考慮計算的次序。功能模型由多張數(shù)據(jù)流圖組成。數(shù)據(jù)流圖用來表示從源對象到目標(biāo)對象的數(shù)據(jù)值的流向，它不包含控制信息，控制信息在動態(tài)模型中表示，同時數(shù)據(jù)流圖也不表示對象中值的組織，值的組織在對象模型中表示。
數(shù)據(jù)流圖中包含有處理、數(shù)據(jù)流、動作對象和數(shù)據(jù)存儲對象。
1.處理
數(shù)據(jù)流圖中的處理用來改變數(shù)據(jù)值。最低層處理是純粹的函數(shù)，一張完整的數(shù)據(jù)流圖是一個高層處理。
2.數(shù)據(jù)流
數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流將對象的輸出與處理、處理與對象的輸入、處理與處理聯(lián)系起來。在一個計算機(jī)中，用數(shù)據(jù)流來表示一中間數(shù)據(jù)值，數(shù)據(jù)流不能改變數(shù)據(jù)值。
3.動作對象
動作對象是一種主動對象，它通過生成或者使用數(shù)據(jù)值來驅(qū)動數(shù)據(jù)流圖。
4.數(shù)據(jù)存儲對象
數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)存儲是被動對象，它用來存儲數(shù)據(jù)。它與動作對象不一樣，數(shù)據(jù)存儲本身不產(chǎn)生任何操作，它只響應(yīng)存儲和訪問的要求。
有效幣特征假幣退假幣假幣檢查硬幣有效幣硬幣送入硬幣儲藏器計算面值貨物價格有貨貨幣總值硬幣顧客投幣顧客不足等待顧客投幣顧客取消購買，退幣顧客判斷貨幣是否足夠足夠選擇貨物判斷分配器貨物存量無貨分配貨物，找零貨物，硬幣硬幣退幣
第三篇：軟件工程課程設(shè)計(自動售貨機(jī))
《軟件工程》課程設(shè)計報告
一、問題描述
（一）關(guān)于自動售貨機(jī)
自動售貨機(jī)像磁卡電話、銀行柜員機(jī)一樣，以方便、新穎、文明、晝夜服務(wù)等特點，成為發(fā)達(dá)國家不可缺少的便民配套設(shè)施。如今的自動售貨機(jī)可以為顧客提供多種服務(wù)。顧客可以根據(jù)自己的需要選擇商品并投入錢幣，售貨機(jī)接收錢幣，售出商品。
（二）自動售貨機(jī)的設(shè)計
自動售貨機(jī)系統(tǒng)是一種無人售貨系統(tǒng)。售貨時，顧客把硬幣投入機(jī)器的投幣口中，機(jī)器檢查硬幣的大小、重量、厚度及邊緣類型。有效的硬幣是一元幣、五角幣、一角幣、五分幣和一分幣。其它貨幣都被認(rèn)為是假幣。機(jī)器拒收假幣，并將其從退幣孔退出。當(dāng)機(jī)器接收了有效的硬幣之后，將之送入硬幣儲藏器。顧客支付的貨幣根據(jù)硬幣的面值進(jìn)行累加。
自動售貨機(jī)裝有貨物分配器，每個分配器中包含0 個或多個價格相同的貨物。顧客通過選擇貨物分配器來選擇貨物。如果有貨，且顧客支付的貨幣值不小于該貨物的價格，貨物將被分配到貨物傳送孔送給顧客，并將找零返回到退幣孔。如果無貨，則和顧客支付的貨幣值相等的硬幣將被送到退幣孔。如果顧客支付的貨幣值小于所選貨物的價格，機(jī)器將等待顧客投進(jìn)更多的貨幣。如果顧客決定不買所選擇的貨物，他投放進(jìn)的硬幣將從退幣孔中退出。
二、需求分析
（一）UML自動售貨機(jī)系統(tǒng)功能需求：
自動售貨機(jī)系統(tǒng)是一種無一元等3個硬幣投幣口。顧客確認(rèn)購貨后，售貨機(jī)可根據(jù)硬幣的面值進(jìn)行累加。
自動售貨機(jī)裝有貨物分配器。每個貨物分配器中包含零個或多個價格相同的貨物。顧客通過 1 選擇貨物分配器來選擇貨物。如果貨物分配器中有貨物，而且顧客支付的貨幣值不小于該貨物的價格，貨物將被分配到貨物傳送孔送給顧客，并將適當(dāng)?shù)牧沐X返回到退幣孔。如果分配器是空的，則和顧客支付的貨幣值相等的硬幣將被送加到退幣孔。如果顧客支付的貨幣值少于所選擇的分配器中的貨物的價格，機(jī)器將等待顧客投進(jìn)更多的貨幣。如果顧客決定不買所選擇的貨物，將所投硬幣從退幣孔退出。
（二）UML自動售貨機(jī)系統(tǒng)控制要求：
根據(jù)售貨機(jī)自動控制系統(tǒng)的流程可以知道自動售貨機(jī)的主要系統(tǒng)包括：計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)和報警系統(tǒng)。
1．計幣系統(tǒng)：
當(dāng)有顧額色買飲料時，投入的錢幣經(jīng)過感應(yīng)器，感應(yīng)器記憶投幣的個數(shù)關(guān)且傳送到檢測系統(tǒng)（即電子天平）和計幣系統(tǒng)。只有當(dāng)電子天平測量的重量少于誤差值時，允許計幣系統(tǒng)進(jìn)行疊加錢幣，疊加的錢幣數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器中。如果不正確時，認(rèn)為是假幣。既定出投幣，既定出系統(tǒng)，等待新顧客。
2．比較系統(tǒng)：
投入完畢后，系統(tǒng)會把錢幣數(shù)據(jù)和可以購買飲料的價格進(jìn)行區(qū)間比較，當(dāng)投入的錢幣小于2元時，指示燈亮，顯示投入的錢幣不足。此時可以再投幣或選擇退幣。當(dāng)投稿的錢幣在2~3元之間時，汔水選擇指示燈長亮。當(dāng)大于3元時，汔水和咖啡的指示燈同時長亮。此時可以選擇飲料或選擇退幣。
3．選擇系統(tǒng)：
比較電路完成后選擇電路指示燈是長亮的，當(dāng)按下汽水或咖啡選擇時，相應(yīng)的選擇指示燈由長亮轉(zhuǎn)為以1秒為周期閃爍。當(dāng)飲料供應(yīng)完畢時，閃爍同時停止。
4．飲料供應(yīng)系統(tǒng)：
當(dāng)按下選擇按鈕時，相應(yīng)的電磁閥（Y4或Y6）和電機(jī)（Y3或Y5）同時啟動。在飲料輸出的同時，減去相應(yīng)的購買錢幣數(shù)。當(dāng)飲料輸出達(dá)到8秒時，電磁閥首先關(guān)斷，小電機(jī)繼續(xù)工作0.5秒后停機(jī)。此小電機(jī)的作用是：在輸出飲料時，加快輸出。在電磁閥關(guān)斷時，給電磁閥加壓作用，加速電磁閥的關(guān)斷。（注：由于該售貨機(jī)是長期使用，電磁閥使用過多時，返回彈力減少，不能完全關(guān)斷會出現(xiàn)漏飲料的現(xiàn)象。此時電機(jī)Y3和Y5延長工作0.5秒起到電磁閥加壓的作用，使電磁閥可以完好的關(guān)斷。）
5．退幣系統(tǒng)：
當(dāng)顧客購?fù)觑嬃虾?，多余的錢幣只要按下退幣按鈕。系統(tǒng)就會把數(shù)據(jù)寄存器D2內(nèi)的錢幣數(shù)首先除以10得到整數(shù)部分，是1元錢需要退回的數(shù)量，存放在D10里。余數(shù)存放在D11里。再用D11除以5得到的整數(shù)部分是5角錢需要退回的數(shù)量，存放在D12里。余數(shù)存放在D13里。最后D13里面的數(shù)值，就是1角錢需要退回的數(shù)量。在選擇退幣的同時啟動3個退幣電機(jī)。3個感應(yīng)器開始計數(shù)，當(dāng)感應(yīng)器記錄的個數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器退回的幣數(shù)時，退幣電機(jī)停止運轉(zhuǎn)。
6．報警系統(tǒng)：
報警系統(tǒng)如果是非故障報警，只要通過網(wǎng)絡(luò)通知送液車或者送幣車即可。但是如果是故障報警則需要通知維修人員到現(xiàn)聲進(jìn)行維修。同時停止服務(wù)，避免造成顧客的損失。
（三）業(yè)務(wù)流程圖
錢幣記錄儀對錢幣前端接受顧客投的進(jìn)行識別幣判斷退出錢幣發(fā)送信息到分配器判斷沒有貨物時發(fā)送信息到前端發(fā)送貨物4
（四）數(shù)據(jù)流程圖
錢幣錢幣記錄儀對分配器反錢幣錢幣進(jìn)行計算與貨物價格進(jìn)貨物發(fā)放行比較取走零錢與購買的貨物
三、各種UML圖型及其分析
（一）用例圖
1.顧客的用例圖
inputCoinchooseSodaCustomer
2.自動售貨機(jī)的用例圖
RegisterDispenserFrontSodaMachine
（二）類圖
（三）序列圖
理想狀態(tài)（不找零錢）的序列圖
:Front:Register:Dispenser : Customer1: inputCoin()2: accept()3: getCustomerInput()4: checkForSoda()5: returnSodaFree()6: displayPrompt()7: chooseSoda()8: sendChooseToDis()9: checkAvailability()10: releaseSoda()11: releaseSoda()8 1.沒有貨物的序列圖
:Front:Register:Dispenser : Customer1: inputCoin()2: accept()3: getCustomerInput()4: checkForSoda()5: returnSodaFree()6: displayPrompt()7: chooseSoda()8: sendChooseToDis()9: checkAvailability()10: releaseSoda()11: displayPrompt()12: sendReturnCoin()13: returnCoinToFront()14: returnCoin()9 2.3.需找零錢的序列圖
:Front:Register:Dispenser : Customer1: inputCoin()2: accept()3: getCustomerInput()4: checkForSoda()5: returnSodaFree()6: displayPrompt()7: chooseSoda()8: sendChooseToDis()9: checkAvailability()10: releaseSoda()11: sendSodaPrice()12: checkForChange()13: releaseChange()14: receiveSoda()15: receiveChange()10
沒有零錢找給顧客
:Front:Register:Dispenser : Customer1: inputCoin()2: accept()3: getCustomerInput()4: checkForSoda()5: returnSodaFree()6: displayPrompt()7: chooseSoda()8: sendChooseToDis()9: checkAvailability()10: releaseSoda()11: sendSodaPrice()12: checkForCharge()13: returnNoCharge()14: returnCoinToFront()15: displayPrompt()16: returnSodaToDispenser()17: returnCoin()11 4.5.完整的序列圖
:Front:Register:Dispenser : Customer1: inputCoin()2: accept()3: getCustomerInput()4: checkForSoda()5: returnNoCharge()6: returnCoinToFront()7: displayPrompt()8: returnCoin()9: End()10: returnSodaFree()11: displayPrompt()12: chooseSoda()13: sendChooseToDispenser()14: checkAvailability()15: returnUnavailability()16: displayPrompt()17: sendReturnCoin()18: returnCoinToFront()19: returnCoin()20: End()21: releaseSoda()22: sendSodaFrice()23: checkForCharge()24: returnNoCharge()25: returnCoinToFront()26: displayPrompt()27: returnSodaToDispenser()28: returnCoin()29: End()30: releaseCharge()31: receiveSoda()32: receiveCharge()33: End()34: receiveSoda()35: End()12
（四）協(xié)作圖
1.理想狀態(tài)的協(xié)作圖
3: getCustomerInput()9: checkAvailability()4: checkForSoda():Registe:Dispensrer8: sendChooseToDis()2: accept()5: returnSodaFree()1: inputCoin()10: releaseSoda()7: chooseSoda():Front : Customer6: displayPrompt()11: releaseSoda()2.沒有貨物的協(xié)作圖
1: inputCoin()7: chooseSoda():Front : Customer6: displayPrompt()11: displayPrompt()14: returnCoin()13: returnCoinToFront()8: sendChooseToDis()2: accept()5: returnSodaFree()12: sendReturnCoin()10: releaseSoda()3: getCustomerInput()9: checkAvailability()4: checkForSoda():Registe:Dispensrer 3.需找零錢的協(xié)作圖
1: inputCoin()7: chooseSoda():Front : Customer6: displayPrompt()14: receiveSoda()15: receiveChange()13: releaseChange()8: sendChooseToDis()2: accept()5: returnSodaFree()10: releaseSoda()3: getCustomerInput()12: checkForChange()9: checkAvailability()4: checkForSoda():Registe:Dispensrer11: sendSodaPrice()4.沒有零錢找給顧客的協(xié)作圖
1: inputCoin()7: chooseSoda():Front : Customer6: displayPrompt()15: displayPrompt()17: returnCoin()13: returnNoCharge()14: returnCoinToFront()8: sendChooseToDis()16: returnSodaToDispenser()2: accept()5: returnSodaFree()3: getCustomerInput()10: releaseSoda()12: checkForCharge()9: checkAvailability()4: checkForSoda():Registe:Dispensrer11: sendSodaPrice()
完整的協(xié)作圖
29: End()33: End()35: End()1: inputCoin()12: chooseSoda():Front : Customer7: displayPrompt()8: returnCoin()11: displayPrompt()16: displayPrompt()19: returnCoin()26: displayPrompt()28: returnCoin()31: receiveSoda()13: sendChooseToDispenser()32: receiveCharge()27: returnSodaToDispenser()34: receiveSoda()10: returnSodaFree()5: returnNoCharge()15: returnUnavailability()6: returnCoinToFront()21: releaseSoda()18: returnCoinToFront()24: returnNoCharge()14: checkAvailability()25: returnCoinToFront()30: releaseCharge()2: accept()17: sendReturnCoin():Dispenser4: checkForSoda()3: getCustomerInput()22: sendSodaFrice()23: checkForCharge():Register15 5.（五）狀態(tài)圖
提示投幣do/ 請求投幣do/ 提示是假幣假幣do/ 檢查硬幣真幣否購買do/ 存儲硬幣，計算貨幣總值do/ 確認(rèn)投完硬幣有do/ 請求選擇商品選擇貨品do/ 提示無貨無貨do/ 檢測貨品存量有貨計算小于do/ 比較貨幣總值和貨物價值do/ 提示貨幣不足不小于確認(rèn)do/ 確認(rèn)顧客購買do/ 送出貨品，請求取貨有零錢退幣無零錢do/ 請求退幣不購買顯示do/ 提示交易完成17
（六）活動圖
1.投幣的活動圖
投幣確認(rèn)投幣完成2.選擇貨物的活動圖
請求選擇輸入貨物確認(rèn)選擇貨物ID 3.前端的活動圖
接受貨幣顯示可購顯示面值貨物過小顯示沒有該貨物接受飲料顯示沒有零錢找零錢退貨幣 19
貨幣記錄儀的活動圖
接受從前端來的錢幣判斷錢幣發(fā)送信息給分配儀發(fā)送貨物金額給前端返回錢幣計算零錢20 4.5.分配器的活動圖
接受貨幣啟示錄儀的信息發(fā)送貨物提示沒有該貨物 21
（七）組件圖
CustomerSodaMachineFrontRegisterDispenserDB_0
（八）配置圖
Clint數(shù)據(jù)庫
（九）數(shù)據(jù)模型圖
第四篇：畢業(yè)論文-自動售貨機(jī)匯總
畢業(yè)設(shè)計說明書
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
摘 要
隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，生活水平的提高，單一傳統(tǒng)的生活方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代居民對高品質(zhì)生活的追求，在這種現(xiàn)象下，許多自動化設(shè)備應(yīng)時代應(yīng)潮流而生。自動售貨機(jī)作為自動化設(shè)備中的最常見的設(shè)備之一，由于其眾多的優(yōu)點，已經(jīng)在世界各地得到了普遍的發(fā)展并且還在不斷地發(fā)展。自動售貨機(jī)掀起了繼百貨商店和超市之后的又一零售狂潮，這種智能售貨系統(tǒng)在車站、教學(xué)樓、辦公樓等公共場所有著廣闊的發(fā)展前景。
本文在對自動售貨機(jī)的背景歷史和發(fā)展趨勢進(jìn)行了研究介紹之后，對課題中的自動售貨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了整體的設(shè)計及規(guī)劃。該自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)是基于EDA技術(shù)來實現(xiàn)的，同時，利用Altera公司的QuartusⅡ14.0作為其軟件開發(fā)平臺，利用VHDL編程語言輸入的方式完成了軟件設(shè)計。本設(shè)計方案對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行了層次化的編寫。把整個系統(tǒng)劃分為6個子模塊，分別是找零計算模塊、確認(rèn)取消控制模塊、找零控制模塊、總錢數(shù)加和模塊、顯示模塊、鎖定模塊，并且對每一個子模塊進(jìn)行了詳細(xì)的軟件設(shè)計。在頂層文件中通過調(diào)用各個子模塊來完成vhdl程序的設(shè)計。
最后在對每一個子模塊完成了功能仿真測試驗證，同時也對整個系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計和仿真測試，測試結(jié)果表明了整個控制系統(tǒng)的合理性以及正確性。整個控制系統(tǒng)設(shè)計簡單合理，操作簡單，滿足售貨機(jī)的基本要求，具有一定的實用意義。關(guān)鍵詞：自動售貨機(jī)、VHDL、EDA、QuartusⅡ
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
Abstract
Abstract: With the progress of the society, the development of the scientific, and the improvement of living standards, single traditional way of life has not meet modern residents' pursuit of high quality life, under this kind of phenomenon, a number of automation equipment should come into being.Vending machine as one of the most common equipment in the automation equipment, has been develop all over the world and develop constantly because it has many advantages.Vending machines set off after department stores and supermarkets in another retail frenzy, this intelligent vending system has broad prospects for development in the station, school buildings, office buildings and other public places.Based on the background of the vending machine, the article designs and plans the project of vending machine system after introducing the history and development trend.The vending machine control system is based on the EDA technology to realize, at the same time, it used Quarter Ⅱ 14.0 of the Altera corporation as the software development platform, taking advantage of VHDL programming language input completed the software design.The design scheme is hierarchical write for the whole hierarchical control system.The whole system is divided into six sub modules, change calculation module, confirming cancellation control module, the change control module, total amount module, display module, locking module, and each child module software design is design in detail.On the top floor file by calling each module to complete the VHDL program design.Finally, The design scheme completed the function simulation test to verify for each child modules, and conducts Top-level design and simulation test for the whole system, the test results show the rationality and validity of the whole control system.The design of the whole control system is simple and reasonable, the operation is simple, it meets the basic requirement of the vending machine and has certain practical significance.keywords :The vending machine、EDA、VHDL、QuqrtusⅡ
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 緒論
1.1課題研究背景
早在20世紀(jì)30年代，出售香煙的自動售貨機(jī)就在美國被研制出來了，此后，各類自動售貨機(jī)也相繼被研究出來。到了20世紀(jì)的70年代，自動售貨機(jī)在歐美地區(qū)和日本的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)?shù)钠毡?。早?998的數(shù)據(jù)統(tǒng)計中，日本就已經(jīng)有了550萬臺各式各樣各種功能的自動售貨機(jī)，而美國所擁有的自動售貨機(jī)的數(shù)量更是高達(dá)700萬臺，也就是說在上個世紀(jì)末在日本平均23個人就擁有一臺自動售貨機(jī)，而美國則是平均35個人就擁有一臺。
自動售貨機(jī)的優(yōu)點之一就是無需人工看守，這點在當(dāng)今世界人工勞動力成本普遍急劇上升的年代成為了各商家最看重的一點，它可以24小時不斷的進(jìn)行自動售貨操作，在為商家降低成本的同時大大的增加了收益。同時，其操作方便簡單、占地面積小、全自動化等優(yōu)點使其迅速在全世界各地普及開來。日本作為使用自動售貨機(jī)最普遍的國家，其國內(nèi)的罐裝飲料有大約70%是通過自動售貨機(jī)來出售的，銷售額為世界第一；在西班牙，全國零售業(yè)的銷售額一半以上是由自動售貨機(jī)來完成的，并且每年的速度都在不斷增長。從這些數(shù)據(jù)可以看出自動售貨機(jī)所涉及的行業(yè)在零售行業(yè)中占據(jù)著不可替代的重要作用。
1.2課題研究的目的與意義
隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，城鎮(zhèn)居民的收入日漸增多，生活條件也越來越好，城鎮(zhèn)居民的消費方式和消費心理也正慢慢發(fā)生改變。快捷自動化的生活方式正是快節(jié)奏生活下人們所追求的一種高品質(zhì)的生活方式。而自動售貨機(jī)作為商業(yè)自動化的一種常見設(shè)備，無論是在國內(nèi)還是國外，都深受消費者的喜愛，時代的發(fā)展為自動售貨機(jī)提供了良好的發(fā)展條件。然而，我國的自動售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)及不上歐美和日本等國家，究其原因一個方面是因為我國的自動售貨機(jī)行業(yè)發(fā)展比較晚，另外一方面是因為我國要普遍發(fā)展自動售貨機(jī)也有著技術(shù)的瓶頸。自動售貨機(jī)是一種內(nèi)部集成度高、技術(shù)復(fù)雜的高科技設(shè)備，而現(xiàn)在我國多數(shù)企業(yè)都缺乏自主研發(fā)自主創(chuàng)新的精神，使得自動售貨機(jī)的很多關(guān)鍵零件都要從國外進(jìn)口，因此想要在國內(nèi)發(fā)展這一行業(yè)，解決相關(guān)技術(shù)問題自主開發(fā)自動售貨機(jī)是最重要的。
我國引進(jìn)自動售貨機(jī)已有差不多二十年的時間，然而至今在國內(nèi)運營和自主研發(fā)制造自動售貨機(jī)的企業(yè)少之又少，國外的自動售貨機(jī)還毫無疑問的占據(jù)著我國絕大部分的的市場。這種現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了我國發(fā)展自動售貨機(jī)行業(yè)。因此，加快腳步和加大力度去自主研制自動售貨機(jī)是很有必要的，同時，更要時時關(guān)注最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，盡可能的把這些高科運用到自動售貨機(jī)行業(yè)中去，只有這樣才能讓該行業(yè)在我國得到更好更快的的發(fā)展。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢
目前，自動售貨機(jī)已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛的運用，而我國由于行業(yè)起步較晚的原因使得各方面技術(shù)還不夠成熟，還需要加大力度去積極發(fā)展這一行業(yè)。在2012六月份，我國各式各類的自動售貨機(jī)的總量只有三萬臺，而在2013六月份，該數(shù)量已經(jīng)上升至五萬臺，增長幅度高達(dá)差不多50%，當(dāng)然由自動售貨機(jī)帶來的營業(yè)額也是非常龐大的。隨著科技的不斷發(fā)展，如今的自動售貨機(jī)也越來越先進(jìn)，其中設(shè)備的科技含量也日漸增高。自動售貨機(jī)的發(fā)展歷程如圖所示：
目前我國生產(chǎn)自動售貨機(jī)主要有以下幾家比較知名的廠家：上海艾絲明自動售貨機(jī)有限公司，主要生產(chǎn)咖啡機(jī)；天津歌德公司，主要生產(chǎn)咖啡機(jī)；大連富士冰山公司，主要生產(chǎn)飲料機(jī)。除此之外還有青島澳柯瑪自動商用設(shè)備有限公司、天津奧萊特自動售貨機(jī)有限公司等公司生產(chǎn)的自動售貨機(jī)也是比較常見的。
自動售貨機(jī)的發(fā)展趨勢是由于社會的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的產(chǎn)物。由于社會的消費方式、銷售環(huán)境等的變化，自動售貨機(jī)的售貨方式作為一種新的流通渠道，自然而然自動售貨機(jī)也就應(yīng)時代發(fā)展而生了。自動售貨機(jī)從一開始的功能單一結(jié)構(gòu)單一發(fā)展到現(xiàn)在的功能多元化個性化，該行業(yè)也成為信息化的一種表現(xiàn)。而且自動售貨機(jī)的發(fā)展為了適應(yīng)社會的發(fā)展也將會更加合理化人性化，它已不僅僅是一臺用來銷售商品的機(jī)器，隨著科技的發(fā)展，通信的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，它也必將向著相互連通的信息生態(tài)圈的方向發(fā)展，必將發(fā)展成為一種集商品銷售、信息流通等于一體的高科技的終端設(shè)備。
1.4 課題研究的主要內(nèi)容
本文主要研究利用自動售貨機(jī)來完成商品處理、貨幣找零、出貨操作、led顯示等功能。完成的工作主要包括以下幾個方面：
1.對自動售貨機(jī)的歷史及發(fā)展前景做了簡單的陳述。
2.對課題中用的比較多的EDA技術(shù)以及VHDL語言、QuarterⅡ軟件開發(fā)平臺的相關(guān)知識做了簡單的介紹。
3.在對自動售貨機(jī)的整個控制系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究和分析之后，提出了整體設(shè)計方案。
4.對各個子模塊功能的利用vhdl語言程序的輸入的方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析設(shè)計，并且對每一個子模塊進(jìn)行了仿真測試，對其相對應(yīng)的功能進(jìn)行了驗證。最后對整個系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計，同時也對整個系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，對整個自動售貨機(jī)的功能進(jìn)行了驗證。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 相關(guān)技術(shù)簡介
2.1 EDA技術(shù)
電子設(shè)計自動化技術(shù)就是常見的EDA技術(shù)的簡稱，這種技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中有著非常重要的作用。EDA技術(shù)以強(qiáng)大的計算機(jī)為依賴，在相應(yīng)的軟件開發(fā)平臺上，利用硬件描述語言（HDL）來完成系統(tǒng)的各項功能的邏輯描述。
EDA技術(shù)有著豐富的內(nèi)容，與電子技術(shù)很多領(lǐng)域有著密不可分的聯(lián)系，所以其發(fā)展同計算機(jī)輔助工程、電子設(shè)計技術(shù)以及集成電路的大規(guī)模設(shè)計技術(shù)等都是同步發(fā)展的。就近30多年來其發(fā)展可分為以下階段：
? 上世紀(jì)70年代可編程邏輯器件開始問世，集成電路得到廣泛應(yīng)用，CAD技術(shù)也開始發(fā)展，EDA技術(shù)也就是在這個時候開始出現(xiàn)。
? 上世紀(jì)80年代進(jìn)入商用的復(fù)雜可編程邏輯器件、FPGA器件的出現(xiàn)、CAD技術(shù)廣泛的應(yīng)用、各類硬件描述語言的相繼出現(xiàn)，這些解決EDA技術(shù)要廣泛運用過程中所遇到的各種問題，為其規(guī)范應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
? 上世紀(jì)90年代，CAD、CAE等技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在電子領(lǐng)域方面。同時，通信技術(shù)的發(fā)展、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得EDA技術(shù)有了更大的發(fā)展空間。
發(fā)展至現(xiàn)在的EDA技術(shù)，CPLD和FPGA等可編程邏輯器件是被應(yīng)用得最多的，這些器件是利用硬件編程語言來進(jìn)行軟件設(shè)計以完成功能設(shè)計，這樣的設(shè)計方式簡單方便，有著非常大的靈活性?？删幊踢壿嬈骷涂删幊陶Z言的發(fā)展改變了傳統(tǒng)的電子設(shè)計的設(shè)計方法和設(shè)計理念，同時也讓EDA技術(shù)有了更快的發(fā)展。EDA技術(shù)在現(xiàn)代社會的發(fā)展及應(yīng)用范圍是非常廣泛的，不僅在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域被應(yīng)用，在通信、化學(xué)、交通、航天等領(lǐng)域更是有著不可替代的重要作用。（EDA技術(shù)與VHDL P1）
2.2 VHDL VHDL的全稱是Very High Speed Circuit Language，與另一種VerilogHDL語言是現(xiàn)在電子設(shè)計自動化中用的最多的兩種硬件描述語言,現(xiàn)在用的比較多的EDA工具基本都支持這兩種語言，在電子領(lǐng)域中已經(jīng)成為了通用的硬件描述語言。
VHDL是一種無關(guān)設(shè)計平臺、無關(guān)具體的硬件電路的語言。跟一般的高級語言類似，不過卻有著一般高級語言沒有的具有硬件特性的語句，能很好的描述數(shù)字電路的功能和結(jié)構(gòu)。VHDL的結(jié)構(gòu)特點是設(shè)計一項工程或?qū)嶓w，一個元件、一個系統(tǒng)或者一個電路模塊都可以設(shè)計成為一個實體，被設(shè)計好的實體可以很方便的被調(diào)用，這是VHDL很大的一個特點。
與其他的硬件描述語言相比，VHDL有以下特點：
? 設(shè)計好的模塊可以任意無數(shù)次的被調(diào)用，很好的做到了資源共享和重復(fù)利用這一點，大大減少了設(shè)計人員的工作量和工作時間。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
? 語言的設(shè)計描述與器件無關(guān)，設(shè)計人員在進(jìn)行電路的設(shè)計的時候，可以把精力放在優(yōu)化電路上而不用先去考慮器件的選擇，VHDL可以采用不同的器件來實現(xiàn)已經(jīng)描述好的電路設(shè)計。
? 語言功能強(qiáng)大，設(shè)計方法靈活，支持各式各樣的設(shè)計方法，無論是自頂向下還是自底向上的設(shè)計方式在VHDL中都可以靈活的被運用。同時，模塊化設(shè)計，層次化設(shè)計等設(shè)計方法也是被支持的。
? 具有很強(qiáng)的移植能力，對于同一個VHDL程序，它可以在不同的工作平臺、綜合器、模擬器之間相互移植。
一個完整的VHDL程序代碼結(jié)構(gòu)包括4個模塊，庫和程序包的模塊、實體模塊、結(jié)構(gòu)體模塊、配置結(jié)構(gòu)模塊。其結(jié)構(gòu)圖如圖所示：
2.3 QuartusⅡ軟件
QuartusⅡ是由Altera公司開發(fā)的一種EDA工具，是經(jīng)過A+plus、然后到MAX+plus,再到MAX+plusⅡ發(fā)展而來的。QuartusⅡ支持多種輸入方式，例如原理圖輸入，硬件編程語言輸入等，在使用QuartusⅡ軟件時，它會將設(shè)計人員設(shè)計好的硬件編程語言或者原理圖等自動轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件，最后將目標(biāo)文件下載到器件中。通過DSP Builder工具，QuartusⅡ能很好的跟Matlab、Simulink等結(jié)合起來，從而能夠方便快捷的實現(xiàn)不同的DSP系統(tǒng)的設(shè)計。因為有著簡單直接的入口和很強(qiáng)的設(shè)計能力，以及使用靈活、方便快捷的優(yōu)點，所以很受廣大設(shè)計者的青睞。
QuartusⅡ軟件有以下特點：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
? 支持多平臺的設(shè)計輸入，結(jié)合其處理和驗證功能使其成為一個全集化的開發(fā)平臺，讓開發(fā)周期變短。
? 是一個與結(jié)構(gòu)無關(guān)的開發(fā)工具，QuartusⅡ通過把Cyclone、APEX、Mercury等設(shè)計環(huán)境轉(zhuǎn)化為所需要的格式，真真正正的成為唯一一個與結(jié)構(gòu)無關(guān)的開發(fā)工具。
? 具有很具有全面的可設(shè)計開發(fā)資源，是一個集系統(tǒng)設(shè)計、軟件開發(fā)、邏輯設(shè)計于一體的綜合性開發(fā)平臺。QuartusⅡ的編程設(shè)計流程圖所示：
2.4 Modelsim仿真工具
Modelsim提供了可以與其他EDA工具（如QuartusⅡ）的接口工具。Modelsim支持Verilog、vhdl或者二者相結(jié)合的混合。針對不同的使用環(huán)境，Modeislm分為不同的版本，常見的版本有：Modelsim AE、Modelsim ASE、Modelsim SE等。在本文的設(shè)計的版本是Modelsim ASE10.1版本。VHDL的仿真流程如圖所示，首先在VHDl仿真器中對已設(shè)計好的VHDL源代碼進(jìn)行編譯，等到代碼被編譯正確后就會被轉(zhuǎn)換為中間格式，中間數(shù)據(jù)的結(jié)果將會保存在仿真數(shù)據(jù)庫中，一般來說，VHDL源代碼在編譯好的仿真庫就是WORK庫。設(shè)計者通過編寫TestBeach文件來干預(yù)仿真的過程，在本文的設(shè)計中，計時通過編寫不同的TestBeach文件來對不同的模塊代碼進(jìn)行仿真測試。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 系統(tǒng)總體方案
3.1 設(shè)計要求
? 本文設(shè)計的售貨機(jī)系統(tǒng)中只有一種，價格為13元；
? 可以投入三種不同的貨幣來購買商品，分別是1元、5元、10元；
? 每次只允許購買一個商品，若想要購買多個商品，則需要重復(fù)執(zhí)行購買操作； ? 售貨機(jī)的顯示器會實時更新顯示總共投入的貨幣的總額；
? 當(dāng)投入貨幣后，如果不想購買商品了則可以通過按取消鍵來退還投入的貨幣，否則就按確定鍵來獲取商品；
? 設(shè)置兩個指示燈，分別是購買指示燈和取消指示燈，當(dāng)顧客按下確定鍵后購買指示燈亮起；若顧客按下取消鍵，則取消指示燈亮起；
3.2 總體設(shè)計
通過分析系統(tǒng)的設(shè)計要求以及考慮到系統(tǒng)本身，本文對整個總動售貨機(jī)系統(tǒng)采用自頂向下的設(shè)計方法，自頂向下的設(shè)計方法如圖所示，采用自頂向下的設(shè)計方法的優(yōu)點是很明顯的。由于系統(tǒng)設(shè)計從頂層開始，所以在進(jìn)行設(shè)計時就清楚實現(xiàn)整個系統(tǒng)的性能狀況。隨著設(shè)計向下一級進(jìn)行，系統(tǒng)的性能就能進(jìn)一步得到細(xì)化和表達(dá)，并且可以根據(jù)個人需要隨時修改和調(diào)整，縮短了設(shè)計周期。
對整個系統(tǒng)的頂層文件進(jìn)行如下端口設(shè)計：
? 輸入端口：clk,輸入時鐘信號；rst，復(fù)位信號；C1，投入一張1元貨幣；C5，投入一張5元貨幣；C10，投入一張10元貨幣；ok_in,確認(rèn)信號；cancel_in，取消信號。
? 輸出端口：led_buy,確認(rèn)購買指示燈；led_cancel,取消購買指示燈；en_deliver,出貨信號；led1,投入貨幣總數(shù)的個位數(shù)（單位是元）；led10,投入貨幣總數(shù)的十位數(shù)（單位是元）。
? 內(nèi)部可讀輸出端口：RC1,1元退幣控制信號；RC5,5元退幣控制信號；RC10,10元退幣控制信號。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
端口原理圖如圖所示：
在確定了整個系統(tǒng)的輸入輸出端口后，給出自動售貨機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)部的工作原理: 當(dāng)系統(tǒng)接收到復(fù)位信號后，其他所有的控制信號和標(biāo)識信號都清空為零，系統(tǒng)處于等待指令的狀態(tài)。
當(dāng)系統(tǒng)接收到相關(guān)信號輸入時，系統(tǒng)開始工作。顧客確定購買商品時，開始投入貨幣，當(dāng)投入貨幣為1元、5元、10元時，將分別產(chǎn)生一個時鐘寬度的信號C1、C5、C10。所投入的貨幣總額會實時計算并通過顯示器顯示出來。
當(dāng)顧客確定購買商品并按下確認(rèn)鍵的時候，自動售貨機(jī)會產(chǎn)生一個時鐘信號ok_in,而且由led_buy控制的代表確認(rèn)購買的指示燈會閃爍。如果投入貨幣的總額大于商品價格時，則送出商品并計算出余額操作退出余額，此時出貨指示燈閃爍。如果投入的貨幣不足以支付商品價格，自動售貨機(jī)會退還所有貨幣。
當(dāng)顧客投入貨幣又不想購買商品時，就可以通過按下取消鍵來取消購買，這時系統(tǒng)會產(chǎn)生一個時鐘信號cancel_in，同時通過找零控制模塊來執(zhí)行相應(yīng)操作退還貨幣。如果確認(rèn)鍵或者取消鍵被按下后，自動售貨機(jī)會產(chǎn)生一個lock_out_entry內(nèi)部信號，當(dāng)發(fā)出信號后，所有的操作都是無效的。
當(dāng)完成所有的操作后，將產(chǎn)生一個clear清除信號，此時所有的信號都會被清除，自動售貨機(jī)開始等待下一次操作。
整個系統(tǒng)的投幣購物流程如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
將整個系統(tǒng)劃分成六個模塊，分別是購買余額計算模塊、找零控制模塊、確認(rèn)取消模塊、總額加和模塊、鎖定模塊和顯示模塊。各模塊的功能：
余額計算模塊：當(dāng)顧客確認(rèn)購買商品并按下了售貨機(jī)的確認(rèn)鍵后，找零模塊就開始計算出應(yīng)該退還的余額。
找零控制模塊：在顧客確定購買商品后執(zhí)行找零操作，或者是在顧客取消購買后執(zhí)行退還原款操作。
確認(rèn)取消模塊：顧客在選擇購買商品或者取消購買商品后，將輸入的確認(rèn)信號或者取消信號分別轉(zhuǎn)換成單時鐘周期的控制信號，并且控制相對應(yīng)的信號燈的亮和不亮。
總額加和模塊：不斷的更新并計算售貨機(jī)收到的總貨幣數(shù)量。
鎖定模塊：可以按下確認(rèn)鍵或者取消鍵，當(dāng)其中任意一個鍵被按下后，整個自動售貨機(jī)系統(tǒng)的按鍵的輸入都是無效的。
顯示模塊：通過控制兩個顯示器（led1和led10）來顯示所投入貨幣的總額。整個自動售貨機(jī)的內(nèi)部工作過程的總體框圖如圖所示：
對每一個子模塊進(jìn)行VHDL設(shè)計，然后對其進(jìn)行編譯，再編譯沒有錯誤后，通過編寫TestBeach文件來對其進(jìn)行仿真測試來驗證每一個模塊的功能是否正確。在頂層文件的
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
vhdl程序設(shè)計中，通過特定的例化語句將已經(jīng)設(shè)計好的6個子模塊進(jìn)行例化，然后直接對各個模塊進(jìn)行調(diào)用，整個頂層程序的設(shè)計就是通過調(diào)用底層的6個模塊來實現(xiàn)的，完成頂層設(shè)計后再對整個系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 軟件設(shè)計及仿真測試
4.1確認(rèn)取消模塊（ok_cancel模塊）
4.1.1設(shè)計思想及工作原理
在確認(rèn)取消模塊中，顧客可以在投幣之后選擇繼續(xù)購買商品或者取消購買商品，若確定購買則會產(chǎn)生一個確認(rèn)信號，而該模塊可以把該信號轉(zhuǎn)換成單時鐘的控制信號，同時確定購買led_buy顯示燈會亮；同樣，若顧客按下取消健，則該模塊會將輸入的取消信號轉(zhuǎn)換單時鐘周期的控制信號，同時確定購買cancel_buy顯示燈會變亮。
確認(rèn)取消模塊有以下輸入端口：
? 輸入端口：clk,輸入時鐘信號；rst，復(fù)位信號；clear，清除信號；lock_out_entry，鎖定信號；ok_in,確認(rèn)信號；cancel_in，取消信號。? 輸出端口：ok,內(nèi)部時鐘確認(rèn)控制信號；cancel,內(nèi)部時鐘取消控制信號；led_buy,確認(rèn)購買指示燈控制信號；led_cancel,取消購買指示燈控制信號。電路原理圖如圖所示：
該模塊的工作過程如下：首先系統(tǒng)復(fù)位，等待確認(rèn)購買信號或者取消購買信號的輸入，當(dāng)收到信號后，系統(tǒng)會根據(jù)接收到的信號立即生成一個相對應(yīng)的內(nèi)部控制信號ok信號或者cancel信號。同時，指示燈會根據(jù)接收到的控制信號led_buy或者led_cancel來顯示燈的亮和滅。此過程中，當(dāng)系統(tǒng)第一次接收到確認(rèn)購買信號或者取消信號后，將會岸上產(chǎn)生一個鎖定信號lock_out_entry，當(dāng)接收到此信號后，整個系統(tǒng)的所有操作都會無效，直到系統(tǒng)執(zhí)行完畢，模塊接收到清零信號后，所有信號都會被清空歸零。
由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.1.2仿真測試
對確認(rèn)取消模塊進(jìn)行仿真測試后，得到如圖所示的仿真波形圖：
對所得到的仿真波形圖進(jìn)行分析：在15ns前，系統(tǒng)復(fù)位；在30ns的時候，系統(tǒng)接收到一個確認(rèn)購買的信號，此時會生成ok信號，即一個時鐘的內(nèi)部控制信號，同一時間，會發(fā)出一個控制信號led_buy,以此來控制購買指示燈亮。在時間為31ns時，可以看到系統(tǒng)發(fā)出了一個鎖定信號lock_out_entry,當(dāng)系統(tǒng)接收到該信號后，其他所有的按鍵操作都將被視為無效，所以在40ns時輸入的cancel信號不會被響應(yīng)；在60ns時操作執(zhí)行完畢，系統(tǒng)接收到一個clear的控制信號，此時鎖定信號歸零，同時led_buy控制信號歸零。
4.2找零控制模塊（refund模塊）
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.2.1設(shè)計思想及工作原理
找零控制模塊有以下輸入端口：
? 輸入端口：clk,輸入時鐘信號；rst，復(fù)位信號；clear，清除信號；ok,接收到確認(rèn)信號；cancel，接收到取消信號；sum1,表示接收到的投入1元貨幣的信號；sum_5,接收到的投入5元貨幣的信號；sum10,表示接收到的投入10元貨幣的信號；sum,投入貨幣總和信號；Rsum1,退出1元貨幣的數(shù)量；Rsum5,退出5元貨幣的數(shù)量；Rsum10,退出10元貨幣的數(shù)量；
? 輸出端口：en_deliver,給貨控制信號；RC1,退幣1元的信號；RC5,退幣5元的信號；RC10,退幣10元的信號。電路原理圖如圖所示：
當(dāng)系統(tǒng)接收到確認(rèn)取消模塊發(fā)來的確認(rèn)購買信號時，則該模塊開始執(zhí)行找零過程，同時發(fā)出給貨控制信號en_deliver，當(dāng)找零操作完成后系統(tǒng)發(fā)出清零信號；當(dāng)系統(tǒng)接收到其他模塊發(fā)出的取消購買信號后，則該模塊開始執(zhí)行退幣操作，模塊會根據(jù)投入的貨幣發(fā)出不同的退幣控制信號，從而完成所有貨幣的退還，操作完成后系統(tǒng)發(fā)出清零信號。
由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.2.2仿真測試
對找零控制模塊的仿真有2種情況：
1、確認(rèn)購買操作；
系統(tǒng)執(zhí)行取消購買操作，得到如圖所示的仿真波形圖：
分析上圖中的波形圖可以看出：在5ns前，系統(tǒng)復(fù)位；在10ns時，系統(tǒng)接收到確認(rèn)購買信號ok,同時接收到信號sum，表示系統(tǒng)收到投入貨幣為15元，在同一時刻發(fā)出給貨信號en_deliver；在11ns的時候，就收到了其他模塊發(fā)來的退幣信號Rsum_10，可以看出當(dāng)投入貨幣依次是15、14、13元時，退幣金額分別為2、1、0元；當(dāng)給貨信號完畢后，該模塊立即產(chǎn)生退幣信號，系統(tǒng)開始執(zhí)行找零操作，操作
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
完成后系統(tǒng)清零。
2、取消購買操作；
對系統(tǒng)執(zhí)行取消購買操作，得到如圖所示的仿真波形圖：
對該波形圖進(jìn)行分析可以看出：在5ns前，系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)；在10ns的時候，系統(tǒng)接收到其他模塊發(fā)出的投幣信號，分別投入了一張5元貨幣和一張10元貨幣，同時，接收到別的模塊發(fā)出的信號sum;在30ns時，系統(tǒng)接收到確認(rèn)取消模塊發(fā)出的取消信號，則該模塊開始執(zhí)行退幣過程，退幣控制信號RC50、RC100分別發(fā)出一個高電平信號，每個退幣控制信號代表退出行對應(yīng)的一種貨幣；在操作完成后系統(tǒng)發(fā)出清零信號。
4.3總額加和模塊（sum_cash模塊）
4.3.1設(shè)計思想及工作原理
總額加和模塊有以下輸入端口：
? 輸入端口：clk,輸入時鐘信號；rst，復(fù)位信號；clear，清除信號；C1，投入一元貨幣信號；C5，投入五元貨幣信號；C10，投入十元貨幣信號；RC1,退幣1元的信號；RC5,退幣5元的信號；RC10,退幣10元的信號；lock_out_entry,鎖定信號。
? 輸出端口：sum_1,表示發(fā)出1元貨幣的信號；sum_5,發(fā)出5元貨幣的信號；sum_10,發(fā)出10元貨幣的信號；sum,投入貨幣總和信號； 電路原理圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
當(dāng)系統(tǒng)輸入不同的投幣信號時，則sum1,sum5,sum10就會記錄相對應(yīng)的貨幣的數(shù)量，而sum則記錄了投入貨幣的總額。當(dāng)貨幣投入完畢后，顧客會選擇確認(rèn)購買商品或者取消購買，系統(tǒng)會根據(jù)接收到的不同的信號來執(zhí)行相應(yīng)的操作，當(dāng)找零模塊執(zhí)行完找零操作或者退幣操作后總數(shù)加和模塊就會收到系統(tǒng)的清零信號，所有的內(nèi)部信號和表示都會被清除。
由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.3.2仿真測試
對總額加和模塊進(jìn)行仿真測試得到如圖所示的波形圖：
對圖中波形進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在5ns之前，系統(tǒng)在復(fù)位狀態(tài)；在時間為20ns的時候，系統(tǒng)接收到C1、C5、C10發(fā)出的3個投幣信號，30ns時又收到1個1元投幣信號，對應(yīng)的sum1、sum5、sum10記錄了相對應(yīng)不貨幣的數(shù)量，sum則記錄了投入貨幣的總額；在時間為40ns時，lock_out_entry信號變?yōu)楦唠娖?，此時其他按鍵都會無效；當(dāng)系統(tǒng)開始接收到退幣信號后，相應(yīng)的sum1、sum5、sum10也會發(fā)生變化，找零結(jié)束后系統(tǒng)發(fā)出清零信號，系統(tǒng)內(nèi)的表示和內(nèi)部信號都被清除。
4.4余額計算模塊（calculator模塊）
4.4.1設(shè)計思想及工作原理
余額計算模塊有以下輸入端口：
? 輸入端口：rst，復(fù)位信號；clear，清除信號；ok，確認(rèn)購買信號；輸出端口：sum1,投入1元貨幣的信號；sum5,投入5元貨幣的信號；sum10,投入10元貨幣的信號；sum,投入貨幣總和信號。
? 雙向端口R：sum1,退還1元貨幣的信號；Rsum5,退還5元貨幣的信號；Rsum10,退還10元貨幣的信號。電路原理圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
余額計算模塊在收到其他模塊發(fā)出的確認(rèn)購買信號后，就會開始執(zhí)行操作。根據(jù)所投入的貨幣總額，可以分為3種情況：投入貨幣小于商品價格，該情況下售貨機(jī)會退還所有貨幣；投入貨幣剛好等于商品價格，該情況下退還余額為零；投入貨幣大于商品價格，該情況則根據(jù)商品的價格和顧客投入總額的差額來計算應(yīng)找余額。由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
4.4.2仿真測試
對余額計算模塊的仿真有3種情況：
1、投入貨幣小于商品價格；
2、投入貨幣等于商品價格；
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
3、投入貨幣大于商品價格；
對于第1種情況，得到如圖所示的仿真波形：
對于上面的波形圖，可以看出在時間為5ns前，系統(tǒng)復(fù)位；在10ns的時候，系統(tǒng)接收到投入一張10元貨幣的信號和一張1元貨幣，接著在20ns的時候，系統(tǒng)接收到控制確認(rèn)購買的信號ok,經(jīng)過計算最后得到投入的貨幣總額11元小于商品的設(shè)定價格13元，所以系統(tǒng)將發(fā)出退款信號，Rsum10和Rsum1均被賦值為1，表示要退還10元貨幣和一元貨幣，當(dāng)系統(tǒng)的找零控制模塊接收到此信號后會執(zhí)行相應(yīng)操作；在時間40ns時，發(fā)出清零信號。
對于第2種情況，得到如圖所示的仿真波形：
對于上面的波形圖，可以看出在時間為5ns前，系統(tǒng)復(fù)位；在10ns的時候，系統(tǒng)接收到投入一張10元貨幣和3張一元貨幣的信號，接著在20ns的時候，系統(tǒng)接收到控制確認(rèn)購買的信號ok,經(jīng)過計算最后得到投入的貨幣總額13元剛好等于商品的設(shè)定價格13元，所以系統(tǒng)將發(fā)出退款信號，Rsum10、Rsum5、Rsum1均被賦值為0，表示要退還貨幣均為0，當(dāng)系統(tǒng)的找零控制模塊接收到此信號后會執(zhí)行相應(yīng)操作；在時間40ns時，發(fā)出清零信號，清除系統(tǒng)內(nèi)部信號。
對于第3種情況，得到如圖所示的仿真波形：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
對于上面的波形圖，可以看出在時間為5ns前，系統(tǒng)復(fù)位；在10ns的時候，系統(tǒng)接收到投入2張貨幣的信號，接著在20ns的時候，系統(tǒng)接收到控制確認(rèn)購買的信號ok,經(jīng)過計算最后得到投入的貨幣總額20元大于價格13元，所以系統(tǒng)將發(fā)出退款信號，Rsum10、Rsum5、Rsum1分別被賦值為2、1、0，表示要退還貨幣均為2張1元，1張5元，當(dāng)系統(tǒng)的找零控制模塊接收到此信號后會執(zhí)行相應(yīng)操作；在時間40ns時，發(fā)出清零信號，清除系統(tǒng)內(nèi)部信號。
4.5鎖定模塊（lock模塊）
4.5.1設(shè)計思想及工作原理
鎖定模塊有以下輸入輸出端口：
? 輸入端口：rst，復(fù)位信號；clear，清除信號；ok，確認(rèn)購買信號；cancel，取消購買信號。
? 輸出端口：lock_out_entry,鎖定信號。
端口原理圖如圖所示：
當(dāng)該模塊接收到確認(rèn)取消模塊發(fā)出的無論是確認(rèn)信號還是取消信號，都會發(fā)出一個鎖定信號，從而鎖定整個系統(tǒng)的其他任何操作。由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.5.2仿真測試
對鎖定模塊進(jìn)行仿真測試，得到如圖所示波形：
對該波形圖進(jìn)行分析：在5ns前，系統(tǒng)復(fù)位；在20ns時，系統(tǒng)接收到確認(rèn)取消模塊發(fā)出的cancel控制信號，此時該模塊會立即產(chǎn)生lock_out_entry信號，即按鍵鎖定信號；在40ns時，系統(tǒng)操作結(jié)束，發(fā)出清零信號。
4.6顯示模塊
4.6.1設(shè)計思想及工作原理
? 輸入端口：din,表示收到貨幣總額信號。
? 輸出端口：led1,顯示貨幣的個位數(shù)；led10，顯示貨幣的十位數(shù)。
顯示模塊會實時顯示售貨機(jī)收到的貨幣總額，并且通過led1來顯示投入貨幣的個位數(shù)，led2來顯示投入貨幣的十位數(shù)。在該模塊中，調(diào)用了一個數(shù)碼管顯示的元件disp7。
Lock模塊的端口原理圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的TRL電路圖如圖所示：
4.6.2七段數(shù)碼管顯示器設(shè)計
在元件disp7程序設(shè)計中，有一個輸入端口din,一個輸出端口led。disp7程序的端口原理圖如圖所示：
該元件設(shè)計的主要目的是具體定義了從0~9中每一個數(shù)值所對應(yīng)的字符串賦值。由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.6.3仿真測試
顯示模塊仿真波形圖如圖所示：
對該波形圖進(jìn)行分析：當(dāng)顯示模塊接收到用來控制貨幣總額的信號din時，兩個led顯示器會馬上將貨幣總額顯示出來。圖中可以看出，投入貨幣總額為15元，則led1應(yīng)顯示為5，led2應(yīng)顯示為1，根據(jù)vhdl程序的設(shè)計，led信號用字符串“"1111001”來顯示1，用字符串“0010010”來顯示數(shù)字5，圖中的波形圖說明了顯示器顯示是正確的。
4.7頂層設(shè)計與分析
頂層的設(shè)計就是對整個自動售貨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，為了在整個系統(tǒng)中達(dá)到連接底層元件從而形成更高層次的電路設(shè)計，在頂層文件的vhdl程序設(shè)計中使用了例化語句。在程序中利用component語句對準(zhǔn)備調(diào)用的元件做了聲明，并利用net1~net11十一個信號作為系統(tǒng)的內(nèi)部連線。
顯然，元件例化的實質(zhì)就是引用一種連接關(guān)系，將之前已經(jīng)設(shè)計好的設(shè)計實體定義為一個元件，然后把元件與當(dāng)前的設(shè)計實體的端口通過特定的語句連接起來，從而為當(dāng)前的設(shè)計實體引進(jìn)新的低一級的設(shè)計層次。元件例化是vhdl設(shè)計實體完成自上而下層次化設(shè)計的一種途徑。
4.7.1設(shè)計思想及工作原理
由QuqrtusⅡ軟件內(nèi)部生成的RTL電路圖如圖所示：
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
4.7.2仿真測試
對整個系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真測試，對仿真的結(jié)果的其中一部分進(jìn)行分析，對以下兩種仿真情況進(jìn)行分析：
1、確認(rèn)購買但余額不足
2、確認(rèn)購買且需要找零
對第1種情況進(jìn)行仿真得到如圖的仿真圖：
在該波形圖中可以看出，在5ns的時候，系統(tǒng)復(fù)位；在時間為30ns的時候，系統(tǒng)收到一個1元貨幣投入信號和一個5元貨幣投入信號，緊接著在50ns的時候又收到一個一元貨幣投入信號；兩個顯示器顯示了投入貨幣的總額；在時間為80ns的時
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
候，系統(tǒng)收到確認(rèn)信號ok_in,投幣結(jié)束，開始執(zhí)行找零或者退幣操作；系統(tǒng)內(nèi)部通過判斷發(fā)現(xiàn)所投入貨幣總額小于商品價格，所以開始進(jìn)行全額退幣過程；在90ns的時候系統(tǒng)發(fā)出同時退出一元貨幣和五元貨幣的信號RC1和RC5。系統(tǒng)操作完成，等待下一次的操作。
對第2種情況進(jìn)行仿真得到如圖的仿真圖：
在該波形圖中，在時間為30ns的時候，系統(tǒng)接收到一個投入一元貨幣的信號，在70ns的時候，同時收到一個五元貨幣和一個十元貨幣的投入信號，顯示器實時顯示所投入貨幣的總額；在80ns的時候收到確認(rèn)購買信號ok_in，由于所投貨幣總額大于商品價格，則系統(tǒng)開始執(zhí)行找零過程，并且產(chǎn)生一個出貨信號en_deliver和一個確認(rèn)購買信號led_buy；，在時間為90ns至120ns,連續(xù)3個產(chǎn)生退幣信號退幣信號RC1；退幣完成后，本次操作完成，等待下一次的操作。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 總結(jié)
隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，自動售貨機(jī)的發(fā)展方向也必將向著更加智能化和人性化的礎(chǔ)上，從顧客的實際需要出發(fā)，本文在分析了自動售貨機(jī)的特點后，完成了自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，在設(shè)計的過程中，主要完成了以下幾個方面的工作；（1）對自動售貨機(jī)的發(fā)展技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)和歸納，經(jīng)過總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)在起發(fā)展的一個重要方向，同時，移動商務(wù)也是其發(fā)展的一個目標(biāo)方向。（2）完成了整個系統(tǒng)方案的設(shè)計，并且對整個系統(tǒng)進(jìn)行了模塊的劃分，將整個系統(tǒng)劃分成6個子模塊，對每個模塊都單獨進(jìn)行了功能設(shè)計。
（3）利用vhdl語言輸入的方式，對子模塊進(jìn)行了詳細(xì)的軟件的設(shè)計，并且對其完成了相應(yīng)的功能仿真測試，并且對每次的仿真結(jié)果進(jìn)行分析。最后在頂層文件中將各個子模塊進(jìn)行例化并對子模塊進(jìn)行了調(diào)用，并且對整個控制系統(tǒng)的仿真，經(jīng)過仿真測試的結(jié)果可以看出，整個控制系統(tǒng)的設(shè)計達(dá)到了最初的所有設(shè)計要求，完成了各項功能。
通過對整個系統(tǒng)的功能測試發(fā)現(xiàn)該自動售貨機(jī)的工作是比較穩(wěn)定和可靠的，而且操作簡單明了，具有很大的實用性。由于經(jīng)驗不足和時間原因，本文中對該自動售貨機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計也存在了一些不足之處。在本系統(tǒng)中，只設(shè)定了一種商品，商品選擇功能不完善；購買商品后的結(jié)算方式比較單一，只能現(xiàn)金支付，缺少例如IC卡支付等智能支付方式。所有這些問題會對在相關(guān)知識進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)后逐一解決，努力對該控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其更加完善。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
致謝
回首大學(xué)四年，雖有遺憾卻也無悔。在四年的求學(xué)期間，雖然也曾迷茫彷徨，卻因為身邊一群誨人不倦的老師的引導(dǎo)以及真誠、熱心助人的同學(xué)的幫助，重新找到了前進(jìn)的方向以及努力的目標(biāo)。
在此，要首先感謝在本次畢業(yè)設(shè)計過程中從選題開始到論文的完成一直給我很大幫助的段老師，正是因為段老師耐心的幫助，我才能更好的完成課題中的設(shè)計及論文的編寫。同時，也要感謝本次在畢業(yè)設(shè)計過程中給與我?guī)椭钠渌蠋熀屯瑢W(xué)。最后，祝愿所有老師身體健康，桃李天下；祝愿所有同學(xué)前程似錦，工作順利。
大學(xué)生活即將結(jié)束，我也即將步入社會這個人生大舞臺，要學(xué)習(xí)的東西還有很多。在以后的日子里，我將會更加的努力去面對生活中所遇到的各種挑戰(zhàn)。
自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真
參考文獻(xiàn)
第五篇：自動售貨機(jī)系統(tǒng)程序
Coin類：
#include
using namespace std;
class Coin { public: /** Constructs a coin with a given name and value @param n the coin name @param v the coin value */ Coin(string n, double v);/** Gets the coin name.@return the name */ string get_name()const;/** Gets the coin value @return the value */ double get_value()const;private: string name;double value;};
Coin::Coin(string n, double v){ name = n;value = v;}
string Coin::get_name()const { return name;}
double Coin::get_value()const { return value;}
Product類： #include
using namespace std;
class Product { public: /** Constructs a product with a given name, price and quantity @param n the product name @param p the price @param q the quantity */ Product(string n, double p, int q);/** Gets the product name @return the name */ string get_name()const;/** Gets the product price @return the price */ double get_price()const;/** Gets the product quantity @return the quantity */ int get_quantity()const;/** Adds to the product quantity @param amount the amount to add */ void add_quantity(int amount);private: string name;double price;int quantity;};
Product::Product(string n, double p, int q){ name = n;price = p;quantity = q;}
string Product::get_name()const { return name;}
double Product::get_price()const { return price;}
int Product::get_quantity()const { return quantity;}
void Product::add_quantity(int amount){ quantity = quantity + amount;}
VendingMachine類：
class VendingMachine { public: /** Constructs a vending machine with no current product selection.*/ VendingMachine();/** Adds product to the machine.@param p the product to add */ void add_product(Product p);/** Sets the currently selected product @param name the product name @return true if the machine has a product with the given name */ bool select_product(string name);void chaxun_product();//查詢當(dāng)前售貨機(jī)內(nèi)的商品
/** Adds a coin to pay for the currently selected product.@param c the coin to add @return true if sufficient coins have been added to pay for the selected product.*/ bool add_coin(vector
double return_yiyoucoins();//統(tǒng)計售貨機(jī)中已有的貨款 void setcurrent_product();//把當(dāng)前選擇的商品代號置為-1 int getcurrent_product();//得到當(dāng)前選擇的商品代號 private: vector
products;int current_product;vector
VendingMachine::VendingMachine(){ current_product =-1;}
void VendingMachine::add_product(Product p)//添加商品 { for(int i = 0;i < products.size();i++){ if(products[i].get_name()== p.get_name()&& products[i].get_price()== p.get_price()){ products[i].add_quantity(p.get_quantity());cout<<“添加成功！”< { cout<<“已存在該商品，與您輸入的價格不同！”< return; } } products.push_back(p);cout<<“添加成功！”< bool VendingMachine::select_product(string name)//選擇商品 { int i;for(i = 0;i < products.size();i++){ if(products[i].get_name()== name && products[i].get_quantity()> 0){ current_product = i;return true;} else { if(products[i].get_name()== name && products[i].get_quantity()== 0){ cout << “對不起，該商品已售完！n”;return false;} } } if(i==products.size()){ cout<<“對不起，不存在該商品！”< double VendingMachine::return_yiyoucoins()//統(tǒng)計售貨機(jī)當(dāng)前的金錢總額 { double total = 0;for(int i = coins.size()1;i >= 0;i--){ coins.push_back(current_payment[i]);current_payment.pop_back();} products[current_product].add_quantity(-1);current_product =-1;cout<<“交易成功！”< { return false;} } double VendingMachine::add_coinbijiao(vector } double m=products[current_product].get_price()-total;if(m>0)return m;else return-1;} double VendingMachine::return_coins()//統(tǒng)計當(dāng)前投入的金錢總額 { double total = 0;for(int i = current_payment.size()1;i >= 0;i--){ total = total + coins[i].get_value();coins.pop_back();} return total;} void VendingMachine::chaxun_product(){ if(products.size()==0){ cout<<“暫時沒有添加商品!”< int VendingMachine::getcurrent_product(){ return current_product;} Main函數(shù)： #include void main(){ vector VendingMachine machine;bool more = true;machine.chaxun_product();while(more){ cout << “a)添加商品 x)查詢商品 s)選擇商品 p)投幣 c)取消 e)查詢當(dāng)前金額 r)取款 q)退出: ”;string command;cin>>command;if(command == “a”){ cout << “商品名: ”;string name;cin>>name; cout << “價格: ”;double price;cin >> price;cout << “數(shù)量: ”;int quantity;cin >> quantity;machine.add_product(Product(name, price, quantity));} else if(command == “s”){ double total1; total1=machine.return_yiyoucoins(); if(total1>=5000)//當(dāng)售貨機(jī)中的貨款大于等于5000時，暫停售貨 { cout<<“對不起，現(xiàn)在暫停售貨！”< } else { machine.setcurrent_product();cout << “商品名: ”;string name;cin>>name;machine.select_product(name); } } else if(command == “p”){ if(machine.getcurrent_product()!=-1)//如果當(dāng)前已選擇商品，才可以投幣 { bool panduan=false;while(!panduan)//多次投幣的實現(xiàn) { cout << “所投錢幣名稱(以 # 結(jié)束投幣過程):”;string name;cin>>name;while(name!=“#”){ bool found = false;for(int i = 0;!found && i < coins.size();i++){ if(coins[i].get_name()== name){ current_pay.push_back(coins[i]);found=true;} } if(!found){ cout << “不存在該貨幣，請重新投入：n”;} cin>>name; } double k=machine.add_coinbijiao(current_pay);if(k==-1) { machine.add_coin(current_pay);for(int i = current_pay.size()1;i >= 0;i--){ total = total + current_pay[i].get_value();current_pay.pop_back();} cout << “Returned(退還)” < else cout<<“您還沒有選擇商品！”< { machine.setcurrent_product(); double total=0; for(int i = current_pay.size()1;i >= 0;i--){ total = total + coins[i].get_value();coins.pop_back();} return total;} void VendingMachine::chaxun_product(){ if(products.size()==0){ cout<<“暫時沒有添加商品!”< int VendingMachine::getcurrent_product(){ return current_product;} } JAVA import Input.touqian;import java.*;class shangpin { } class fenpeiqi { } class xianshichanpin { fenpeiqi fpq[]=new fenpeiqi[3];public xianshichanpin(){ fpq[0]=new fenpeiqi(3.0);fpq[0].sp[0]=new shangpin(“玉米烤腸 ”,10);fpq[0].sp[1]=new shangpin(“可口可樂 ”,15);fpq[0].sp[2]=new shangpin(“百事可樂 ”,10);fpq[1]=new fenpeiqi(5.0);fpq[1].sp[0]=new shangpin(“哈德門香煙”,10);fpq[1].sp[1]=new shangpin(“將軍香煙 ”,15);fpq[1].sp[2]=new shangpin(“紅梅香煙 ”,10);fpq[2]=new fenpeiqi(10.0);fpq[2].sp[0]=new shangpin(“一支筆香煙”,10);fpq[2].sp[1]=new shangpin(“紅塔山香煙”,10);fpq[2].sp[2]=new shangpin(“泰山香煙 ”,15);double price;shangpin sp[]=new shangpin[3];public fenpeiqi(double price){ } this.price=price;String name;int num;public shangpin(String name,int num){ } this.name=name;this.num=num; #“);#”);#“);#”);#“); } } void show(){ System.out.println(”=============== System.out.println(“# System.out.println(”# System.out.println(“# 歡迎使用自動售貨機(jī) System.out.println(”# System.out.println(“# =================”);System.out.println(“=============== System.out.println();System.out.println(”編號tt“+”名稱ttt“+”價格tt“+”數(shù)量t“);for(int i=0;i } if(fpq[i]!=null){ } for(int j=0;j } } if(fpq[i].sp[j]!=null){ =================”);System.out.println((i+1)*10+j+1+“tt”+fpq[i].sp[j].name+“tt”+fpq[i].price+“tt”+fpq[i].sp[j].num);System.out.println(“=============== } =================”);class panduan { boolean ying() } { } boolean zhi(){ } int z=touqian.in(); if(z==5||z==10){ } else { } return false;return true;double y=touqian.dou();if(y==1||y==0.5){ } else { } return false;return true;class jiabi { switch(touqian.in())void ceshi(){ System.out.println(“請選擇投放錢的類型 ”);System.out.println(“1 表示投放 硬幣”);System.out.println(“2 表示投放 紙幣”);System.out.println(“請輸入您選擇的錢的類型 ：”); panduan pd=new panduan(); { case 1: System.out.println(“請您投入有效的面值”); if(pd.ying()) { System.out.println(“您投入的是有效地硬幣”); System.out.println(); // System.out.println(“^_^ 請選擇您所需要的物品^_^”); } else } class chanpin { { System.out.println(“您投入的不是有效地硬幣,請您重新投入”); } break; case 2 : System.out.println(“請您投入有效的面值”); if(pd.zhi()) { // } else { } break; default : System.out.println(“請您重新投入有效地貨幣”); } } System.out.println(“您投入的不是有效的紙幣，請您重新投入”);System.out.println(“您投入的是有效的紙幣”);System.out.println();System.out.println(“^_^ 請選擇您所需要的物品^_^”); } } public static void main(String args[]){ System.out.println(“請輸入您想要產(chǎn)品的編碼：”);int bianma;bianma=touqian.in();System.out.println(“請輸入您想要產(chǎn)品的數(shù)量：”);int shuliang;shuliang=touqian.in();System.out.println(“您一共要付：”);double sumjine;sumjine= xianshichanpin xscp=new xianshichanpin();xscp.show();
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