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1、数字电路与逻辑设计实验 实验报告 题目：简易地铁自动售票系统 学院：信息与通信工程学院 专业：电子信息工程 一、 设计课题的任务要求基本要求：a) 地铁票价统一为每张两元，只能投入币值为五元的人民币进行购票。b) 能够开机自检，检验显示器件正常。c) 通过按键开关BTN输入购票张数和投入的人民币张数并恰当显示相应信息。d) 设置适当的声音提示或显示提示表示取票和找零。e) 一次购票成功后系统能够恰当地转入下一次购票等待状态。f) 系统能够复位。提高要求：将投币种类增加为1元、5元和10元三种。二、 系统设计本次实验中采用的是自自顶向下的设计方法，即从整个系统功能出发，按一定原则将系统划分为若干
2、子系统，再将每个子系统分为若干功能模块，再将每个模块分成若干较小的模块直至分成许多基本模块实现。1.外部呈现结构CAT5，CAT4：用数码管显示购票张数CAT3，CAT2：显示总共输入的钱数BTN7：开始购票按键BTN6：输入购票张数确定按键BTN5：输入钱数确定按键/确定购买按键BTN4：复位键/取消键BTN3：通过按键按下次数输入购票张数BTN2：每按下1次，输入1张1元纸币BTN1：每按下1次，输入1张5元纸币BTN0：每按下1次，输入1张10元纸币LED7-0：通过8个灯不同的亮灭显示不同的状态全亮：开机自检及复位状态LED7亮：输入购票张数状态LED6亮：输入总钱数状态LED5,2亮
3、：显示购票成功亮灭亮灭亮灭亮灭：显示找零状态2、模块划分及功能1、计算模块：计算用户投币的总金额，以及用户的余额。2、显示模块：将计算的结果及用户操作信号译码后显示在数码管或LED灯上。3、输入模块：通过按键，开关输入信息 4、信号模块：系统对系统时钟，用户的买、选择、完成信号，显示 开关信号等信号的设置。3、自动售货机系统总体框图时钟按键数据投币控制器译码RAM分频器显示4、流程图5、MSD图S0:waite_stateS1:select_stateS2:insert_stateS3:ticket_stateS4:change_state三、 仿真波形及波形分析1、 仿真波形2、 波形分析上
4、面的波形只是仿真其中一个情况，顺序输入信息，中间没有按过取消，且输入钱数大于总票价，通过波形可以看出，购票成功且有找零，跟所预期吻合，说明仿真成功。四、 源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity subway is port(clk :in std_logic; buy : in std_logic; yes : in std_logic; ok: in std_logic; start:in std_logic; no : in std_logic; count1:in
5、 std_logic; count2:in std_logic; count3:in std_logic; count0:in std_logic; f:out std_logic_vector(6 downto 0); sell:out std_logic_vector(5 downto 0); ticket_out : out std_logic_vector(2 downto 0); change_out : out std_logic_vector(3 downto 0); present_state : out std_logic; a,b,c,d:out std_logic:=0;
6、 -count_2,count_3:out std_logic; afford:out std_logic; beep: out std_logic; led:out std_logic_vector(7 downto 0) ); end subway; architecture behave of subway is type state_type is (waiting_state,select_state,insert_state,ticket_state, change_state); signal state:state_type; signal clk_out100,clk_out
7、200:std_logic; signal count_0,count_1,count_2,count_3:std_logic; signal tmp1:integer range 0 to 4999; signal tmp2:integer range 0 to 9999; signal count0temp,count1temp,count2temp,count3temp:std_logic; signal count0tempp,count1tempp,count2tempp,count3tempp:std_logic; signal ticket_count:std_logic_vec
8、tor(2 downto 0); signal total_money:std_logic_vector(3 downto 0); begin-分频-p1:process(clk) /2次分频，一次分为10Khz,一次分为5Khz,一个用于数码管扫描begin 一个用于按键消抖 if (clkevent and clk=1) then if tmp1=4999 then tmp1=0; else tmp1=tmp1+1; end if;end if;end process p1;p11:process(clk)begin if (clkevent and clk=1) thenif tmp2=
9、9999 then tmp2=0; else tmp2=tmp2+1;-shumaguan shizhongend if;end if;end process p11;p2:process(tmp1,tmp2)begin if tmp1=4999 then clk_out200=1;else clk_out200=0;end if ;if tmp2=9999 then clk_out100=1;else clk_out100=0;end if;end process p2;-process(clk)-begin-clk_out100=clk;-clk_out200=clk;-end proce
10、ss;-按键消抖-p3:process(clk_out100,count1,count2,count3)beginIF (clk_out100EVENT AND clk_out100=0) THENcount1tempp=count1temp;count1temp= count1;count2tempp=count2temp;count2temp= count2; count3tempp=count3temp;count3temp= count3;count0tempp=count0temp;count0temp= count0;END IF;count_1=clk_out100 AND co
11、unt1temp AND (NOT count1tempp);count_2=clk_out100 AND count2temp AND (NOT count2tempp);count_3=clk_out100 AND count3temp AND (NOT count3tempp);count_0=clk_out100 AND count0temp AND (NOT count0tempp);END PROCESS p3;-按键输入及计算-process(clk_out100,count_1,count_2,count_3)begin IF (clk_out100EVENT AND clk_
12、out100=1) THENif(buy=1) then ticket_count=000;total_money=0000;end if;if(no=1) then ticket_count=000;total_money=0000;end if; if (count_0=1) then a=1;ticket_count=ticket_count+001;end if ;if (count_1=1) thenc=1;total_money=total_money+0001;end if;if (count_2=1) thenb=1;total_money=total_money+0101;end if;if (count_3=1) thend=1;total_money=total_money+1010;end if;end if;end process;-各状态转换及输出-p4:process(clk_out100,total_money,ticket_count) variable flag:std_logic; variable sign:std_logic:=0
