基于eda的课程设计_自动售货机控制设计.doc

eda 课 程 设 计 题 目 自动售卖机控制的设计 系 (部) 班 级 姓 名 学 号 指导教师 年 月 日至 月 日 共 周 目录 1 引言 1 2 EDA简介 2 2.1 EDA技术含义 2 2.2 EDA技术相关概念 2 2.2.1 “自顶向下”的设计方法 2 2.2.2 硬件描述语言 2 2.2.3 系统框架结构 3 2.3 EDA技术的基本特征 3 3 Quartus II 4 3.1 Quartus II简介 4 3.2 Quartus II特点 4 4 自动售货机的设计 6 4.1 自动售货机设计原理 6 4.1.1 状态机原理分析 6 4.1.2 状态转移图 6 4.1.3 仿真图分析 6 4.1.4 硬件封装图 8 5 总结 9 参考文献 10 附录 11 1 引言 随着生活节奏的不断加快，自动化已经成为人们日常生活之中不可缺少的组成部分。自动柜员机，自动售货机机，自助缴费终端等以成为人们所喜爱的方式。 本文所设计的简易自动售货机如果足够，则另外设置一复位按钮，当复位按钮按下时，自动售货机回到初始状态。Quartus为开发软件，以FPGA为硬件载体，设计并实现了自动售货机。 2 EDA简介 2.1 EDA技术含义 EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。 10年前，电子设计的基本思路还是选择标准集成电路自底向上（Bottom-Up）地构 造出一个新的系统，这样的设计方法就如同一砖一瓦地建造金字塔，不仅效率低、成本高而且还容易出错。高层次设计给我们提供了一种自顶向下（Top-Down）的全新的设计方法，这种设计 方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。然后用综合优化工具 生成具体门电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要 仿真和调试过程是在高层次上完成的，这不仅有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的 浪费，而且也减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。 硬件描述语言（HDL-Hardware Description Language）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传 统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。例如一个32位的加法器，利用图形输入软件 需要输入500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写一行A=B+C即可，而且VHDL语言可读性强， 易于修改和发现错误。早期的硬件描述语言，如ABEL-HDL、AHDL，是由不同的EDA厂商开发的，互 相不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上缺陷，1985年 美国国防部正式推出了VHDL(Very High Speed IC Hardware Description Language)语言， 1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准（IEEE STD-1076）。 ---- VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个 设计层次,支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件 描述语言的功能，整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。另外，VHDL还 具有以下优点： VHDL的宽范围描述能力使它成为高层次设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功 能的实现与调试，只需花较少的精力用于物理实现。 VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计，灵活且方便，而且也便于设计 结果的交流、保存和重用。 VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。 VHDL是一个标准语言，为众多的EDA厂商支持，因此移植性好。 EDA系统框架结构(Framework)是一套配置和使用EDA软件包的规范，目前主要的EDA