计算机组成原理实验-logisim实现自动售糖机
一.作业内容;
二.设计分析：
首先我们先确定输入和输出，根据题目的提示很明显可以看出因为每次可以投入10元或者5元硬币，当总钱数达到15元或者超过15元的时候，自动出糖，并且机器不找零，所以可以看出最大的钱数只能是20元，不可能比这还大，所以从0~20我们可以确定出5个状态，为了简洁表示我们用d表示投入10元，用n表示投入5元，最后的是否出糖用c表示，分别用S0到S4表示0~20元。
然后我们开始绘制状态转换图，当S0的时候也就是0元的时候，如果既不投入10元也不投入5元那么依旧是S0，如果投入10元不投入5元，那就转为S2，如果投入5元不投入10元，那就转为S1，以此类推绘画出状态转换图，然后我们开始根据状态转换图撰写状态转换表。
接下来我们采用二进制编码的方式，由于有5种状态，所以二进制编码需要三个数字才能够将他们都表示出来，000表示S0，001表示S1，010表示S2，011表示S3，100表示S4。
对于独热编码，在独热编码中状态编码的每一位表示一种状态，在任何时候只有一个位是热的或真的，由于有5种状态，所以需要5位数字，分别为：S0为00001，S1为00010，S2为00100， S3为01000，S4为10000，这比二进制编码的三位数字要大很多，但是下一位状态和输出的逻辑通常会更简化，需要的门电路也更少。
然后我们就用状态编码重写状态转换表，这里采用二进制编码，接下来写出布尔表达式，可以利用logisim自动生成电路，快速简洁地生成电路图, 然后根据我们用状态编码编写的输出表，写出输出电路，由于要在测试电路中使用Reset信号，所以在编写有限状态机的时候，对于寄存器里面的Reset信号，我们用一个输入引脚来表示，方便测试的时候，用隧道来表示Reset信号,电路信号同理。如图：
三.具体设计
状态转换图：
状态转换表：
|
当前状态 |
输入 |
下一状态 |
|
|
S |
￥10 |
￥5 |
S* |
|
S0 |
0 |
0 |
S0 |
|
S0 |
0 |
1 |
S1 |
|
S0 |
1 |
0 |
S2 |
|
S1 |
0 |
0 |
S1 |
|
S1 |
0 |
1 |
S2 |
|
S1 |
1 |
0 |
S3 |
|
S2 |
0 |
0 |
S2 |
|
S2 |
0 |
1 |
S3 |
|
S2 |
1 |
0 |
S4 |
|
S3 |
0 |
0 |
S0 |
|
S3 |
0 |
1 |
S1 |
|
S3 |
1 |
0 |
S2 |
|
S4 |
0 |
0 |
S1 |
|
S4 |
0 |
1 |
S2 |
|
S4 |
1 |
0 |
S3 |
|
状态 |
二进制编码方式 |
|
S0 |
000 |
|
S1 |
001 |
|
S2 |
010 |
|
S3 |
011 |
|
S4 |
100 |
用二进制编码重写状态转换表和输出表：
|
当前状态 |
输入 |
下一状态 |
|
|
S(s2, s1, s0) |
￥10 |
￥5 |
S*(s*2, s*1, s*0) |
|
0,0,0 |
0 |
0 |
0,0,0 |
|
0,0,0 |
0 |
1 |
0,0,1 |
|
0,0,0 |
1 |
0 |
0,1,0 |
|
0,0,1 |
0 |
0 |
0,0,1 |
|
0,0,1 |
0 |
1 |
0,1,0 |
|
0,0,1 |
1 |
0 |
0,1,1 |
|
0,1,0 |
0 |
0 |
0,1,0 |
|
0,1,0 |
0 |
1 |
0,1,1 |
|
0,1,0 |
1 |
0 |
1,0,0 |
|
0,1,1 |
0 |
0 |
0,0,0 |
|
0,1,1 |
0 |
1 |
0,0,1 |
|
0,1,1 |
1 |
0 |
0,1,0 |
|
1,0,0 |
0 |
0 |
0,0,1 |
|
1,0,0 |
0 |
1 |
0,1,0 |
|
1,0,0 |
1 |
0 |
0,1,1 |
|
当前状态 |
输出 |
|
S(s2, s1, s0) |
C |
|
000 |
0 |
|
001 |
0 |
|
010 |
0 |
|
011 |
1 |
|
100 |
1 |
写出下一状态和输出的布尔表达式：
接着就可以进行电路设计了，这里注意，利用logisim自动生成电路，先生成下一状态的电路，然后利用寄存器和隧道就完成了下一状态控制器的设计，然后在当前状态那里进行输出设计：
封装如下：
接下来开始编写测试电路，创新的使用了：输入d和n分别用按钮来表示，点一下即为输入,对于输出的常数，我们用一个计数器和16进制数字表示器来表示，对于剩余的钱数，我们用一个多路选择器，以及16进制数字表示器来表示对多路选择器要额外小心，由于有五种状态，所以多路选择器的选择端位宽要为3，并且0~5的数据以常数表示，测试结果完美。
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风轻轻吹.......
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