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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateVerilog实现自动售货机_x0001_东华理工大学东华理工大学EDA课程设计报告课程设计题目：自动售货控制系统设计 学 院 机械与电子工程学院学生姓名 王 磊 班 级 080612 学 号 08061216 指导老师 黄乡生（教授） 2011年6月18日摘 要本设计是以现场可编程逻辑器件（FPGA）为核心的自动售货机，利用QuartusII软件编写verilog
2、HDL 硬件描述语言程序以实现自动售货功能。本程序要求能够完成对货物信息的存取，硬币处理，余额计算，取消购物时退款和显示功能。关键字：FPGA、Verilog HDL、自动售货机、 QuartueII AbstractThis design is an auto-vending machine based on field programmavle logic devices(FPGA).We use QuartusII to write procedure in verilog HDL which is a language to describe hardware.The procedur
3、e will realize the function of auto-vending machine.Keywords:FPGA、Verilog HDL、auto-vending machine、QuartueII一、 设计要求 设计一个自动售货控制系统，它能够完成对货物信息的存取，硬币处理余额计算，取消购物时退款和显示等功能。（1） 假定自动售货机可以出售四种货物，每种商品的数量和单价在初始化时设定，并存储在存储器中。（2） 采用模拟开关信号模拟5角和1元硬币购物，并通过按键选择所需商品。（3） 系统能够根据用户输入的硬币，判断累计货物是否足够，当所投硬币累计达到或者超过购买者所选商品价格
4、时，则根据顾客的要求自动售货，并找回剩余的硬币，然后回到初始状态。当所投硬币不够时，则给出提示，并通过一个复位键退回所有硬币，然后回到初始状态。二、 设计提示系统框图如下： 时钟信号 控制器RAM按键数码显示译码投币数据设定系统按功能可以分为信号输入、控制器、译码显示等模块。系统的工作过程为：首先由送货员把自动售货机里的每种商品的数量和单价通过set键和sel键置入到存储器中，然后顾客可以通过sel键选择所需购买的商品，选定之后通过按get键进行购买吗，再按finish键取回照壁，结束此次交易。按get键时，如果所投硬币累计达到或超过购买所选商品价格时，则自动售货机会给出所购商品，如果所投钱数
5、不够，自动售货机不作响应，继续等待顾客的下次操。顾客的下次操作可以继续投币，直到钱数到达所要商品价格才能进行购买，也可以直接按finish键退币。三、 设计思路这是我自己的设计思路，和指导书上的不太一致，功能也欠缺许多。不过基本功能可以实现。（1） 只有4种商品，故单价不会太高，而投币是5毛和1块。所以可以用枚举的方法把各个价位的可能组成值例举出来，然后每个可能值作为一个状态，进行Case的选择。（2） 每次选择跳转状态后，计算当前总价(price）以及选择商品后的找零(change)。直到状态选择结束。（3） 可以用一个LED灯来提示钱数是否足够不足够则亮灯，作为补充条件。（4） 至于译码显
6、示，前面我将找零和总价都换算成了角数，如35角的price和15角的找零。那怎么显示呢，由于这个开发板没有小数点显示，所以用取余和整除来计算出个位和十位。以上为例：price%10=5；price/10=3；则显示35即为总价格。（5） 其他功能尚未实现，如商品数量的设定。这个可以用一个integer的全局变量表示，用for循环计算 然后打印出i（剩余数量。还有诸如复位退币，可以用时钟下降沿表示。（6） 程序前须加入分频always语句用于显示稳定。四、 流程图以及信号说明开 始显示所选商品 投币Case语句m16状态Case语句m15态Case语句m3状态Case语句m2状态Case语句m1
7、状态计算price,change的值显示找零以及总价结束信号说明：onr_dollar:1元硬币 Half_dollar:5角硬币Change：找零Yinliao:4种情况，分别为 milk,coffe,water,tea Price:总价格 Led_warn:提示LED五、源程序清单 module autoseller(one_dollar,half_dollar,change,yinliao ,price,rst,clk,led_warn,a,b,c,d,e,f,g);parameter m1=4b0000,m2=4b0001,m3=4b0010,m4=4b0011, m5=4b0100,
8、m6=4b0101,m7=4b0101,m8=4b0111, m9=4b1000,m10=4b1001,m11=4b1010, m12=4b1011,m13=4b1100, m14=4b1101,m15=4b1110,m16=4b1111;/M1没钱投入/M2投入1个5毛/M3投入1个1块/M4投入2个5毛/M5投入1个1块1个5毛/M6投入2个1块/M7投入3个5毛/M8投入2个5毛1个1块/M9投入2个1块1个5毛/M10投入4个5毛/M11投入5个5毛/M12投入2个5毛2个1块/M13投入3个5毛1个1块/M14投入6个5毛/M15投入3个1块/M16投入3个1块1个5毛input c
9、lk,rst,half_dollar,one_dollar;input 1:0 yinliao; / water,tea,milk,coffee; /water 1$ /tea 2$ /milk 2.5$ /coffee 3$output reg 5:0price,change;reg 3:0 state;output reg led_warn;/错误警告信号/ reg3:0a0,b0,c0,d0;output a,b,c,d,e,f,g; always(posedge clk)beginif(rst)begin price=0;change=0; state=m1;endcase(state
10、)m1: begin if(half_dollar)begin state=m2;end else if(one_dollar)begin state=m3;end else led_warn=1; endm2: begin if(half_dollar)begin state=m4;end else if(one_dollar) begin state=m5;end else led_warn=1; endm3: begin if(yinliao=2b00) begin price=d10;change=0;end else if(half_dollar) begin state=m5;en
11、d else if(one_dollar)begin state=m6;end else led_warn=1; endm4: begin if(yinliao=2b00) begin price=d10;change=d0;end else if(half_dollar) begin state=m7;end else if(one_dollar) begin state=m8;end else led_warn=1; endm5: begin if(yinliao=2b00) begin price=15;change=d10;end else if(half_dollar) begin
12、state=m8;end else if(one_dollar) begin state=m9;end else led_warn=1; endm6: begin if(yinliao=2b00) begin price=d20;change=d10;end else if(yinliao=2b01) begin price=d20;change=d0;end else if(half_dollar) begin state=m9;end else if(one_dollar) begin state=m15;end else led_warn=1; endm7: begin if(yinli
13、ao=2b00) begin price=d15;change=d5;end else if(half_dollar) begin state=m10;end else if(one_dollar) begin state=m13;end else led_warn=1; endm8: begin if(yinliao=2b00) begin price=d20;change=d10;end else if(yinliao=2b01)begin price=d20;change=d0;end else if (half_dollar) begin state=m13;end else if (
14、one_dollar)begin state=m12;end else led_warn=1; endm9: begin if(yinliao=2b00)begin price=d25;change=d15;end else if(yinliao=2b01) begin price=d25;change=d05;end else if(yinliao=2b10) begin price=d25;change=d0;end else if(half_dollar) begin state=m12;end else if(one_dollar)begin state=m16;end else le
15、d_warn=1; endm10: begin if(yinliao=2b00) begin price=d20;change=d10;end else if(yinliao=2b01)begin price=d20;change=d0;end else if (half_dollar) begin state=m11;end else led_warn=1; endm11: begin if(yinliao=2b00)begin price=d25;change=d15;end else if(yinliao=2b01)begin price=d25;change=d5;end else i
16、f(yinliao=2b10)begin price=d25;change=d0;end else if (half_dollar) begin state=m14;end else led_warn=1; endm12: begin if(yinliao=2b00)begin price=30;change=d20;end else if(yinliao=2b01)begin price=30;change=d10;end else if(yinliao=2b10)begin price=30;change=d5;end else if(yinliao=2b11)begin price=30
17、;change=d0;end else led_warn=1; endm13: begin if(yinliao=2b00)begin price=d25;change=d15;end else if(yinliao=2b01)begin price=d25;change=d5;end else if (yinliao=2b10)begin price=d25;change=0;endelse led_warn=1; endm14: begin if(yinliao=2b00)begin price=d30;change=d20;end else if(yinliao=2b01) begin
18、price=d30;change=d10;end else if(yinliao=2b10)begin price=30;change=d5;end else if(yinliao=2b11)begin price=30;change=d0;end else led_warn=1; endm15: begin if(yinliao=2b00)begin price=d30;change=d20;end else if(yinliao=2b01) begin price=d30;change=d10;end else if(yinliao=2b10)begin price=30;change=d
19、5;end else if (yinliao=2b11)begin price=30;change=d0;end else led_warn=1; endm16: begin if(yinliao=2b00)begin price=d35;change=d25;end else if(yinliao=2b01) begin price=d35;change=d15;end else if(yinliao=2b10)begin price=35;change=d1;end else if(yinliao=2b11)begin price=35;change=d5;end else led_war
20、n=1; enddefault: begin led_warn=1;endendcase/a0=change/(6b001010);/b0=change%(6b001010);/c0=price/(6b001010);/d0=price%(6b001010);/case(a0)case(change/10)0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001;4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011;5:a,b,c,d,e,f,g=
21、7b1011011;6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111;7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;default:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;endcase/case(b0)case(change%10)0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001;4:a,b,c,d,e,f,g=7b0
22、110011;5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011;6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111;7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;default:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;endcase/case(c0)case(price/10)0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;3:a,b,c,d,e,f,g=7b11110
23、01;4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011;5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011;6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111;7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;default:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;endcase/case(d0)case(price%10)0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;3
24、:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001;4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011;5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011;6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111;7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;default:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;endcaseendEndmodule六、 调试步骤（1）运行QuartusII软件，新建工程（2）建立文本文件，写入程序，编译保存。（3）分配管脚。保存编译。（4）将生成的
25、.sof文件写入FPGA开发板（5）观察结果 七、实验结果 很遗憾。在老师的指导下，我还是没能完成结果在开发板上的显示。原因可能是程序写入不到开发板内。但是波形仿真是正确的。也有可能是管脚分配错误。总之这次的实验，硬件部分没完成好，软件编程倒是自己编了2个程序。八、 实验心得作为EDA的课程设计简易自动售货机，这是一个能考察学生思维的实验。一开始我的程序是if else的选择语句 并没有用到米粒状态机的有关知识，在第一天给老师检查并指点后，回去查了资料，用到了状态机的编程思想。本程序共分为16个状态，单价为1%,2$,2.5%,3$,所以根据所有硬币，如1.5可以分为3个5毛，1个1块1个5毛
26、，2个一块并找零5毛等多种状态，根据投币的状态选择并计算出商品。在饮料的存取上我设置了一个信号1:0yinliao来表示4个商品，yinliao可以分别为2b00,2b01,2b10,2b11等状态分别表示。通过这次的实验，我对EDA的应用范围有了更进一步的认识，原以为这些设计只限于单片机等范畴，其实EDA中的verilog应用很广泛，而且编程思想靠近C，使我们更易于设计系统。我对编程思想也有了进一步的认识，如自顶而下的编程思想，还有状态机的应用等等。如果想成功设计出一个系统，查阅资料是不可或缺的，但是不能盲目的参考甚至抄袭，这次实验我是全部自己思考的。虽然程序功能欠缺，但是我认为我得到了锻炼。我会在以后的课程学习中如DSP,SOPC中更加专心，争取学到更多的专业技能。九、参考文献1王金明。数字系统设计与VerilogHDL(第四版）。 北京：电子工业出版社，20092黄乡生，朱星华。EDA技术与应用研究性实践教学指导书（第二版）。 -