基于verilog_hdl语言的自动售货机设计

基于verilog_hdl语言的自动售货机设计内容摘要：

此系统 共有 18 个状态， 故 从状态 0到状态 17，用 5位 2进制码依次表示为 00000— 10001， 然后对输出变量进行编码： 投币显示 num：  000  001  010  011  100 101 卖出货 g2：无 00 water01 Coke10 退币 c3 ： 无： 000  001  010  011  100 101 模块 实现与描述 在程序 的设计过程中使用 case 语句，且在判断出 每种状态输入后直接给出了该系统的输出，因此，该自动售货机仅有一个整体模块，即包含了输入和输出（其中源程序见附录）。 如下图 所示： 图 整体模块芯片图 输入输出描述如下： 输入： clk，接入系 统时钟，作为接受外部信号时钟； reset，接入复位信号，作用系统初始化，高电平有效； coin5，投币 5角信号，高电平有效； coin10，投币 1元信号，高电平有效。 输出： water，输出价值 1的饮料的信号，高电平有效； coke，输出价值 ，高电平有效； ，找零 /退币 ，高电平有效； ，找零 /退币 1元信号，高电平有效； ，找零 /退币 ，高电平有效； ，找零 /退币 ，高电平有效； ，找零 /退币 ，高电平有效。 4 自动售货机的仿真 在现实中 自动售货机的状态繁多， 参见图 ， 故 此次设计， 仅列 举 三种最具代表性的仿真波形， 分别为“ 5角硬币购买”、“ 1元硬币购买”、“ 5角和 1元硬币混合购买”， 每种情况分三个 波形讨论。 “ 5 角硬币 购买 ” 仿真 与分析 （ 1） 买 water 投入 5 角硬币购买 water 的 仿真如下图 所示： 图 投入 5 角硬币购买 water 输入 ： clk(系统时钟信号 )高电平 有 效， 从 开始到 这段时间里，当依次投入 5 角硬币 (coin5)， state(状态 )由 0 变到 11（因为先是遇到找零信号，故已找零 元）， 说明投入的 实际 总币值为 元。 在投完币之后从 到 给出 water(买水 )信号。 输出 ：在 到 里 num(投币显示 )由 0H 变化到5H，二进制表示为 0000~0101，对照状态编码可知为 元 ， 恰好验证了前面 state的正确性，当遇到 water 信号， g2(卖出货物变量 )从低电平 0 变到高电平 1，说明此时成功出售 water,c3(找零信号 )由 1 变到 3，对应二进制为 0001~0011,0011编码为 元，故 找零 元 ，满足了 （总额） （水单价） =（找零），此时 state 变为 00 初始状态。 即仿真结果符合现实中的购买过程。 （ 2） 买 coke 投入 5 角硬币购买 coke 的 仿真如下图 所示： 图 投入 5 角硬币购买 coke 输入： clk(系统时钟信号 )高电平 有 效， 从 开始到 这段时间里，当依次投入 5 角 硬币 (coin5)， state(状态 )由 0 变到 11（因 为先是遇到找零信号，故已找零 元），说明投入的实际总币值为 元。 在投完币之后从 到 给出 coke(买可乐 )信号。 输出：在 到 里 num(投币显示 )由 0H变化到 5H，二进制表示为 0000~0101，对照状态编码可知为 元，恰好验证了前面state 的正确性，当遇到 coke 信号， g2(卖出货物变量 )从低电平 0 变到高电平 2，说明此时成功出售 coke,c3(找零信号 )由 1 变到 0， 表示不用找零。 此时 满足了 （总额） （可乐 单价） =0（找零），此时 state 在售出 coke 之后由 09 变为 00初始状态。 此 仿真结果符合现实中的购买过程。 （ 3） 取消操作 投入 5 角硬币取消操作的 仿真如下图 所示： 图 投入 5 角硬币取消操作 输入： clk(系统时钟信号 )高电平 有 效，从 开始到 这段时间里，当依次投入 5 角硬币 (coin5)， state(状态 )由 0 变到 11（因为先是遇到找零信号，故已找零 元），说明投入的实际总币值为 元。 在投完币之后从 到 给出 cancel（取消）信号。 输出：在 到 里 num(投币显示 )由 0H变化到 5H，二进制表示为 0000~0101，对照状态编码可知为 元，恰好验证了前面 state 的正确性，当遇到 cancel 信号， c3(找零信号 )由 1 变到 5，对应编码为 0101，表示找零 元，也即取消操作。 此时 state 在 遇到 cancel 之后由 10 变为 00 初始状态。 此仿真结果符合现实中的 投币而不 购买 的 过程。 “ 1 元硬币 购买 ” 仿真 与分析 （ 1） 买 water 投入一元硬币购买 water 的 仿真如下图 所示： 图 投入 1 元硬币购买 water 输入： clk(系统时钟信号 )高电平 有 效，从 开始到 这段时间里，当依次投入 1 元硬币 (coin10)， state(状态 )由 0 变到 11（因为先是遇到找零信号，故已找零 元），说明投入的实际总币值为 = 元。 在投完币之后从 给出 water(买水 )信号。 输出：在 num(投币显示 )由 0H 变化到 5H，二进制表示为 0000~0101，对照状态编码可知为 元，恰好验证了前面 state 的正确性，当遇到 water 信号， g2(卖出货物变量 )从低电平 0 变到高电平 1，说明此时成功出售 water,c3(找零信号 )由 1 变到 3，对应二进制为 0001~0011,0011 编码为 元，故找零 元，满足了 （总额） （水单价） =（找零），此时 state 由 13 变为 00 初始状态。 即仿 真结果符合现实中的购买过程。 （ 2） 买 coke 投入 1 元硬币购买 coke 的 仿真如下图 所示： 图 投入 1 元硬币购买 coke 输入： clk(系统时钟信号 )高电平 有 效，从 开始到 这段时间里，当依次投入 1 元硬币 (coin10)， state(状态 )由 0 变到 11（因为先是遇到找零信号，故已找零 元），说明投入的实际总币值为 元。 在投完币之后从 ns到 给出 coke(买可乐 )信号。 输出：从 到 这段时间里 num(投币显示 )由 0H 变化到 5H，二进制表示为 0000~0101，对照状态编码可知为 元，恰好验证了前面 state 的正确性，当遇到 coke 信号， g2(卖出货物变量 )从低电平 0 变到高电平 2，说明此时成功出售 coke,c3(找零信号 )由 1 变到 0，表示不用找零。 此时满足了 （总额） （可乐单价） =0（找零），此时 state 在售出coke 之后由 09 变为 00 初始状态。 此仿真结果符合现实中的购买过程。 （ 3） 取消操作 投入 1 元硬币取消操作的 仿真如下图 所示： 图 投入 1 元 硬币取消操作 输入： clk(系统时钟信号 )高电平 有 效，从 开始到 这段时间里，当依次投入 1 元 硬币 (coin10)， state(状态 )由 0 变到 06， 说明投入的实际总币值为 元。 在投完币之后从 到 给出 cancel（取消）信号。 输出：在 到 里 num(投币显示 )由 0H 变化到 4H，二进制表示为0000~0100，对照状态编码可知为 元，恰好验证了前面 state 的正确性，当遇到 cancel 信号， c3(找零信号 )由 0 变到 4，对应编码为 0100，表示找零 元，也 即取消操作。 此仿真结果符合现。