HDL(Verilog)课程设计报告(自动售货机).docx

Verilog HDL课程设计报告 实 验 名 称：基于Verilog HDL的自动售货机指 导 老 师: 王 冠 军班 级 ：信科12-1姓 名 ：吴涛学 号 ：06122485 第一章 系统设计1.1 系统设计(1)用四个发光二极管分别模拟售出价值为5角、1元、1.5元和2元的小商品，购买者可以通过开关选择任意一种标价中的小商品。(2)灯亮时表示该小商品售出。(3)用开关分别模拟5角、1元硬币和5元纸币投入，可以用几只发光二极管(或数码管)分别代表找回剩余的硬币。(4)每次只能售出一种小商品，当所投硬币达到或超过购买者所选面值时，售出货物并找回剩余的硬币，回到初始状态；(5)当所投硬币值不足面值时，可通过一个复位键退回所投硬币，回到初始状态。第二章 详细设计2.1 自动售货机状态描述判断开关被按下的个数N。若N=2表示所选本次选择无效，返回初始状态；若N=1则显示所选商品，并继续执行下面的流程。3个开关分别代表三种商品。4个开关分别代表投入0.5元，1元，2元，5元，统计投入总额。投入总额与商品价格做比较，如果总额=商品价格，则继续执行下面的程序。找零=总额-商品价格，数码管显示找零金额。状态图如图2.1所示： 2.2 详细状态描述2.2.1 初始状态各变量都设置为零，按下rst键后，一切恢复到初始状态。2.2.2 选商品状态分别有价格为0.5元、1元、1.5元和2元的商品，每次选择商品前，设置一个标志位btn_sell表示选择商品状态。此自动售货机每一次售货时只能一次选择一种商品，当同时选择两种以上时，选择商品无效，数码管显示清零，重新进行商品选择。选择商品后，数码管显示所选商品价格。2.2.3 投币状态当选好商品后，开始投币。同样有一标志位btn_price表示投币金额。投币口只接受三种面值的钱币0.5元、1元和5元，可以同时投入多种面值钱币。投完币后，先有一个确认买商品的过程，若投了币但又不购买商品了，就将全部投币金额退回；若确认购买商品，则进入下一状态找零状态。2.2.4 找零状态投完币，并确认购买商品后，进入找零状态。首先要将所投的金额与所选商品的价格做比较，若所投金额小于商品价格，则退回所投钱币；若大于等于商品价格，则两者做差，得到需要找零的钱。第三章 软件设计3.1 程序总流程图3.2 程序module seller(clk,rst,dis_mony,btn_ok,btn_mon,btn_sell,led_warn,led,beep);input clk,rst,btn_ok;input 2:0 btn_mon;/选择放入的钱input 3:0 btn_sell;/选择商品bbt_5,gz_10,kqs_15,kl_20output 3:0 led;/led_5,led_10,led_15,led_20output led_warn;/钱不足，指示灯output 10:0 dis_mony;/数码管显示投入面值，dia_mony10:8=com位选,dis_mony7:0=段码output beep;integer r;reg clk_500Hz;reg 3:0 led;/led_5,led_10,led_15,led_20reg led_warn;/警告放入钱不足reg 10:0 dis_mony;reg 31:0 counter;reg 9:0 price,price_all;reg 1:0 flag = 2b00;/数码管显示标志位reg beep=0;parameter COUNT1 = 25d10000;/*分频使数码管显示稳定*/always (posedge clk)beginif(counter= 0)begin counter = COUNT1;clk_500Hz = clk_500Hz;endelsecounter = counter-1;endalways (negedge rst or posedge clk)beginif (rst=0)beginled = 4b0000;/LED灭price_all = 0;/价格清零led_warn = 0;price = 0;beep = 0;endelsebegin/*三种面值共8种组合*/case(btn_mon)3b001:begin price_all = 5;end3b010:begin price_all = 10;end3b100:begin price_all = 50;end3b011:begin price_all = 15;end3b101:begin price_all = 55;end3b110:begin price_all = 60;end3b111:begin price_all = 65;enddefault:begin price_all = 0;endendcasecase(btn_sell)4b0001:begin price = 5;end 4b0010:begin price = 10;end4b0100:begin price = 15;end4b1000:begin price = 20;enddefault:begin price = 0;endendcaseif(btn_ok = 1)begin if(price_all price) /放入钱不足 beginled_warn = 1;price = 0; end else begin /金钱足够 price_all = price_all-price; beep = 1; case(price) /LED灯显示货物卖出 5: begin led = 4b0001;end 10:begin led = 4b0010;end 15:begin led = 4b0100;end 20:begin led = 4b1000;end endcase endendelsebeep = 0;endend/*分频后将时钟给数码管，数码管分别显示放入钱的多少、商品价格*/always (posedge clk_500Hz)begincase(flag)2b00:beginr=price_all%10;case(r) 0:begin dis_mony=11b111_0011_1111;end 1:begin dis_mony=11b111_0000_0110;end 2:begin dis_mony=11b111_0101_1011;end 3:begin dis_mony=11b111_0100_1111;end 4:begin dis_mony=11b111_0110_0110;end 5:begin dis_mony=11b111_0110_1101;end 6:begin dis_mony=11b111_0111_1101;end 7:begin dis_mony=11b111_0000_0111;end 8:begin dis_mony=11b111_0111_1111;end 9:begin dis_mony=11b111_0110_1111;end endcaseflag = 2b01;end2b01:beginr=price_all/10;case(r) 0:begin dis_mony=11b110_1011_1111;end 1:begin dis_mony=11b110_1000_0110;end 2:begin dis_mony=11b110_1101_1011;end 3:begin dis_mony=11b110_1100_1111;end 4:begin dis_mony=11b110_1110_0110;end 5:begin dis_mony=11b110_1110_1101;end 6:begin dis_mony=11b110_1111_1101;end 7:begin dis_mony=11b110_1000_0111;end 8:begin dis_mony=11b110_1111_1111;end 9:begin dis_mony=11b110_1110_1111;end endcaseflag = 2b00;endendcaseend/*数码管段码表*/function 7:0 led7; input 3:0 dis_input;begincase (dis_input)0 : led7 = 8b0011_1111;1 : led7 = 8b0000_0110;2 : led7 = 8b0101_1011;3 : led7 = 8b0100_1111;4 : led7 = 8b0110_0110;5 : led7 = 8b0110_1101;6 : led7 = 8b0111_1101;7 : led7 = 8b0000_0111;8 : led7 = 8b0111_1111;9 : led7 = 8b0110_1111;default : led7 = 8b0011_1111;endcaseendendfunctionendmodule第四章 结果与讨论4.1 实验调试4.1.1 调试步骤运行Quartus II软件，新建工程。建立文本文件Verilog HDL File。在文件中写入程序。保存，编译。分配管脚。保存，编译。将生成的.sof文件写入FPGA试验箱中。根据要求选择几种买东西的可能情况，在实验箱上实验，观察记录结果。4.1.2 实验现象选择买0.5元的商品，投5元的金额，调试现象如下：选择0.5元商品数码管显示0.5，再选择一种商品，数码管显示清零，重新进行商品选择。按下5元投币键，对应数码管显示5.0。按下确认购买开关，找零时，对应数码管显示4.5，蜂鸣器响，对应0.5元商品的LED灯亮。选择1.5元的商品，投1元的金额，调试现象如下：选择1.5元的商品，对应数码管显示1.5。按下1元的投币键，对应数码管显示1。找零显示1元，退回所投的钱，表示警告的LED灯亮（交易不成功）。4.2 结果与分析调试过程中出现的问题及原因：(1) 本程序 定义了函数，注意函数结构的定义以及函数的调用（函数不能作为单独的语句进行调用）。(2) 在编写完程序之后，编译运行成功后，注意数码管管脚的连接，参考实验指导书。(3) 后面一切正常后，但是仍然出不了正确的结果，经过和同学的相互讨论，才发现按钮按下是0，悬空是1。最后及时发现并得出了正确的实验结果。第五章 总结 经过几次实验，让我对Verilog HDL有了很深刻的认识，从刚开始接触EDA到现在的Verilog HDL的学习，让我对这些硬件描述语言有了进一步的理解。这些语言和c+，java软