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文档简介

基于FPGA的智能售货机设计方案功能模块逻辑实现1.按键解码与选品逻辑通过行扫描法处理4×4按键矩阵，FPGA定时输出行扫描信号，采集列输入电平，解码得到用户选品编码（如“01”对应商品A），并与RAM中预存的商品表（价格、库存）匹配，更新显示内容。2.支付验证与安全逻辑二维码支付：FPGA解析摄像头输出的灰度图像（Verilog实现`sobel边缘检测`+`轮廓提取`），识别支付码版本与格式，提取支付信息（金额、订单号），通过CRC校验后触发支付成功信号；RFID支付：比对刷卡ID与预存白名单（存储于FPGA的RAM），若匹配则输出`pay_valid`信号，同时记录交易时间与金额。3.电机控制与时序优化功能实现与测试硬件测试搭建测试平台验证各模块功能：支付测试：扫码支付时，FPGA解码二维码耗时<300ms，支付验证成功率99.5%；刷卡支付时，RFID识别耗时<100ms，白名单匹配逻辑无错误；电机测试：输出不同频率的脉冲，电机转速与理论值误差<5%，货道定位精度<1mm。软件仿真与联合调试仿真验证：使用ModelSim对状态机进行仿真，输入选品按键、支付信号等激励，验证状态转移（如`IDLE→SELECT→PAYMENT→DISPENSE→UPDATE`）与输出逻辑（电机控制、显示数据）的正确性；优势与应用场景方案优势实时性：FPGA并行处理架构可同时响应多传感器输入、驱动显示与控制电机，避免单片机/ARM的“串行轮询”延迟，出货响应时间缩短30%以上；可定制性：通过修改Verilog代码即可扩展功能（如新增支付方式、传感器类型），无需更换硬件，研发周期缩短40%；低功耗：FPGA静态功耗<1W（CycloneIV系列），相比ARM方案节能20%~30%，适合长时间无人值守场景。典型应用场景高流量场景（地铁站、商圈）：FPGA的并行处理能力可支撑秒级响应，避免排队拥堵；复杂环境（工厂、工地）：抗干扰能力强（硬件逻辑固化），适应粉尘、振动等恶劣环境；定制化需求（校园、企业）：可快速迭代功能（如接入校园一卡通、企业内部支付系统），满足个性化运营需求。结语基于FPGA的智能售货机设计方案，通过硬件级并行处理、可重构逻辑，解决了传统方案的实时性与扩展性瓶颈。该方案在功能实现（用户交互、支付、出货）、测试验证（硬件/软件/联合调试）、场景适配（高流量、复杂环境）等层面均展现出显著优势。未来可结合AI视觉识别（商品缺货自动预警）、边缘计算（本地数据分析）进一步升级，推动无人

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