hdlverilog课程设计报告自动售货机.docx
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hdlverilog课程设计报告自动售货机
VerilogHDL课程设计报告
实验名称:
基于VerilogHDL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,退钱并返回初始状态如果总额>=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
moduleseller(clk,rst,dis_mony,btn_ok,btn_mon,btn_sell,led_warn,led,beep);
inputclk,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_20
output[3:
0]led;//led_5,led_10,led_15,led_20
outputled_warn;//钱不足,指示灯
output[10:
0]dis_mony;//数码管显示投入面值,dia_mony[10:
8]=com位选,dis_mony[7:
0]=段码
outputbeep;
integerr;
regclk_500Hz;
reg[3:
0]led;//led_5,led_10,led_15,led_20
regled_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=2'b00;//数码管显示标志位
regbeep=0;
parameterCOUNT1=25'd10000;
/*分频使数码管显示稳定*/
always@(posedgeclk)
begin
if(counter==0)
begin
counter<=COUNT1;
clk_500Hz<=~clk_500Hz;
end
else
counter<=counter-1;
end
always@(negedgerstorposedgeclk)
begin
if(rst==0)
begin
led=4'b0000;//LED灭
price_all=0;//价格清零
led_warn=0;
price=0;
beep=0;
end
else
begin/*三种面值共8种组合*/
case(btn_mon)
3'b001:
beginprice_all=5;end
3'b010:
beginprice_all=10;end
3'b100:
beginprice_all=50;end
3'b011:
beginprice_all=15;end
3'b101:
beginprice_all=55;end
3'b110:
beginprice_all=60;end
3'b111:
beginprice_all=65;end
default:
beginprice_all=0;end
endcase
case(btn_sell)
4'b0001:
beginprice=5;
end
4'b0010:
beginprice=10;
end
4'b0100:
beginprice=15;
end
4'b1000:
beginprice=20;
end
default:
beginprice=0;
end
endcase
if(btn_ok==1)
begin
if(price_all begin led_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: beginled=4'b0001;end 10: beginled=4'b0010;end 15: beginled=4'b0100;end 20: beginled=4'b1000;end endcase end end else beep=0; end end /*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@(posedgeclk_500Hz) begin case(flag) 2'b00: begin r=price_all%10; case(r) 0: begindis_mony=11'b111_0011_1111;end 1: begindis_mony=11'b111_0000_0110;end 2: begindis_mony=11'b111_0101_1011;end 3: begindis_mony=11'b111_0100_1111;end 4: begindis_mony=11'b111_0110_0110;end 5: begindis_mony=11'b111_0110_1101;end 6: begindis_mony=11'b111_0111_1101;end 7: begindis_mony=11'b111_0000_0111;end 8: begindis_mony=11'b111_0111_1111;end 9: begindis_mony=11'b111_0110_1111;end endcase flag=2'b01; end 2'b01: begin r=price_all/10; case(r) 0: begindis_mony=11'b110_1011_1111;end 1: begindis_mony=11'b110_1000_0110;end 2: begindis_mony=11'b110_1101_1011;end 3: begindis_mony=11'b110_1100_1111;end 4: begindis_mony=11'b110_1110_0110;end 5: begindis_mony=11'b110_1110_1101;end 6: begindis_mony=11'b110_1111_1101;end 7: begindis_mony=11'b110_1000_0111;end 8: begindis_mony=11'b110_1111_1111;end 9: begindis_mony=11'b110_1110_1111;end endcase flag=2'b00; end endcase end /*数码管段码表*/ function[7: 0]led7; input[3: 0]dis_input; begin case(dis_input) 0: led7=8'b0011_1111; 1: led7=8'b0000_0110; 2: led7=8'b0101_1011; 3: led7=8'b0100_1111; 4: led7=8'b0110_0110; 5: led7=8'b0110_1101; 6: led7=8'b0111_1101; 7: led7=8'b0000_0111; 8: led7=8'b0111_1111; 9: led7=8'b0110_1111; default: led7=8'b0011_1111; endcase end endfunction endmodule 第四章结果与讨论 4.1实验调试 4.1.1调试步骤 ①运行QuartusII软件,新建工程。 ②建立文本文件VerilogHDLFile。 在文件中写入程序。 保存,编译。 ③分配管脚。 保存,编译。 ④将生成的.sof文件写入FPGA试验箱中。 ⑤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 ⑴选择买0.5元的商品,投5元的金额,调试现象如下: ①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。 ②按下5元投币键,对应数码管显示5.0。 ③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。 ⑵选择1.5元的商品,投1元的金额,调试现象如下: ①选择1.5元的商品,对应数码管显示1.5。 ②按下1元的投币键,对应数码管显示1。 ③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VerilogHDL有了很深刻的认识,从刚开始接触EDA到现在的 VerilogHDL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 软件编程语言比起来都简单的多,所以也很容易上手。 实验刚开始,老师首先让我们自己通过输入书上的源程序来熟悉VerilogHDL,后面就 慢慢加大难度,逐渐深入的了解VerilogHDL。 我刚开始选择了出租车计价器,后来由于 时间原因,没有成功。 后来和同学讨论做自动售货机,这个题目相对简单,没有很复杂的 模块设计,甚至没有多模块设计,只需要调用函数和使用过程赋值语句就行了。 经过不断 的试终于在实验结束前做完了。 感谢几节课的实验让我对VerilogHDL有了深入的理解!
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