HDL(Verilog)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_20output[3:0]led;//led_5,led_10,led_15,led_20outputled_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_20regled_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)beginif(counter==0)begincounter=COUNT1;clk_500Hz=~clk_500Hz;endelsecounter=counter-1;endalways@(negedgerstorposedgeclk)beginif(rst==0)beginled=4'b0000;//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)3'b001:beginprice_all=5;end3'b010:beginprice_all=10;end3'b100:beginprice_all=50;end3'b011:beginprice_all=15;end3'b101:beginprice_all=55;end3'b110:beginprice_all=60;end3'b111:beginprice_all=65;enddefault:beginprice_all=0;endendcasecase(btn_sell)4'b0001:beginprice=5;end4'b0010:beginprice=10;end4'b0100:beginprice=15;end4'b1000:beginprice=20;enddefault:beginprice=0;endendcaseif(btn_ok==1)beginif(price_allprice)//放入钱不足beginled_warn=1;price=0;endelsebegin//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;end10:beginled=4'b0010;end15:beginled=4'b0100;end20:beginled=4'b1000;endendcaseendendelsebeep=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@(posedgeclk_500Hz)begincase(flag)2'b00:beginr=price_all%10;case(r)0:begindis_mony=11'b111_0011_1111;end1:begindis_mony=11'b111_0000_0110;end2:begindis_mony=11'b111_0101_1011;end3:begindis_mony=11'b111_0100_1111;end4:begindis_mony=11'b111_0110_0110;end5:begindis_mony=11'b111_0110_1101;end6:begindis_mony=11'b111_0111_1101;end7:begindis_mony=11'b111_0000_0111;end8:begindis_mony=11'b111_0111_1111;end9:begindis_mony=11'b111_0110_1111;endendcaseflag=2'b01;end2'b01:beginr=price_all/10;case(r)0:begindis_mony=11'b110_1011_1111;end1:begindis_mony=11'b110_1000_0110;end2:begindis_mony=11'b110_1101_1011;end3:begindis_mony=11'b110_1100_1111;end4:begindis_mony=11'b110_1110_0110;end5:begindis_mony=11'b110_1110_1101;end6:begindis_mony=11'b110_1111_1101;end7:begindis_mony=11'b110_1000_0111;end8:begindis_mony=11'b110_1111_1111;end9:begindis_mony=11'b110_1110_1111;endendcaseflag=2'b00;endendcaseend/*数码管段码表*/function[7:0]led7;input[3:0]dis_input;begincase(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;endcaseendendfunctionendmodule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！