如何在Verilog中设计一个自动售货机的投币识别模块，并实现BCD编码与数码管显示？请详细解释模块的工作原理。

要设计自动售货机中的投币识别模块，并使用BCD编码以及数码管显示，我们需要先了解Verilog中的模块化设计和BCD编码机制。

参考资源链接：[Verilog设计：自动售货机的完整实现与模块控制](https://wenku.csdn.net/doc/6p4nj0hwvu?spm=1055.2569.3001.10343)

首先，我们来设计投币识别模块。这个模块的主要目的是通过识别用户投入的硬币类型和数量来计算总金额。为此，我们可以设计一个计数器，每检测到一个硬币投入信号，就对特定的硬币计数器加一。例如，如果用户投入了一枚1元硬币，我们就将1元硬币的计数器加一。

为了实现BCD编码，我们需要将投币计数器的二进制值转换为BCD码。这涉及到二进制到BCD的转换算法，常见的方法有逐步加6转换法和双倍加5转换法。在这两种方法中，逐步加6法更适合硬件实现。

接着，我们需要将BCD编码的值显示在数码管上。数码管通常由7个段组成，每个段对应一个特定的二进制值来显示数字。我们需要将BCD编码的每四位转换为对应的数码管段控制信号。例如，如果BCD码表示的数字是'3'，那么数码管的第三和第四段应该被点亮。

在Verilog中，我们可以将这些功能分别设计成模块，并在顶层模块中将它们连接起来。例如：

module coin_recognition(
    input clk,
    input reset,
    input coin_signal,
    output reg [3:0] bcd_output
);

// 内部逻辑实现...

endmodule

module bcd_to_display(
    input [3:0] bcd_input,
    output [6:0] display_output
);

// 内部逻辑实现...

endmodule

在`coin_recognition`模块中，我们监测硬币信号，并更新`bcd_output`的值。在`bcd_to_display`模块中，我们接收`bcd_input`并根据BCD编码点亮数码管的相应段。

最后，我们需要考虑如何将这个模块集成到整个自动售货机系统中。我们需要确保投币识别模块能够在适当的时候接收信号，并且及时更新显示模块。这通常需要一个状态机来控制系统的不同状态，如等待硬币、确认选择、等待投币等。

通过上述步骤，我们能够设计出一个能够识别投币并显示金额的自动售货机模块。为了获得更深入的理解和实际操作的指导，建议查阅《Verilog设计：自动售货机的完整实现与模块控制》一书，它详细介绍了自动售货机设计的各个方面，包括硬件描述、状态机设计以及模块化编程等关键知识点。

参考资源链接：[Verilog设计：自动售货机的完整实现与模块控制](https://wenku.csdn.net/doc/6p4nj0hwvu?spm=1055.2569.3001.10343)