在设计自动售货机硬件模型时，如何利用Verilog HDL实现并优化货币识别模块的功能？请提供具体的Verilog代码段作为示例。

在设计自动售货机的硬件模型时，货币识别模块是其中的核心部分之一。它负责检测投入的货币类型及真伪，并计算应找零金额。通过Verilog HDL实现该模块，不仅能模拟真实硬件的行为，还可以在仿真环境中进行功能验证和性能优化。

参考资源链接：[Verilog HDL实现自动售货机设计及仿真](https://wenku.csdn.net/doc/4pjfwumutf?spm=1055.2569.3001.10343)

使用Verilog HDL，货币识别模块可以被设计为一个有限状态机（FSM），它根据输入信号（比如硬币的大小、重量、金属成分等）来确定货币的类型和真伪。下面是一个简化的示例代码段，展示如何实现一个基本的货币识别模块：

module currency_recognizer(
    input clk,  // 时钟信号
    input reset,  // 复位信号
    input [2:0] coin_input,  // 假设有一个3位宽的信号表示三种不同类型的硬币
    output reg [1:0] coin_type,  // 输出信号，表示检测到的硬币类型
    output reg valid_coin,  // 硬币有效性标志位
    output reg [7:0] coin_value  // 硬币价值输出
);

// 状态定义
localparam IDLE = 2'b00;
localparam CHECK_COIN = 2'b01;
localparam VALIDATE = 2'b10;
localparam INVALID = 2'b11;

reg [1:0] state, next_state;

always @(posedge clk or posedge reset) begin
    if (reset) begin
        state <= IDLE;
    end else begin
        state <= next_state;
    end
end

// 状态转移和输出逻辑
always @(*) begin
    case (state)
        IDLE: begin
            coin_type = 2'b00;
            valid_coin = 0;
            coin_value = 0;
            next_state = (coin_input != 0) ? CHECK_COIN : IDLE;
        end
        CHECK_COIN: begin
            // 根据coin_input的值判断硬币类型
            // 这里需要根据实际情况编写检测逻辑
            coin_type = /* 逻辑表达式 */;
            coin_value = /* 逻辑表达式 */;
            valid_coin = /* 逻辑表达式 */;
            next_state = VALIDATE;
        end
        VALIDATE: begin
            // 确认硬币有效性
            if (/* 硬币验证条件 */) begin
                next_state = IDLE;
            end else begin
                next_state = INVALID;
            end
        end
        INVALID: begin
            valid_coin = 0;
            next_state = IDLE;
        end
        default: begin
            next_state = IDLE;
        end
    endcase
end

endmodule

在上述代码中，我们定义了一个名为`currency_recognizer`的模块，它包含了状态机的所有基本元素，例如状态定义、状态转移逻辑以及输出逻辑。在实际应用中，你需要根据硬件的具体参数来完善检测逻辑，以及硬币类型的识别和价值的计算。

为了更深入地理解货币识别模块的设计，推荐参考《Verilog HDL实现自动售货机设计及仿真》这份资料。它通过详细的设计过程和仿真结果，帮助你获得实践经验和深入的技术洞察。在掌握了货币识别模块的实现之后，你可以进一步优化整个自动售货机的设计，包括实现商品选择、库存管理、用户交互等其他关键功能，确保最终的设计满足实际需求并具备良好的可扩展性。

参考资源链接：[Verilog HDL实现自动售货机设计及仿真](https://wenku.csdn.net/doc/4pjfwumutf?spm=1055.2569.3001.10343)