基于fpga的售货机

### 基于 FPGA 的自动售货机设计与实现方案

#### 设计概述
基于FPGA的自动售货机设计方案旨在创建一个高效、灵活且易于维护的嵌入式系统。此系统不仅能够处理基本的商品销售流程，还具备良好的扩展性和适应性，适用于多种应用场景。

#### 系统架构
核心组件采用现场可编程门阵列(FPGA)，其优势在于内部结构可根据具体需求定制化配置，从而满足特定应用场合下的性能优化要求。例如，在某些项目中选择了Altera公司的EP2C5T144型号作为主要处理器件[^2]。

#### 功能模块划分
为了便于理解和实施，整个系统被划分为几个独立的功能单元：

- **货币接收与识别**：支持接受固定面额的钱币或纸币，并对其进行验证确认。

- **商品选择界面**：提供给消费者用于挑选所需物品的操作面板，通常由若干个按键组成，对应不同的产品选项。

- **交易逻辑控制**：负责协调上述两个部分的工作流，确保只有当支付金额达到或超过所选项目的售价时才会触发发货动作；同时还要考虑剩余款项退还机制以及库存更新等问题。

- **状态反馈装置**：包括但不限于LED指示灯、七段数码显示器等可视化元件来向外界传达当前机器运行状况的信息，比如已收钱数、待付差价或是缺货警告等等。

#### 编程环境搭建
对于Verilog HDL而言，ModelSim是一款非常流行的模拟工具，可用于编写和调试RTL级代码片段[^1]。而对于VHDL，则推荐使用Xilinx ISE配合Basys2开发板来进行实验验证工作[^4]。

#### 关键技术要点
- 使用有限状态机模型表达业务规则，清晰定义各个操作阶段之间的转换条件；
- 实现精确的小数运算能力以便准确计算找零数额；
- 对外部输入信号采取必要的滤波措施防止误触引发异常行为；
- 利用片内RAM资源保存临时数据记录诸如现有存货量之类的重要参数。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity vending_machine is
    Port ( clk : in STD_LOGIC; -- 时钟信号
           rst : in STD_LOGIC; -- 复位信号
           coin_in : in INTEGER range 0 to 100; -- 投币口读取值
           item_select : in STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0); -- 商品编号
           dispense_out : out STD_LOGIC; -- 出货指令输出端子
           change_disp : out INTEGER range 0 to 99); -- 找零显示屏驱动接口
end vending_machine;

architecture Behavioral of vending_machine is
begin
process(clk, rst)
variable balance : integer := 0;
constant prices : array(0 to 3) of integer := (1, 2, 3, 5);
begin
if(rst='1')then
    ...
elsif rising_edge(clk) then
    case state is
        when idle =>
            if coin_in /= 0 then
                balance := balance + coin_in;
                next_state <= select_item;
            end if;
        when select_item=>
            ...
        when others=>null;
    end case;
end process;