Verilog HDL实现的多功能自动售票机设计

资源摘要信息: "EDA课程设计: 自动售货机" 在本课程设计中，我们将介绍如何利用硬件描述语言Verilog HDL来设计一个自动售货机系统，并使用Quartus II 8.1软件进行综合。自动售货机是现代生活中常见的自助服务设备，它允许用户通过投币或使用其他支付方式购买商品。在本设计中，我们将重点关注自动售货机的售票功能，实现一个可以自动售出1元、2元、3元和4元四种面额票据的系统，并能够处理1元、5元、10元、50元和100元的货币支付，同时具备自动找零和显示功能。 知识点一：Verilog HDL编程基础 Verilog HDL（Hardware Description Language）是一种用于电子系统级设计的硬件描述语言，广泛应用于FPGA和ASIC设计中。它允许设计师以文本形式描述电子系统的功能，并且可以进行仿真测试和综合至实际硬件中。在自动售货机设计中，我们需要使用Verilog HDL来编写硬件描述代码，实现状态机、计数器、货币识别和找零逻辑等模块。 知识点二：状态机设计 在自动售货机的设计中，状态机是一个核心概念。状态机可以用来表示系统在不同时间点的状态以及状态之间的转换。例如，售货机在接收到硬币后需要进入等待用户选择商品的状态，之后根据用户输入进入售出商品的状态，如果没有足额支付还需返回等待状态。状态机的设计需要清晰地定义所有状态、触发条件和状态转换逻辑。 知识点三：货币识别与处理 自动售货机需要识别不同面额的货币，并计算累计金额。为了实现这一功能，设计中可能需要使用模拟电路来检测金属传感器的信号变化，或使用数字电路处理传感器的数字输出。在数字电路中，可以设计一个模块来计数并存储接收到的硬币的面额和数量，然后与待售商品的价格进行比较，以判断是否完成交易或需要找零。 知识点四：找零算法实现 自动售货机的一个重要功能是能够准确地找零。在硬件中实现找零算法，需要考虑如何高效地选择不同面额的货币组合来给出最小数量的硬币。这通常涉及到寻找最优解的问题，可以通过编写特定的算法逻辑来实现，例如贪心算法、动态规划等。 知识点五：Quartus II软件使用 Quartus II是Altera公司（现为Intel旗下）开发的一款FPGA设计软件，它支持从设计输入、综合、仿真到布局布线等设计流程。在自动售货机的设计中，需要使用Quartus II软件将Verilog HDL编写的代码综合成FPGA可识别的配置文件。在综合过程中，Quartus II将检查代码的语法错误，进行逻辑优化，并生成用于实际硬件配置的位流文件。 知识点六：硬件调试与测试 设计完成后的自动售货机硬件需要进行调试和测试，以确保系统按预期工作。这通常涉及到在FPGA开发板上加载位流文件，并通过开关、按钮、LED灯等实际硬件组件来模拟货币的输入和票据的售出。设计师需要通过观察LED灯显示的状态和行为来验证逻辑是否正确，并对硬件进行必要的调整。 总结：本次EDA课程设计通过一个具体的自动售货机案例，涵盖了Verilog HDL编程、状态机设计、货币识别与处理、找零算法实现、Quartus II软件使用和硬件调试与测试等多个知识点。通过这样的实践项目，学生能够将理论知识与实际应用紧密结合，加深对数字逻辑设计和FPGA开发的理解。