基于FPGA的自动售货机控制系统设计解析

"该文档是东南大学信息科学与工程学院的一份数字系统设计大作业，主要探讨了基于FPGA的自动售货机控制系统的实现。系统需具备硬币和纸币识别、商品选择、数量设定、金额计算、出货及找零等功能。" 基于FPGA的自动售货机控制系统设计是一项综合性的数字逻辑应用，它涉及到多个关键知识点： 1. **FPGA（Field-Programmable Gate Array）**：FPGA是一种可编程的集成电路，能够根据设计者的需要配置成不同的数字逻辑电路。在这个项目中，FPGA被用来实现自动售货机的控制逻辑，包括货币识别、金额计算、商品选择和出货等功能。 2. **硬件描述语言（HDL）**：设计FPGA系统通常需要使用VHDL或Verilog等硬件描述语言编写代码，这些代码描述了系统的逻辑功能。在自动售货机控制系统中，HDL代码可能包括处理货币输入、商品选择信号和控制出货逻辑的模块。 3. **接口设计**：系统需要有接口来接收硬币和纸币，以及用户输入的商品编号和数量。这通常涉及数字输入/输出（I/O）设计，包括对硬币检测传感器和按键的接口处理。 4. **货币识别**：设计中提到了硬币和纸币的识别，这可能涉及到物理特征（如大小、重量、磁性）的检测。在FPGA中，这可能通过特定的检测电路和算法实现。 5. **键盘输入处理**：用户通过小键盘输入商品编号，这需要设计一个能处理按键序列的模块。这个模块需要能够区分按键的个位和十位，以及商品的数量。 6. **金额计算与显示**：系统需要实时计算投入的货币总额，并与商品价格比较。当金额足够时，出货并找零。这一部分涉及到加法器、比较器和控制逻辑的设计。 7. **存储器设计**：可能需要使用内部存储器（如FIFO或RAM）来暂存用户的输入和当前的货币总额。 8. **控制逻辑**：FPGA中的控制逻辑负责协调各个子系统的工作，例如决定何时开始出货，何时退还多余的货币，以及如何响应“取消”操作。 9. **错误检测与处理**：系统应能检测并处理错误情况，比如超过商品选择或数量限制，或者投入的货币无效。 10. **附加功能**：文档中提到的管理人员的特殊功能可能需要额外的输入接口和控制逻辑，比如“重新启动”或“清空”操作。 通过这样的设计，学生能够全面了解和实践数字系统设计的各个环节，包括逻辑设计、仿真、布局布线以及硬件验证，从而提高他们的工程实践能力。