自动售货机设计和实现.docx
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自动售货机设计和实现
大学实验报告
课程名称：
数字系统现场集成技术
实验项目名称：
实验四（自动售货机设计和实现）
学院：
专业：
指导教师：
报告人：
学号：
班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务部制
一、实验目的与要求：
基本要求：
该实验为团队协作，2人一个小组。
可以对3种不同种类的货物进行自动售货,价格分别为A=4.00,B=2.50,C=1.00。
售货机可以接受10元,5元,1元三种硬币（即有三种输入信号SY,WY,IY）,并且在7段数码管（二位代表元,一位代表角）显示已投入的总钱数,选择货物的输入信号Ia,Ib,Ic,输出指示信号为Sa,Sb,Sc分别表示售出相应的货物,同时输出的信号yuan,jiao代表找零，并显示在7段数码管上。
高级要求（可选）：
VGA显示3种货物图片及其价格，鼠标点击购买数量（1-9）后显示总价，安规格说明2中的button2-button4输入硬币，VGA显示已投入的总钱数，鼠标点击购买后，显示找零数目，购买物品闪烁，交易完成。
规格说明：
∙按一下button1按钮，表示购买货物A，第一个LED灯亮；按两下button1按钮，表示购买货物B，第二个LED灯亮；按三下button1按钮，表示购买货物C，第三个LED灯亮，同时7段数码管显示所要购买货物的价格。
∙LED灯亮后，开始输入硬币。
button2按一下，输入10元，按两下，输入二十元，以此类推；Button3按一下输入5元，按两下输入10元，以此类推；button4按一下输入1元，按两下输入2元，以此类推。
7段数码管显示已投入的总钱数，再次按下button1键，7段数码管显示找零数目，同时指示货物的LED灯熄灭。
∙如果投入的钱币不够就按下button1键确认购买，数码管显示“ER”。
∙本实验使用FPGA板：
Sparant6XC6SLX16CSG324C（建project时，需要选择该芯片的型号）。
二、实验过程与代码：
1、顶层代码：
moduletop（
inputclk,
inputrst,
input[4:
0]btn,
output[3:
0]an,
output[7:
0]seg,
output[2:
0]led
）;
wireclk,rst;
wire[7:
0]first_seg,second_seg,third_seg;
wire[4:
0]btn_down;
seg_drvv1（
.clk（clk）,
.rst（rst）,
.first_seg（first_seg）,
.second_seg（second_seg）,
.third_seg（third_seg）,
.an（an）,
.seg（seg）
）;
mainv2（
.clk（clk）,
.rst（rst）,
.btn_down（btn_down）,
.first_seg（first_seg）,
.second_seg（second_seg）,
.third_seg（third_seg）,
.led（led）
）;
btn_scanv3（
.clk（clk）,
.rst（rst）,
.btn（btn）,
.btn_down（btn_down）
）;
Endmodule
2、数码管驱动：
moduleseg_drv（
inputclk,
inputrst,
input[7:
0]first_seg,
input[7:
0]second_seg,
input[7:
0]third_seg,
//input[7:
0]forth_seg,
outputreg[3:
0]an,
outputreg[7:
0]seg
）;
localparam[1:
0]s0=2'b00,
s1=2'b01,
s2=2'b10,
s3=2'b11;
reg[1:
0]state;
always@（posedgeclk,posedgerst）
begin
if（rst）
begin
an<=4'b1111;
seg<=8'b1111_1111;
state<=s0;
end
else
begin
case（state）
s0:
begin
an<=4'b1110;
seg<=first_seg;
if（ms_up）
state<=s1;
else
state<=state;
end
s1:
begin
an<=4'b1101;
seg<=second_seg;
if（ms_up）
state<=s2;
else
state<=state;
end
s2:
begin
an<=4'b1011;
seg<=third_seg;
if（ms_up）
state<=s3;
else
state<=state;
end
s3:
begin
an<=4'b0111;
seg<=8'b1111_1111;
if（ms_up）
state<=s0;
else
state<=state;
end
endcase
end
end
reg[17:
0]ms_cnt;
regms_up;
always@（posedgeclk,posedgerst）
begin
if（rst）
begin
ms_cnt<=0;
ms_up<=0;
end
else
begin
if（ms_cnt==200000）
begin
ms_cnt<=0;
ms_up<=1;
end
else
begin
ms_cnt<=ms_cnt+1'b1;
ms_up<=0;
end
end
end
endmodule
3、按键扫描与消抖：
modulebtn_scan（
inputclk,
inputrst,
input[3:
0]btn,
outputreg[3:
0]btn_down
）;
localparam[1:
0]s0=2'b00,
s1=2'b01,
s2=2'b10;
reg[1:
0]state;
reg[3:
0]btn_reg;
always@（posedgeclk,posedgerst）
begin
if（rst）
begin
btn_down<=4'b0000;
state<=s0;
end
else
begin
case（state）
s0:
begin
btn_down<=4'b0000;
if（btn）
state<=s1;
else
state<=s0;
end
s1:
begin
if（cnt_done）
begin
if（btn）
begin
state<=s2;
btn_reg<=btn;
end
else
state<=s0;
end
else
state<=s1;
end
s2:
begin
if（btn==4'b0000）
begin
btn_down<=btn_reg;
state<=s0;
end
else
begin
btn_down<=btn_down;
state<=s2;
end
end
endcase
end
end
reg[20:
0]cnt;
regcnt_done;
always@（posedgeclk,posedgerst）
begin
if（rst）
begin
cnt<=21'b0;
cnt_done<=1'b0;
end
elseif（state==s1）
begin
cnt<=cnt+1'b1;
if（cnt==21'd2000000）
begin
cnt<=21'b0;
cnt_done<=1'b1;
end
end
else
begin
cnt<=21'b0;
cnt_done<=1'b0;
end
end
endmodule
4、主程序code：
modulemain（
inputclk,
inputrst,
input[3:
0]btn_down,
outputreg[7:
0]first_seg,
outputreg[7:
0]second_seg,
outputreg[7:
0]third_seg,
outputreg[2:
0]led
）;
localparam[2:
0]s0=3'b000,s1=3'b001,s2=3'b010,s3=3'b011,s4=3'b100,s5=3'b101;
reg[2:
0]state;
reg[3:
0]money0,money1;
reg[3:
0]price;
reg[4:
0]change;
reg[3:
0]change1,change0;
always@（posedgeclk,posedgerst）
begin
if（rst）
begin
led<=3'b000;
money0<=0;
money1<=0;
change<=0;
price<=0;
state<=s0;
end
else
begin
case（state）
s0:
begin
led<=3'b000;
if（btn_down[0]==1）
state<=s1;
else
state<=s0;
end
s1:
begin
led<=3'b100;
price<=1;
money0<=0;
money1<=0;
change<=0;
if（btn_down[0]==1）
state<=s2;
elseif（btn_down[3:
1]）
state<=s4;
else
state<=s1;
end
s2:
begin
led<=3'b010;
price<=2.5;
money0<=0;
money1<=0;
change<=0;
if（btn_down[0]==1）
state<=s3;
elseif（btn_down[3:
1]）
state<=s4;
else
state<=s2;
end
s3:
begin
led<=3'b001;
price<=4;
money0<=0;
money1<=0;
change<=0;
if（btn_down[0]==1）
state<=s1;
elseif（btn_down[3:
1]）
state<=s4;
else
state<=s3;
end
s4:
begin
case（btn_down[3:
1]）
3'b001:
money1<=money1+1;
3'b010:
begin
money0=money0+5;
if（money0>=10）
begin
money1<=money1+1;
money0<=money0-10;
end
else
money1<=money1;
end
3'b100:
begin
money0<=money0+1;
if（money0>=9）
begin
money1<=money1+1;
money0<=0;
end
else
money1<=money1;
end
endcase
if（btn_down[0]==1）
state<=s5;
else
state<=s4;
end
s5:
begin
if（（money1*10+money0）>=price）
begin
change<=money1*10+money0-price;
if（change>=20）
begin
change1<=2;
change0<=change-20;
end
elseif（change>=10）
begin
change1<=1;
change0<=change-10;
end
else
begin
change1<=0;
change0<=change;
end
end
else
change<=5'b01110;
if（btn_down[3:
0]）
state<=s0;
else
state<=s5;
end
endcase
end
end
//译码
always@（posedgeclk,posedgerst）
begin
if（state==s0）
begin
third_seg<=8'b0000_0011;
second_seg<=8'b0000_0010;
first_seg<=8'b0000_0011;
end
elseif（state==s1）
begin
third_seg<=8'b0000_0011;
second_seg<=8'b1001_1110;
first_seg<=8'b0000_0011;
end
elseif（state==s2）
begin
third_seg<=8'b0000_0011;
second_seg<=8'b0010_0100;
first_seg<=8'b0100_1001;
end
elseif（state==s3）
begin
third_seg<=8'b0000_0011;
second_seg<=8'b1001_1000;
first_seg<=8'b0000_0011;
end
elseif（state==s4）
begin
case（money0）
4'b0000:
second_seg<=8'b0000_0010;
4'b0001:
second_seg<=8'b1001_1110;
4'b0010:
second_seg<=8'b0010_0100;
4'b0011:
second_seg<=8'b0000_1100;
4'b0100:
second_seg<=8'b1001_1000;
4'b0101:
second_seg<=8'b0100_1000;
4'b0110:
second_seg<=8'b0100_0000;
4'b0111:
second_seg<=8'b0001_1110;
4'b1000:
second_seg<=8'b0000_0000;
4'b1001:
second_seg<=8'b0000_1000;
endcase
case（money1）
4'b0000:
third_seg<=8'b0000_0011;
4'b0001:
third_seg<=8'b1001_1111;
4'b0010:
third_seg<=8'b0010_0101;
4'b0011:
third_seg<=8'b0000_1101;
4'b0100:
third_seg<=8'b1001_1001;
4'b0101:
third_seg<=8'b0100_1001;
4'b0110:
third_seg<=8'b0100_0001;
4'b0111:
third_seg<=8'b0001_1111;
4'b1000:
third_seg<=8'b0000_0001;
4'b1001:
third_seg<=8'b0000_1001;
endcase
first_seg<=8'b0000_0011;
end
elseif（state==s5）
begin
if（change==5'b01110）
begin
third_seg<=8'b0000_0011;
second_seg<=8'b0110_0001;
first_seg<=8'b0110_0001;
end
else
begin
case（change0）
4'b0000:
second_seg<=8'b0000_0010;
4'b0001:
second_seg<=8'b1001_1110;
4'b0010:
second_seg<=8'b0010_0100;
4'b0011:
second_seg<=8'b0000_1100;
4'b0100:
second_seg<=8'b1001_1000;
4'b0101:
second_seg<=8'b0100_1000;
4'b0110:
second_seg<=8'b0100_0000;
4'b0111:
second_seg<=8'b0001_1110;
4'b1000:
second_seg<=8'b0000_0000;
4'b1001:
second_seg<=8'b0000_1000;
4'he:
second_seg<=8'b0110_0000;
endcase
case（change1）
4'b0000:
third_seg<=8'b0000_0011;
4'b0001:
third_seg<=8'b1001_1111;
4'b0010:
third_seg<=8'b0010_0101;
4'b0011:
third_seg<=8'b0000_1101;
4'b0100:
third_seg<=8'b1001_1001;
4'b0101:
third_seg<=8'b0100_1001;
4'b0110:
third_seg<=8'b0100_0001;
4'b0111:
third_seg<=8'b0001_1111;
4'b1000:
third_seg<=8'b0000_0001;
4'b1001:
third_seg<=8'b0000_1001;
endcase
if（led[1]==1）
first_seg<=8'b0100_1001;
else
first_seg<=8'b0000_0011;
end
end
end
endmodule
三、实验结果：
买货物2，价格2.5，投币15，找零12.5
金币不够显示为错误
深圳大学学生实验报告用纸
四、实验结论：
通过此次实验加深了对数码管驱动以及按键扫描与消抖工作原理的的运用，对各个模块搭建系统也有了新的认识。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字：
年月日
备注：
注：
1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。
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