基于Verilog HDL的自动售货机设计

密级：

NANCHANG UNIVERSITY

学 士 学 位 论 文

THESIS OF BACHELOR

（2012 —2016年）

题 目基于Verilog HDL的自动售货机设计

学 院：信息工程学院系电子信息工程系 专业班级：

学生姓名：学号：

指导教师：职称：教授

起讫日期：2016.3.14——2016.6.3

摘要

基于Verilog HDL的自动售货机设计

专 业：电子信息工程 学 号：6100212164 学生姓名：田启泽 指导教师：陶凌

摘要

自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受地点和时间的限制，能够支持线上，线下多种支付方式，出货迅速，并且操作简单方便，因此受到了社会各群体的欢迎。现目前自动售货机多为单片机设计，常出现因功能单一不能满足顾客需求，性能不稳定带来各种售货出错等现象。

本文将论述采用EDA方法，以QuartusⅡ为软件开发平台，使用Verilog HDL语言设计，经过仿真后，在FPGA器件中实现自动售货机系统的详细流程。经过仿真验证设计可以实现投币计次，两种售价均为两元的商品选择，购物操作无条件取消，按键消抖，以及投币退币数量显示功能。硬件电路用一个按键电路实现投币功能，以led的点亮的数量指示投币的数量和商品出货情况，并以七段数码管显示退币的数量。

关键词：自动售货机；Verilog HDL；FPGA；EDA；Quartus Ⅱ

I

Abstract

Design of Vending Machine Based on VHDL

Abstract

Vending machines are commonly used as commercial automated equipment, it is not restricted some trouble aspects,such as place,time and so on. It support online, offline payment methods, fast shipping, and easy operation, therefore has been welcomed by all social groups. Vending machines are currently a mostly single-chip design, often due to a single function can not meet customer needs, bring a variety of sales performance problems due to unstable capability.

This article will discusses the selling process of the vending machine by using QuartusⅡ as software development platform, with the EDA method and through Verilog HDL language designing, after simulating, complying vending machine system in FPGA devices. After simulation designed it can be achieved coin metering and selection of commodities both are priced at two yuan, unconditionally canceled, key debounce and coin-coin number display. Hardware circuit using a function key circuits replays coin-operated,the number of led lights indicates the number of shipments of goods and coin, and using seven-segment LED to displaythe number of coin return.

Keywords: vending machine；Verilog HDL；FPGA；EDA；Quartus Ⅱ

II

目录

目录

摘要 .............................................................................................................................. Ⅰ Abstract ........................................................................................................................ Ⅱ 第一章 绪论 ............................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 自动售货机设计的研究背景 .............................................. 错误！未定义书签。 1.2 自动售货机设计的研究意义 ................................................................................. 2 1.3 国内外研究现状 ..................................................................................................... 2 1.4 自动售货机设计的主要内容 ................................................................................. 3 第二章 相关技术简介 .................................................................................................. 5 2.1 EDA技术简介 ......................................................................................................... 5 2.2 Verilog HDL语言介绍 ............................................................................................ 6 2.3 QuartusⅡ软件开发平台 ......................................................................................... 7 第三章 总体设计方案 .................................................................................................. 8 3.1设计要求 .................................................................................................................. 8 3.2 总体设计 ................................................................................................................. 8 第四章 模块设计及仿真测试 .................................................................................... 10 4.1 投币计次功能的实现 ........................................................................................... 10 4.2 led与数码管显示功能的实现 .............................................................................. 11 4.3 无条件取消功能的实现 ....................................................................................... 14 4.4 商品选择出货功能的实现 ................................................................................... 16 4.5 抖动消除电路的实现 ........................................................................................... 18 第五章 总体功能的仿真测试 .................................................................................... 20 结论 .............................................................................................................................. 23 参考文献（References） ............................................................................................ 24 致谢 .............................................................................................................................. 25 附录 .............................................................................................................................. 26

III

第一章 绪论

第一章 绪论

1.1 自动售货机研究背景

中国产业调研网发布的2016年版中国自动售货机市场现状调研与发展趋势趋势分析报告认为,居民收入水平显步攀升，自动售货机的迅猛发展得益于消费群体追逐灵活、智能、高效以及自助式服务。现今自动售货机已经成为了欧美发达国家经济发展中的一个不可分割部分,特别是对青年一代,这种伴随其成长的前卫零售方式更可谓是一种新的消费时尚。自动售货机具有技术含量高、销售方式新、市场潜力大、商品货真价实等优点,决定了它广阔的发展。而且,它与电子购物等新型消费方式相通,能创造出巨大的商机。

自动售货机在一些发达国家应用非常普遍,1930年,美国研制出世界第一台自动售货机,主要贩卖香烟。而自动售货机在我国的投入使用,也已经有20多年的时间,但一直没有全面普及。十九世纪三十年代，我国开始引进日韩等国的老旧机器投入市场，到如今的自主研发和生产贩卖机，我国自动售货机生产工厂，运营商家蹒跚起步，攻克了一道道技术，市场难题，已经在国内零售行业内打下了良好的基础，开辟了一条顺畅的零售之路。目前我国的自动售货机发展趋势已经日渐清晰，自动售货机市场已经慢慢由沿海发达地区向中西部欠发达地区拓展

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中国是世界上经济发展最快的国家之一,但是目前市场上仅置放了区区4万

台自动售货机。许多企业家开始成立自动售货机公司,但还没有找到有效的定价模式。在许多公司当中,仅有一家是盈利的,因为它们占据了有利的地点，售货机功能齐全，商品的价位更容易让广大百姓接受，除了供应日常的食品之外，还提供了其他许多物品。

由于中国自动售货机市场起步较晚，民众对自动售货机的接受度低，对其安全性存在种种质疑，这是中国自动售货机市场发展缓慢的主要原因。除此之外，贩卖机的功能单一，价格不具备市场竞争力，货币识别能力也比较差，这些都是影响消费者进行选择的重要因素。由于自动售货机在国内属于新鲜事物，民众对其充满了好奇之心，蓄意破坏者大有人在，自动售货机投入市场初期，在一些城市几乎遭到\灭顶之灾\。曾经有人将价值昂贵的自动售货机毁坏，只是为了拿去其中价格低廉的商品。可以说自动售货机在某种程度代表的是城市发达程度,同时也考验着人们的素质与涵养。现如今，伴随着自动售货机技术的成熟和市民对自动

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