自動(dòng)售票機(jī)課程設(shè)計(jì) 23課程設(shè)計(jì)報(bào)告2015-2016學(xué)年第2學(xué)期課程設(shè)計(jì)名稱： 電子綜合設(shè)計(jì)EDA課程設(shè)計(jì) 院 （系）： 電子信息學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： 電子1313 學(xué)生姓名： 吳限 學(xué)號(hào)： 26 綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2016/7/11-2016/7/15 指導(dǎo)教師： 鐘 旭 提交時(shí)間： 2016/7/15 上海電機(jī)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱電子綜合設(shè)計(jì)EDA課程設(shè)計(jì)課程代碼033117P1課程設(shè)計(jì)課題清單1、數(shù)字式競(jìng)賽搶答器 2、自動(dòng)售票機(jī)3、乒乓球比賽游戲機(jī) 4、電子密碼鎖5、出租車(chē)自動(dòng)計(jì)費(fèi)器 6、洗衣機(jī)控制器7、交通信號(hào)燈控制器 8、電梯控制器設(shè)計(jì)時(shí)間2016 年 7 月 11 日 2016 年 7 月 15 日一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)匯總設(shè)計(jì)任務(wù)：自動(dòng)售票機(jī)功能要求：1、 設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售票機(jī)，用開(kāi)關(guān)電平信號(hào)模擬投幣過(guò)程，每次投一枚硬幣，但可以連續(xù)投入數(shù)枚硬幣；2、 機(jī)器能自動(dòng)識(shí)別硬幣金額，最大為 1 元，最小為 5 角。設(shè)定票價(jià)為 2.5 元，每次售一張票； 3、 購(gòu)票時(shí)先投入硬幣，當(dāng)投入的硬幣總金額達(dá)到或超過(guò)票的面值時(shí)，機(jī)器發(fā)出指示，這時(shí)可以按取票鍵取出票；4、 如果所投硬幣超過(guò)票的面值則會(huì)提示找零錢(qián)，取完票以后按找零鍵則可以取出零錢(qián)，并顯示零錢(qián)數(shù)；使用數(shù)碼管顯示當(dāng)前投入的金額。二、對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求（包括課程設(shè)計(jì)報(bào)告、圖紙、圖表、實(shí)物等軟硬件要求）1課程設(shè)計(jì)基本要求 課題分析、查閱資料、方案論證、方案實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告2成果要求（1）系統(tǒng)方案 （2）電路RTL原理圖（3）Verilog源程序和流程圖（或狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)移圖）（4）Verilog測(cè)試程序 （5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（課程設(shè)計(jì)報(bào)告）三、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃： 時(shí)間安排內(nèi)容星期一下達(dá)任務(wù)星期二程序設(shè)計(jì)星期三程序調(diào)試星期四撰寫(xiě)報(bào)告星期五考核答辯四、主要參考資料：指 導(dǎo) 書(shū)：Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程 夏宇聞編著 北京航空航天大學(xué)出版社參考資料：EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程 艾明晶編著 清華大學(xué)出版社目錄一、題目名稱1二、內(nèi)容摘要1三、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1四、系統(tǒng)方案2五、設(shè)計(jì)方法硬件設(shè)計(jì)3六、設(shè)計(jì)方法軟件設(shè)計(jì)4七、系統(tǒng)調(diào)試57.1使用的主要儀器和儀表57.2調(diào)試電路的方法和技巧57.3整理性能測(cè)試數(shù)據(jù)和波形，并與計(jì)算結(jié)果比較分析57.4調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法5八、設(shè)計(jì)成果6九、設(shè)計(jì)結(jié)論10十、收獲和體會(huì)11附件（源程序）12參考文獻(xiàn)22一、 題目名稱自動(dòng)售票機(jī)二、 內(nèi)容摘要自動(dòng)售票機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器根據(jù)輸入指令進(jìn)行全自動(dòng)出售票的目的。本設(shè)計(jì)是采用了幣值輸入相加模塊、主控模塊和幣值顯示這三個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的。在幣值輸入相加模塊中， 用兩個(gè)開(kāi)關(guān)電平輸入按鈕分別代表 2 種硬幣輸入，每按一次，表示投入一枚硬幣。并設(shè)置控制電路，硬幣輸入的次數(shù)控制十進(jìn)制加法器的加數(shù) A 和被加數(shù) B，使輸入的幣值實(shí)時(shí)相加。用兩位數(shù)碼管顯示當(dāng)前的投入幣值，在主控模塊中設(shè)置一個(gè)復(fù)位信號(hào)reset，用于中止交易（系統(tǒng)復(fù)位）。設(shè)置一個(gè)取票信號(hào)ok，一個(gè)票給出信號(hào)tout，tout 接 LED 顯示，燈亮則表示可以取票，否則取票鍵無(wú)效，按ok 鍵取票，燈滅。設(shè)置一個(gè)取零錢(qián)信號(hào) charge，一個(gè)零錢(qián)輸出信號(hào) mout，mout 接 LED 顯示，燈亮則表示有零錢(qián)，按 charge 取零錢(qián)，燈滅。主控模塊中是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，當(dāng)幣值不同時(shí)分別實(shí)現(xiàn)不同的結(jié)果。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售票機(jī)，用開(kāi)關(guān)電平信號(hào)模擬投幣過(guò)程，每次投一枚硬幣，但可以連續(xù)投入數(shù)枚硬幣。機(jī)器能自動(dòng)識(shí)別硬幣金額，最大為1元，最小為 5 角。設(shè)定票價(jià)為2.5元，每次售一張票。 購(gòu)票時(shí)先投入硬幣，當(dāng)投入的硬幣總金額達(dá)到或超過(guò)票的面值時(shí)，機(jī)器發(fā)出指示，這時(shí)可以按取票鍵取出票。如果所投硬幣超過(guò)票的面值則會(huì)提示找零錢(qián)，取完票以后按找零鍵則可以取出零錢(qián)。四、 系統(tǒng)方案圖4-1 自動(dòng)售票機(jī)系統(tǒng)框圖表4-1 幣值相加模塊輸入狀態(tài)表五、 設(shè)計(jì)方法硬件設(shè)計(jì)圖5-1 自動(dòng)售票機(jī)硬件系統(tǒng)框圖六、 設(shè)計(jì)方法軟件設(shè)計(jì)圖6-1 幣值判斷流程圖圖6-2 系統(tǒng)流程圖七、 系統(tǒng)調(diào)試7.1使用的主要儀器和儀表計(jì)算機(jī)一臺(tái)、ISE仿真設(shè)計(jì)軟件。7.2調(diào)試電路的方法和技巧分別運(yùn)行每個(gè)模塊的程序，觀察是否通過(guò)檢測(cè)，最后通過(guò)仿真出來(lái)的測(cè)試波形圖，仔細(xì)的進(jìn)行一步步運(yùn)行，觀察運(yùn)行結(jié)果是否和課題的設(shè)計(jì)要求相對(duì)應(yīng)。7.3整理性能測(cè)試數(shù)據(jù)和波形，并與計(jì)算結(jié)果比較分析實(shí)際的仿真結(jié)果圖能夠完美的實(shí)現(xiàn)課題的各項(xiàng)要求，最終的仿真測(cè)試圖如下圖8-4。7.4調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法數(shù)碼管顯示不正確，原因是管腳的配置不對(duì)。八、 設(shè)計(jì)成果圖8-1 頂層模塊clk：時(shí)鐘信號(hào)；reset：系統(tǒng)復(fù)位清零；half：5角硬幣模擬信號(hào)，為1時(shí)表示投幣5角，為0表示未投入；one：1元硬幣模擬信號(hào)，為1時(shí)表示投幣1元，為0表示未投入；mout：可找零錢(qián)輸出顯示，置1表示有零可找，置0表示無(wú)零錢(qián)可找；tout：有票輸出信號(hào)，置1表示有票可出，置0表示不能出票；charge：取零錢(qián)信號(hào)，置1檢查是否能出零錢(qián)；ok：取票，置1檢查是否可取票；ms1,ms2：輸出數(shù)碼管片選信號(hào)，01選中第2位數(shù)碼管，10選中第1位數(shù)碼管；a,b,c,d,e,f,g：數(shù)碼管輸出譯碼信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管7個(gè)引腳。圖8-2 主控模塊mh：投入金額數(shù)碼顯示的高4位；ml： 投入金額數(shù)碼顯示的低4位。圖8-3 數(shù)碼管模塊in1,in2：分別表示高低位輸入金額；ms1,ms2：輸出數(shù)碼管片選信號(hào)。a,b,c,d,e,f,g：數(shù)碼管輸出譯碼信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管7個(gè)引腳。圖8-4 模擬仿真圖圖8-5圖8-5為第一次交易此時(shí)投入一枚硬幣，此時(shí)金額顯示為10，譯碼后也就是1001111，0000001；此時(shí)按下ok鍵，由于金額不足，沒(méi)有任何反應(yīng)。隨后投入第二枚硬幣，金額顯示20，金額不足，依舊沒(méi)有反應(yīng)。圖8-6圖8-6表示此時(shí)又投入1元，此時(shí)總共已經(jīng)投入3元，數(shù)碼管顯示30，譯碼后就是0000110，0000001；此時(shí)，tout為1。按下ok，出票，tout為0。圖8-7圖8-7表示由于還有余額5毛，所以mout為1，按下charge，找零，mout清零，找零。圖8-8圖8-8為第二次交易，先按下half，金額為5毛，顯示05，譯碼后為0000001，0100100。由于金額不足按下ok后，沒(méi)有反應(yīng)。圖8-9圖8-9表示隨后按下one，再按one，此時(shí)金額達(dá)到2.5元，金額已滿，tout=1。然后按下ok，出票并且tout清零。九、 設(shè)計(jì)結(jié)論本自動(dòng)售票機(jī)較好地采用了自頂向下的設(shè)計(jì)理念，利用層次化結(jié)構(gòu)化的方法將售票機(jī)系統(tǒng)分為三個(gè)模塊。自動(dòng)售票機(jī)系統(tǒng)是由頂層模塊負(fù)責(zé)連接各子模塊，主控模塊設(shè)置各輸入輸出信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位信號(hào)，并控制幣值的累加，數(shù)碼管顯示模塊負(fù)責(zé)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示幣值組成。設(shè)計(jì)合理，層次清晰，仿真時(shí)能夠分別測(cè)試各個(gè)模塊從而盡早地排除錯(cuò)誤。在程序設(shè)計(jì)上頂層模塊調(diào)用主模塊及數(shù)碼管顯示模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控與數(shù)碼管的連接；主控模塊采用Mealy狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)主要對(duì)投幣情況及出票進(jìn)行控制并送數(shù)碼管顯示；數(shù)碼管模塊采用動(dòng)態(tài)掃描方法結(jié)合片選信號(hào)實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)碼顯示。通過(guò)對(duì)著三個(gè)大模塊的設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)售票的功能并進(jìn)行仿真測(cè)試，即當(dāng)幣值等于 2.5 元時(shí)，tout指示燈亮，ok鍵有票給出，mout燈不亮，不找零錢(qián)；當(dāng)幣值為 3.0 元時(shí)，tout指示燈亮，ok鍵有票給出，mout指示燈亮，有零錢(qián)給出，charge鍵找零錢(qián)；其余情況下，既無(wú)票給出也不找零錢(qián)。測(cè)試結(jié)果顯示設(shè)計(jì)符合要求。十、 收獲和體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)Verilog HDL語(yǔ)言有了更深刻的了解，能夠比較靈活地運(yùn)用它來(lái)實(shí)現(xiàn)我們所想要要其實(shí)現(xiàn)的功能。在實(shí)驗(yàn)中，我也遇到了很多挫折，不過(guò)我都和同伴一一克服了，大家齊心協(xié)力解決了問(wèn)題，使我明白了和他人共同合作的重要性。在以后的道路上我們也必須深刻認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的精神，投入今后的發(fā)展之中。 日常生活中有很多各種不同的自動(dòng)售票機(jī)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我終于了解到自動(dòng)售票是如何實(shí)現(xiàn)的了，雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的知識(shí)很簡(jiǎn)單的一種售票機(jī)，但是原理是大同小異的，相信如果讓我設(shè)計(jì)更復(fù)雜點(diǎn)的功能，我也會(huì)研究出來(lái)。成功就是在不斷摸索著前進(jìn)中實(shí)現(xiàn)的，遇到問(wèn)題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來(lái)仔細(xì)思考，分部檢查，找出最終的原因進(jìn)行改正，這樣才會(huì)有進(jìn)步，才會(huì)一步步向自己的目標(biāo)靠近，才會(huì)取得自己所要追求的成功。附件（源程序）頂層模塊程序：module top(one,half,reset,clk,ok,charge,tout,mout,ms1,ms2,a,b,c,d,e,f,g); /頂層模塊，進(jìn)行子模塊的連接 input one,half,reset,clk,ok,charge; output tout,mout,ms1,ms2,a,b,c,d,e,f,g; wire 3:0mh,ml; ticket u1( /子模塊連接 .one(one), .half(half), .mh(mh), .ml(ml), .tout(tout), .mout(mout), .reset(reset), .clk(clk), .ok(ok), .charge(charge) ); sel u2( .in1(ml), .in2(mh), .clk(clk), .ms1(ms1), .ms2(ms2), .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e), .f(f), .g(g) );endmodule/主控模塊程序：/自動(dòng)售票機(jī)/*信號(hào)定義：clk：時(shí)鐘信號(hào)；reset：系統(tǒng)復(fù)位清零；half：5角硬幣模擬信號(hào)；one：1元硬幣模擬信號(hào)；mout：有找零錢(qián)輸出顯示；tout：有票輸出信號(hào)；charge：取零錢(qián)；ok：取票；mh：投入金額數(shù)碼顯示的高4位；ml： 投入金額數(shù)碼顯示的低4位。*/module ticket(one,half,mh,ml,tout,mout,reset,clk,ok,charge);parameter a=0,b=1,c=2,d=3,e=4; /定義5個(gè)狀態(tài)input one,half,reset,clk,ok,charge;output tout,mout,mh,ml;reg mout,tout;reg3:0 money;reg3:0 mh;reg3:0 ml;always(posedge clk) begin if(reset) begin tout=0; mout=0; money=a; mh,ml=8b00000000; end case(money) a:if(half) begin money=b; mh,ml=8b00000101; end else if(one) begin money=c; mh,ml=8b00010000; end b:if(half) begin money=c; mh,ml=8b00010000; end else if(one) begin money=d;mh,ml=8b00010101;end c:if(half) begin money=d; mh,ml=8b00010101; end else if(one) begin money=e; mh,ml=8b00100000; end d:if(half) begin money=e; mh,ml=8b00100000; end else if(one) begin money=a; mh,ml=8b00100101; mout=0; tout=1; /sell end e:if(half) begin money=a; mh,ml=8b00100101; tout=1; /sell end else if(one) begin money=a; mh,ml=8b00110000; tout=1; end endcase if(mh,ml=8b00100101) begin if(ok) begin tout=0; mout=0; mh,ml=8b00000000; end end if(mh,ml=8b00110000) begin if(ok) begin tout=0; mout=1; mh,ml=8b00000101;end end if(charge&&mout=1) begin mh,ml=8b00000000; mout=0;end endendmodule/數(shù)碼管模塊：module sel(in1,in2,clk,ms1,ms2,a,b,c,d,e,f,g); input 3:0in1,in2; /輸入金額 input clk; output reg ms1,ms2; /輸出數(shù)碼管片選信號(hào) output reg a,b,c,d,e,f,g; /輸出譯碼信號(hào) reg i=0; always(posedge clk) begin case(i) 1d0:begin ms1,ms2=2b10; /對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示 i<=i+1b1; case(in1) 4d0:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000001; /進(jìn)行數(shù)碼管譯碼輸出 4d1:a,b,c,d,e,f,g<=7b1001111; 4d2:a,b,c,d,e,f,g<=7b0010010; 4d3:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000110; 4d4:a,b,c,d,e,f,g<=7b1001100; 4d5:a,b,c,d,e,f,g<=7b0100100; 4d6:a,b,c,d,e,f,g<=7b0100000; 4d7:a,b,c,d,e,f,g<=7b0001111; 4d8:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000000; 4d9:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000100; endcase end 1d1:begin ms1,ms2=2b01; /對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描 i<=i+1b1; case(in2) 4d0:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000001; /進(jìn)行數(shù)碼管譯碼輸出 4d1:a,b,c,d,e,f,g<=7b1001111; 4d2:a,b,c,d,e,f,g<=7b0010010; 4d3:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000110; 4d4:a,b,c,d,e,f,g<=7b1001100; 4d5:a,b,c,d,e,f,g<=7b0100100; 4d6:a,b,c,d,e,f,g<=7b0100000; 4d7:a,b,c,d,e,f,g<=7b0001111; 4d8:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000000; 4d9:a,b,c,d,e,f,g<=7b0000100; endcase end endcase endendmodule測(cè)試程序：module test_top;/ Inputsreg one;reg half;reg reset;reg clk;reg ok;reg charge;/ Outputswire tout;wire mout;wire ms1;wire ms2;wire a;wire b;wire c;wire d;wire e;wire f;wire g;/ Instantiate the Unit Under Test (UUT)top uut (.one(one), .half(half), .reset(reset), .clk(clk), .ok(ok), .charge(charge), .tout(tout), .mout(mout), .ms1(ms1), .ms2(ms2), .a(a), .b(b), .c(c), .d(d), .e(e), .f(f), .g(g);initial begin/ Initialize Inputsone = 0;half = 0;reset = 1;clk = 0;ok = 0;charge = 0;/ Wait 100 ns for global reset to finish#100; reset=0; /系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行#2 /投入一枚1元硬幣one=1; #2one=0;#6 /按下ok鍵，取票，金額為1元，無(wú)效ok=1;#2 ok=0;#6one=1; /再投入一枚一元硬幣#2one=0;#6one=1; /再投入一枚一元硬幣#2one=0;#6 /按下ok鍵，取票，金額為3元，可以取票ok=1;#2 ok=0;#6 /按下charge鍵，找零，找零5角charge=1;#2charge=0;/第二次交易#10 /投入一枚5角硬幣half=1; #2half=0;#6 /按下ok鍵，取票，金額為0.5元，無(wú)效ok=1;#2 ok=0;#6one=1; /再投入一枚一元硬幣#2one=0;#6one=1; /再投入一枚一元硬幣#2one=0;#6 /按下ok鍵，取票，金額為2.5元，取票成功ok=1;#2 ok=0;end always #1clk=clk; /產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) endmodule參考文獻(xiàn)1.夏宇聞. Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20132.艾明晶.EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程.北京：清華大學(xué)出版社，2010 小組分工資料搜集與整理朱佳俊Verilog HDL程序及仿真測(cè)試吳限Verilog HDL程序及仿真測(cè)試謝煜撰寫(xiě)報(bào)告及PPT蘇嘉明23