Verilog HDL——状态机_verilog投币机

示例 自动售货机

设定：投币口只能投一枚五角或一枚一元硬币，投入一元五角后售货机自动给出一瓶饮料，投入两元则找零五角并给出饮料，投币只能一枚一枚投。

状态确定：
idel——不投币
half——投币五角
one——投币一元

/*
clk:时钟输入
reset：系统复位信号
half_dollar:1 代表投入5角硬币
one_dollar:1 代表投入1元硬币
half_out:1 代表售货机找回一枚5角硬币信号
dispense：1 代表机器售出一瓶饮料
collect:1 提示投币者取走饮料信号

   Collect half_out  dispense
       |       |        |
       |       |        |
     +---------------------+
     |                     |
clk  |       machine       |
------>      _______       |
     |                     |
     +---------------------+
       |       |        |
       |       |        |
   reset  one_dollar  half_dollar
	  
*/

module machine(one_dollar, half_dollar,collect,half_out,dispense,reset,clk);
//状态确定  idle：不投币  half：投币五角 one：投币一元
parameter idle=2'b00,half=2'b01,one=2'b10;//2位宽二进制数
input one_dollar,half_dollar,reset,clk;
output collect,half_out,dispense;
reg collect,half_out,dispense;
reg[1:0] D;

always @(posedge clk)
begin
	if(reset)//系统复位
		begin
		  dispense=0; collect=0;
		  half_out=0; D=idle;//初始为idle状态
		end
	else
		case(D)
		idle:
			if(half_dollar)
				begin
				  dispense=0;collect=0;
				  half_out=0;D=half;//投入half_dollar  进入half状态
				end
			else if(one_dollar)
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=one;//投入one_dollar  进入one状态
				end
			else
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=idle;
				end
		half:
			if(half_dollar)
				begin
				  dispense=0;collect=0;
				  half_out=0;D=one;//投入half_dollar  累加进入one状态
				end
			else if(one_dollar)
				begin
				  dispense = 1;
				  collect=1;
				  half_out = 0;D=idle;//投入one_dollar  累加给出一瓶饮料  进入idle状态
				end
			else
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=half;
				end
		one:
			if(half_dollar)
				begin
				  dispense=1;collect=1;
				  half_out=0;D=idle;//投入one_dollar  累加给出一瓶饮料  进入idle状态
				end
			else if(one_dollar)
				begin
				  dispense = 1;collect=1;
				  half_out = 1;D=idle;//投入one_dollar  累加给出一瓶饮料找零五角  进入idle状态
				end
			else
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=one;
				end
		default:
				begin
					dispense=0;collect=0;
					half_out=0;D=idle;
				end
	endcase
end
			
endmodule

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仿真波形图显示：half_dollar连续3个时钟脉冲即3个五角后，输出饮料一瓶加提醒；one_dollar连续2个时钟脉冲即2个一元，则输出饮料一瓶加提醒并找零五角。

改进

改进投币信号检测模块，投币一次输出一个时钟周期的高电平

/*
clk:时钟输入
reset：系统复位信号
half_dollar:1 代表投入5角硬币
one_dollar:1 代表投入1元硬币
half_out:1 代表售货机找回一枚5角硬币信号
dispense：1 代表机器售出一瓶饮料
collect:1 提示投币者取走饮料信号

   Collect half_out  dispense
       |       |        |
       |       |        |
     +---------------------+
     |                     |
clk  |       machine       |
------>      _______       |
     |                     |
     +---------------------+
       |       |        |
       |       |        |
   reset  one_dollar  half_dollar
	  
*/

module machine(one_dollar, half_dollar,collect,half_out,dispense,reset,clk);
//状态确定  idle：不投币  half：投币五角 one：投币一元
parameter idle=2'b00,half=2'b01,one=2'b10;
input one_dollar,half_dollar,reset,clk;
output collect,half_out,dispense;
reg collect,half_out,dispense;
reg[1:0] D;

//改进项-投币一次输出一个时钟周期
reg half_in0;
reg half_in1;
wire half_test;//投币五角检测脉冲

reg one_in0;
reg one_in1;
wire one_test;//投币一元检测脉冲

always @(posedge clk or posedge reset)
begin
if(reset)
	begin
	half_in0 <=0;
	half_in1 <=0;
	one_in0 <=0;
	one_in1 <=0;
	end
else
	begin
	half_in0 <=half_in1;
	half_in1 <=half_dollar;
	one_in0 <=one_in1;
	one_in1 <=one_dollar;
	end
end
assign half_test = ~half_in0 & half_in1;
assign one_test = ~one_in0 & one_in1;	
	
	
always @(posedge clk or posedge reset)
begin
	if(reset)//系统复位
		begin
		  dispense=0; collect=0;
		  half_out=0; D=idle;
		end
	else
		case(D)
		idle:
			if(half_test)
				begin
				  dispense=0;collect=0;
				  half_out=0;D=half;
				end
			else if(one_test)
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=one;
				end
			else
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=idle;
				end
		half:
			if(half_test)
				begin
				  dispense=0;collect=0;
				  half_out=0;D=one;
				end
			else if(one_test)
				begin
				  dispense = 1;
				  collect=1;
				  half_out = 0;D=idle;
				end
			else
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=half;
				end

		one:
			if(half_test)
				begin
				  dispense=1;collect=1;
				  half_out=0;D=idle;
				end
			else if(one_test)
				begin
				  dispense = 1;collect=1;
				  half_out = 1;D=idle;
				end
			else
				begin
				  dispense = 0;collect=0;
				  half_out = 0;D=one;
				end
		default:
				begin
					dispense=0;collect=0;
					half_out=0;D=idle;
				end
	endcase
end
			
endmodule

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仿真波形：

仿真波形说明，分别投入五角+五角+一元，检测到3个投币投币信号，输出饮料和找零。