EDA設計基礎實驗課程論文PAGEIIIEDA設計基礎實驗課程論文題目基于Verilog語言的簡單自動售貨機學院通信學院專業班級通信111班學生姓名指導教師2021年6摘要本設計是以現場可編程邏輯器件（FPGA）為核心的自動售貨機，利用QuartusⅡ軟件編寫VerilogHDL硬件描述語言程序以實現自動售貨功能。本設計主要以程序為主，硬件方面則使用實驗箱，將程序各變量端口與實驗箱管腳進行相應的配置，用八個開關分別代表商品價格、所投錢幣價格及確認付款找零操作。當選擇好商品并投幣后，數碼管顯示所選商品價格及投入錢幣價格；按下確認付款開關，數碼管顯示應該找多少錢，蜂鳴器響，對應商品LED燈亮。若所投錢幣不足所選商品價格，對應警告錢幣不足的LED燈亮。關鍵字：現場可編程邏輯器件VerilogHDL自動售貨機QuartusⅡAbstractThisdesignisanauto-vendingmachinebasedonfieldprogrammablelogicdevices(FPGA).WeuseQuartusⅡtowriteprocedureinverilogHDLwhichisalanguagetodescribehardware.Theprocedurewillrealizethefunctionofauto-vendingmachine.Thisdesignismainlyaboutprocedure.Forthehardware,weuseexperimentalbox.Weallocateallvariablequantitiesintheproceduretothefeetinexperimentalbox.Weuseeightswitchrespectivelyrepresentcommoditypricesandthrowmoneypriceandconfirmpaymentchangeoperation.Whenchoosinggoodcommoditiesandcoin,digitalpipedisplayselectedcommoditypricesandmoneyprice.Whenpressingconfirmpaymentswitch,digitalpipedisplayshouldfindhowmuchmoney,buzzersounded,correspondingcommodityLEDlights.Ifthrowmoneyshortageselectedcommodityprices,correspondingwarningmoneyshortageofLEDlights.Keywords:FPGAVerilogHDLauto-vendingmachineQuartusⅡ目錄TOC\o"1-3"\f\h\z\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1概述 11.2課題的背景、目的 11.3課題設計環境 21.3.1EDA的應用及發展趨勢 21.3.2QuartusII簡介 31.3.3FPGA介紹 4第2章系統設計 52.1系統設計 52.2系統設計方案比較 52.2.1總體設計 52.2.2設計方案比較 5第3章詳細設計 73.1自動售貨機狀態描述 73.2設計思路及原理 73.2.1模塊描述與實現 73.2.2電路原理圖 93.3自動售貨機狀態描述 1134詳細狀態描述 113.4.1初始狀態 113.4.2選商品狀態 113.4.3投幣狀態 113.4.4找零狀態 11第4章軟件設計 134.1分析與設計思路 134.2框圖 144.3程序總流程圖 154.4程序 15第5章結果與討論 225.1實驗調試 225.1.1調試步驟 225.1.2實驗現象 235.2結果與分析 23結論 24參考文獻 25附錄 26致謝 27第1章緒論1.1概述隨著電子技術的發展，現場可編程門陣列FPGA和復雜可編程邏輯器件CPLD的出現，使得電子系統的設計者利用與器件相應的電子CAD軟件，在實驗室里就可以設計自己的專用集成電路ASIC器件。這種可編程ASIC不僅使設計的產品達到小型化、集成化和高可靠性，而且器件具有用戶可編程特性，大大縮短了設計周期，減少了設計費用，降低了設計風險。目前數字系統的設計可以直接面向用戶需求，根據系統的行為和功能要求，自上至下地逐層完成相應的描述﹑綜合﹑優化﹑仿真與驗證，直到生成器件，實現電子設計自動化。其中電子設計自動化（EDA）的關鍵技術之一就是可以用硬件描述語言（HDL）來描述硬件電路。EDA是電子設計自動化（ElectronicDesignAutomation）的縮寫，在20世紀60年代中期從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發展而來的。VerilogHDL是眾多EDA軟件中的一個，結合我們這學期所學課程，本次設計采用的是Verilog公司推出的Verilog硬件描述語言，目的是為了將我們所學應用到實際生活中，同時加深我們對Verilog硬件描述語言，FPGA芯片等等的認識與掌握。1.2課題的背景、目的二十一世紀是信息化高速發展的世紀，因此在二十一世紀掌握前沿技術是十分有必要的。本次課題是計算機組成原理的課程設計，這次課題旨在通過自己對所需功能芯片的設計與實現來鞏固以前所學的計算機硬件基礎知識，同時也提高動手實踐的能力，還有為將來進行更大規模更復雜的開發積累經驗。自動售貨是20世紀70年代在日本、歐美發展起來的一種全新的消費方式，自動售貨機（VendingMachines）商業起源于本世紀的六十年代，由美國的Mars家族發明。自動售貨機又被稱為24小時營業的微型自助超市，它的售貨領域非常廣泛，是發達國家商品零售的一種主要方式。自動售貨機作為一種先進的消費方式，已經成為城市現代文明發達程度的重要標志，其新穎、時尚的購物方式，24小時營業的特點給人們生活帶來了便利，美化了城市環境，受到消費者的歡迎。但是在我國自動售貨機的普及還不及發達國家，主要原因是我國EDA技術的應用水平長期落后于發達國家。課題設計環境1.3.1EDA在教學、科研、產品設計與制造等各方面都發揮著巨大的作用。在教學方面，幾乎所有理工科（特別是電子信息）類的高校都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用EDA工具進行電子電路課程的實驗并從事簡單系統的設計。一般學習電路仿真工具（如EWB、PSPICE）和PLD開發工具（如Altera/Xilinx的器件結構及開發系統），為今后工作打下基礎。科研方面主要利用電路仿真工具（EWB或PSPICE）進行電路設計與仿真；利用虛擬儀器進行產品測試；將CPLD/FPGA器件實際應用到儀器設備中；從事PCB設計和ASIC設計等。從目前的EDA技術來看，其發展趨勢是政府重視、使用普及、應用文泛、工具多樣、軟件功能強大。中國EDA市場已漸趨成熟，不過大部分設計工程師面向的是PC主板和小型ASIC領域，僅有小部分（約11%）的設計人員研發復雜的片上系統器件。為了與臺灣和美國的設計工程師形成更有力的競爭，中國的設計隊伍有必要購入一些最新的EDA技術。在信息通信領域，要優先發展高速寬帶信息網、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機及軟件技術、第三代移動通信技術、信息管理、信息安全技術，積極開拓以數字技術、網絡技術為基礎的新一代信息產品，發展新興產業，培育新的經濟增長點。要大力推進制造業信息化，積極開展計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助工藝（CAPP）、計算機機輔助制造（CAM）、產品數據管理（PDM）、制造資源計劃（MRPII）及企業資源管理（ERP）等。有條件的企業可開展“網絡制造”，便于合作設計、合作制造，參與國內和國際競爭。開展“數控化”工程和“數字化”工程。自動化儀表的技術發展趨勢的測試技術、控制技術與計算機技術、通信技術進一步融合，形成測量、控制、通信與計算機（M3C）結構。在ASIC和PLD設計方面，向超高速、高密度、低功耗、低電壓方向發展。在EDA軟件開發方面，目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發相應的工具。日本、韓國都有ASIC設計工具，但不對外開放。中國華大集成電路設計中心，也提供IC設計軟件，但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的設計工具有各地開花并結果。據最新統計顯示，中國和印度正在成為電子設計自動化領域發展最快的兩個市場，年復合增長率分別達到了50%和30%。EDA技術發展迅猛，完全可以用日新月異來描述。EDA技術的應用廣泛，現在已涉及到各行各業。EDA水平不斷提高，設計工具趨于完美的地步。EDA市場日趨成熟，但我國的研發水平很有限，需迎頭趕上。1.3本次課題設計方案要用到的開發環境是Altera公司的綜合性PLD/FPGA開發軟件QuartusII，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）等多種設計輸入形式，內嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設計輸入到硬件配置的完整PLD設計流程。QuartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設計流程外，提供了完善的用戶圖形界面設計方式。具有運行速度快，界面統一，功能集中，易學易用等特點。QuartusII支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡化了設計的復雜性、加快了設計速度。對第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設計流程的各個階段使用熟悉的第三方EDA工具。此外，QuartusII通過和DSPBuilder工具與Matlab/Simulink相結合，可以方便地實現各種DSP應用系統；支持Altera的片上可編程系統（SOPC）開發，集系統級設計、嵌入式軟件開發、可編程邏輯設計于一體，是一種綜合性的開發平臺。MaxplusII作為Altera的上一代PLD設計軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應用。目前Altera已經停止了對MaxplusII的更新支持，QuartusII與之相比不僅僅是支持器件類型的豐富和圖形界面的改變。Altera在QuartusII中包含了許多諸如SignalTapII、ChipEditor和RTLViewer的設計輔助工具，集成了SOPC和HardCopy設計流程，并且繼承了MaxplusII友好的圖形界面及簡便的使用方法。AlteraQuartusII作為一種可編程邏輯的設計環境,由于其強大的設計能力和直觀易用的接口，越來越受到數字系統設計者的歡迎。QuartusII提供了完全集成且與電路結構無關的開發包環境，具有數字邏輯設計的全部特性，包括：可利用原理圖、結構框圖、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成電路描述，并將其保存為設計實體文件；芯片（電路）平面布局連線編輯；LogicLock增量設計方法，用戶可建立并優化系統，然后添加對原始系統的性能影響較小或無影響的后續模塊；功能強大的邏輯綜合工具；完備的電路功能仿真與時序邏輯仿真工具；定時/時序分析與關鍵路徑延時分析；可使用SignalTapII邏輯分析工具進行嵌入式的邏輯分析；支持軟件源文件的添加和創建，并將它們鏈接起來生成編程文件；使用組合編譯方式可一次完成整體設計流程；自動定位編譯錯誤；高效的期間編程與驗證工具；可讀入標準的EDIF網表文件、VHDL網表文件和Verilog網表文件；能生成第三方EDA軟件使用的VHDL網表文件和Verilog網表文件。

1.FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、FPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路有限的缺點。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA這樣一個新概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸出輸入模塊IOB（InputOutputBlock）和內部連線（Interconnect）三個部分。FPGA的基本特點主要有以下幾點：一、FPGA設計ASIC電路，用戶不需要投片生產，就能得到合用的芯片。二、FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路中的試樣片。三、FPGA內部有豐富的觸發器和I/O引腳。四、FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件。可以說，FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。目前FPGA的品種很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。FPGA是由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態的，因此，工作時需要對片內的RAM進行編程。用戶可以根據不同的配置模式，采用不同的編程方式。加電時，FPGA芯片將EPROM中的數據讀入片內編程RAM中，配置完成后，FPGA進入工作狀態。掉電后，FPGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，FPGA能夠反復使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程即可。當需要修改FPGA功能時，只須換一塊EPROM第8頁即可。這樣，同一片FPGA，不同的編程數據，可以產生不同的電路功能。因此，FPGA的使用非常靈活。FPGA的配置模式非常靈活，它可以有多種配置方式：平行主模式為一片FPGA加一片EPROM的方式；主從模式為多片FPGA加一片PROM；串行模式可以采用串行PROM編程FPGA外設模式可以將FPGA作為微處理器的外設，由微處理器對其編程。第2章系統設計2.1系統設計(1)用四個發光二極管分別模擬售出價值為5角、1元、1.5元和2元的小商品，購買者可以通過開關選擇任意一種標價中的小商品。(2)燈亮時表示該小商品售出。(3)用開關分別模擬5角、1元硬幣和5元紙幣投入，可以用幾只發光二極管(或數碼管)分別代表找回剩余的硬幣。(4)每次只能售出一種小商品，當所投硬幣達到或超過購買者所選面值時，售出貨物并找回剩余的硬幣，回到初始狀態；(5)當所投硬幣值不足面值時，可通過一個復位鍵退回所投硬幣，回到初始狀態。2.2系統設計方案比較2.2.1總體設計總體設計采用FPGA來設計的原理圖如圖1-1所示它由控制輸入電路、FPGA顯示電路和電機驅動組成。圖1-1采用FPGA設計的自動售貨機原理方框圖控制輸入電路主要是為用戶設計的,起到一個輸入控制的作用。FPGA是現場可編程邏輯器件,也是本設計方案的核心內容,它是實現自動售貨機運作的主要控制模塊。將編寫好的HDL程序燒制到現場可編程邏輯器件FPGA中,然后通過控制輸入電路把信號輸入到FPGA,由八個開關控制輸入信號即消費者選擇商品和消費者投幣及確認消費，動態數碼管顯示輸出信號即找零環節和所選擇的商品、消費者投幣。2.2.2本設計可以通過多種方案來實現，下面就主要的三種方案進行闡述和比較。方案一:采用數字邏輯電路制作，用IC器件連接焊接外圍電路實現，這種電路很直觀，簡單方便。但應用數字邏輯電路制作，使用的器件較多，連接復雜，體積大，功耗大。電路中焊點和線路較多會,使成品的穩定度和精度大大降低。方案二:使用現場可編程邏輯器件（FPGA）制作，利用VerilogHDL硬件描述語言編程進行控制，然后燒寫實現。方案三:單片機現在已經達到很成熟的階段了,它的應用也十分廣泛。采用單片機來實現自動售貨機,它的原理方框圖與用FPGA來實現的原理方框圖類似,如圖1.2所示。圖1-2采用單片機實現自動售貨機的原理方框圖圖1-1和圖1-2的基本原理都相同,唯一不同的是一個是用FPGA來制作，一個是用單片機來實現。采用單片機來實現自動售貨機,主要的核心是單片機程序的設計。方案比較：對于自動售貨機的設計,三個方案均可以實現,但是第一個方案中采用的是數字邏輯電路來制作,該電路硬件所需的器材多,體積龐大,比較復雜,而且精度和穩定度都不是很高。第二個方案采用的是現場可編程邏輯器件來實現,它的優點是所有電路集成在一塊芯片上，此方案所需的外圍電路簡單,這樣它的體積就減少了，同時還提高了系統的穩定度。還可以用軟件QuartusⅡ軟件進行仿真和調試等。可以充分利用HDL硬件描述語言方便的編程，提高開發效率，縮短研發周期，降低研發成本；而且易于進行功能的擴展，實現方法靈活調試方便，修改容易.方案三也有它的優點,但同時也存在缺點。它對設計者的要求比較高,設計者對軟硬件必須十分熟悉。和方案二來比它的實驗仿真沒有方案二簡單直觀,調試也有一定的難度。在外界環境相同的條件下,方案三設計出來的產品精度和穩定度要比方案二稍微差一些。因此,自動售貨機的設計我們選擇方案二來實現。第3章詳細設計3.1自動售貨機主要功能自動售貨機控制要求對機內商品信息進行識別，對投入的貨幣進行運算，并根據所投入的貨幣數值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應的反應。本文設計的自動售貨機控制系統主要可以實現投幣處理、計算投幣總額、輸出商品，輸出找零等功能，系統工作流程如圖3-1所示圖3-1自動售貨機系統工作流程圖設計思路及原理3.2.1自動售貨機的問題實際上就是狀態轉換的問題，不同的狀態對應不同的輸出，具體的來說就是輸入不同幣值的錢后對應著不同的作用結果。因此將此問題分為兩部分來考慮，即輸入和輸出。輸入部分包括時鐘信號、投幣信號、商品選擇信號、貨物信號、確定信號、復位信號。因為幣值只考慮5角、1元和5元的情況，因此可以分別用三個輸入端代替。同樣對于四種商品的選擇也可用四個輸入端代替。輸出部分包括幣值顯示信號、輸出貨物信號、警告信號以及找零信號。綜上，給出如下輸入輸出變量：輸入變量：時鐘信號（clk）：每個時鐘的上升沿觸發系統的狀態轉換。復位信號（reset）：上升沿觸發，按下后自動回到初始狀態。投幣信號（btn_mon）：有5角、1元、5元高電平有效。貨物信號（btn_sell）：有四種，高電平有效確定信號（ok）：高電平有效。輸出變量：顯示信號（dis_mony）：顯示投入的幣額。貨物信號（led）：對應賣出的貨物。顯示信號（dis_price）：貨物對應的價錢。警告信號（led_warn）：錢不足時發出警告信號。3.2.圖3-2-2電路仿真圖3.3自動售貨機狀態描述判斷開關被按下的個數N。若N>=2表示所選本次選擇無效，返回初始狀態；若N=1則顯示所選商品，并繼續執行下面的流程。4個開關分別代表四種商品。3個開關分別代表投入0.5元，1元，5品價格做比較，如果總額<商品價格，退錢并返回初始狀態如果總額>=商品價格，則繼續執行下面的程序。找零=總額-商品價格，數碼管顯示找零金額。狀態如圖3-2所示：圖3-1自動售貨機狀態圖3.4詳細狀態描述自動售貨機控制系統的工作過程中，可分為四個狀態：初始狀態、選商品狀態、投幣狀態和找零狀態。在每一個狀態中完成特定的功能。3.4.1在初始狀態下，自動售貨機通電，初始化機內商品信息（包括商品種類、每種商品的數量以及價格）。3.4.2分別有價格為0.5元、1元、1.5元和2元的商品，每次選擇商品前，設置一個標志位btn_sell表示選擇商品狀態。此自動售貨機每一次售貨時只能一次選擇一種商品，當同時選擇兩種以上時，選擇商品無效，數碼管顯示清零，重新進行商品選擇。選擇商品后，數碼管顯示所選商品價格。3.4.當選好商品后，開始投幣。同樣有一標志位btn_price表示投幣金額。投幣口只接受三種面值的錢幣0.5元、2元和5元，可以同時投入多種面值錢幣。投完幣后，先有一個確認買商品的過程，若投了幣但又不購買商品了，就將全部投幣金額退回；若確認購買商品，則進入下一狀態——找零狀態。3.4.投完幣，并確認購買商品后，進入找零狀態。首先要將所投的金額與所選商品的價格做比較，若所投金額小于商品價格，則退回所投錢幣；若大于等于商品價格，則兩者做差，得到需要找零的錢。第4章軟件設計4.1分析與設計思路自動售貨機控制系統的功能模塊邏輯上劃分為商品信息存儲模塊、商品選擇模塊、投幣處理模塊，找零模塊和顯示模塊。1商品信息存儲模塊該模塊的功能是將商品的單價、數量存儲到自動售貨機中，price、quantity分別表示商品的單價與數量數據信號，item為商品的種類。2商品選擇模塊該模塊功能是對商品進行選擇與購買。當對四種商品進行選擇時，由sel的選擇信號的個數來表示所選擇的商品類型。get為對商品進行確認購買的信號。3投幣處理模塊該模塊是對投入的硬幣進行處理的過程，輸出參數coin為投幣數值計數器，以0.5元為單位進行計算。整個模塊功能類似于計錢器，可準確計算投入的硬幣數，記錄并保存投入的總幣值。4找零模塊該模塊主要完成找零操作。通過計錢器coin計算余額，然后輸出找零的控制信號act5、act10。5顯示模塊該模塊用來顯示錢數和商品數量。用于錢數顯示時，將計錢器coin轉換成BCD碼，然后經譯碼器譯碼并顯示。用于商品數量顯示時，將計算得出的最終商品數量quantity先轉換成BCD碼，然后經譯碼器譯碼并顯示。程序可分為以下模塊1)分頻模塊。2）計時模塊。用于控制確認鍵后到恢復初始化的3秒計時。3）識別模塊。將每種硬幣、貨品的撥碼開關信號轉變為編碼。4）清零模塊。用于銷售總額的清零。5）初始化模塊6）控制模塊。用于數據讀入、投幣不足、交易成功狀態的控制及轉化。7）顯示模塊4.2框圖4.3程序總流程圖4.4程序moduleauto_seller(clk,rst,dis_mony,dis_price,btn_ok,btn_mon,btn_sell,led_warn,led,beep);inputclk,rst,btn_ok;input[2:0]btn_mon;//選擇放入的錢input[3:0]btn_sell;//選擇商品bbt_5,gz_10,kqs_15,kl_20output[3:0]led;//led_5,led_10,led_15,led_20outputled_warn;//錢不足，指示燈output[11:0]dis_mony;//數碼管顯示投入面值，dia_mony[10:7]=com位選,dis_mony[7:0]=段碼output[11:0]dis_price;//數碼管顯示價錢outputbeep;regclk_500Hz;reg[3:0]led;//led_5,led_10,led_15,led_20regled_warn;//警告放入錢不足reg[11:0]dis_mony;reg[11:0]dis_price;reg[31:0]counter;reg[9:0]price,price_all;reg[1:0]flag=2'b00;//數碼管顯示標志位parameterCOUNT1=25'd10000;/*分頻使數碼管顯示穩定*/always@(posedgeclk)beginif(counter==0)begincounter<=COUNT1;clk_500Hz<=~clk_500Hz;endelsecounter<=counter-1;endalways@(negedgerstorposedgeclk)beginif(!rst)beginled=4'b0000;//LED滅price_all=0;//價格清零led_warn=0;beep=0;endelsebegin/*三種面值共8種組合*/3'b001:beginprice_all=5;end3'b010:beginprice_all=10;end3'b100:beginprice_all=50;end3'b011:beginprice_all=15;end3'b101:beginprice_all=55;end3'b110:beginprice_all=60;end3'b111:beginprice_all=65;enddefault:beginprice_all=0;endendcasecase(btn_sell)4'b0001:beginprice=5;end4'b0010:beginprice=10;end4'b0100:beginprice=15;end4'b1000:beginprice=20;enddefault:beginprice=0;endendcaseif(btn_ok==1)beginif(price_all<price)//放入錢不足beginled_warn=1;price=0;endelsebegin//金錢足夠price_all=price_all-price;beep=1;case(price)//LED燈顯示貨物賣出5:beginled=4'b0001;end10:beginled=4'b0010;end15:beginled=4'b0100;end20:beginled=4'b1000;endendcaseendendelsebeep=0;endend/*分頻后將時鐘給數碼管，數碼管分別顯示放入錢的多少、商品價格*/always@(posedgeclk_500Hz)begincase(flag)2'b00:begindis_mony<={4'b1110,led7(price_all%10),1'b1};dis_price<={4'b1110,led7(price%10),1'b1};flag=2'b01;end2'b01:begindis_mony<={4'b1101,led7(price_all/10),1'b0};dis_price<={4'b1101,led7(price/10),1'b0};flag=2'b00;endendcaseend/*數碼管段碼表*/function[6:0]led7;input[3:0]dis_input;begincase(dis_input)0:led7=~7'b111_1110;1:led7=~7'b011_0000;2:led7=~7'b110_1101;3:led7=~7'b111_1001;4:led7=~7'b011_0011;5:led7=~7'b101_1011;6:led7=~7'b101_1111;7:led7=~7'b111_0000;8:led7=~7'b111_1111;9:led7=~7'b111_0011;default:led7=~7'b111_1111;endcaseendendfunctionendmodule第5章標題5.1實驗調試5.1.1軟件調試：運行QuartusII軟件，觀看仿真波形，仿真波形如下：圖5-1-1波形圖硬件調試：①運行QuartusII軟件，新建工程。②建立文本文件VerilogHDLFile。在文件中寫入程序。保存，編譯。③分配管腳。保存，編譯。④將生成的.sof文件寫入FPGA試驗箱中。⑤根據要求選擇幾種買東西的可能情況，在實驗箱上實驗，觀察記錄結果。5.1.1.選擇買0.5元的商品，投5元的金額，調試現象如下：選擇0.5元商品數碼管顯示0.5再選擇一種商品，數碼管顯示清零，重新進行商品選擇。②按下5元投幣鍵，對應數碼管顯示5.0。③按下確認購買開關，找零時，對應數碼管顯示4.5，蜂鳴器響，對應0.5元商品的LED燈亮。2.選擇1.5元的商品，投1元的金額，調試現象如下：①選擇1.5元的商品，對應數碼管顯示1.5。②按下1元的投幣鍵，對應數碼管顯示1。找零顯示1元，退回所投的錢，表示警告的LED燈亮（交易不成功）5.2結果與分析通過上面的步驟將程序代碼下載到實驗箱的FPGA芯片中，并驗證了在仿真中的結果的正確性。自動售貨機能出售5角、1元、1.5元和2元四種商品。出售哪種商品可由顧客按動相應的一個按鍵即可，并同時用數碼管顯示出此商品的價格；顧客投入硬（紙）幣的錢數也是有5角、1元、5元三種，但每次只能投入其中的一種幣，此操作通過按動相應的一個按鍵來模擬，并同時用數碼管將投幣額顯示出來；顧客投幣后，按一次確認鍵，如果投幣額不足時則報警，報警時間3秒。如果投幣額足夠時自動送出貨物（送出的貨物用相應不同的指示燈顯示來模擬），同時多余的錢應找回，找回的錢數用數碼管顯示出來；顧客一旦按動確認鍵后，自動售貨機即可自動恢復到初始狀態，此時才允許顧客進行下一次購貨操作；此售貨機設有一個由商家控制的整體復位控制，當整體復位信號有效時，所有輸出均為零。調試過程中出現的問題及原因：①數碼管顯示不正確。管腳配置不正確導致數碼管顯示異常。②重新分配管腳后，仍為先前程序的操作結果。重新配置管腳后，未運行程序，使得燒寫進去的仍為原先的程序。③步進電機送貨不理想，該送的時候送，不該送的時候也送，再次查看相關源程序，多次修改。結論VerilogHDL語言有限狀態機設計控制電路，可大大降低設計難度和時間，提高設計效率和可靠性，利用語言的靈活性及功能強大的EDA工具，可以輕松完成硬件的功能擴充與升級，還可以實現更復雜的數字系統，整個設計過程相對于傳統的設計方法，有較大的突破。VerilogHDL語言作為現代數字系統的重要設計工具，以其靈活、簡潔的設計風格在電路設計中發揮著越來越重要的作用。這個設計實現了一個簡單的自動售貨機的功能，程序由硬件描述語言vhdl編寫。程序中采用分塊編寫的方式，將一個本來復雜的體系用簡單的邏輯表述出來。主時鐘配合各個模塊產生不同的信號，以這些信號為橋梁分別控制各個模塊，這樣做設計顯得很流暢，每個模塊都不是獨立存在的。通過本次課程設計，我對VerilogHDL語言有了更深刻的了解，能夠比較靈活地運用它來實現我們所想要要其實現的功能。在實驗中，我也遇到了很多挫折，不過我都和同伴一一克服了，大家齊心協力解決了問題，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識到團隊合作的精神，投入今后的發展之中。成功就是在不斷摸索著前進中實現的，遇到問題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來仔細思考，分部檢查，找出最終的原因進行改正，這樣才會有進步，才會一步步向自己的目標靠近，才會取得自己所要追求的成功。參考文獻[1]喬廬峰，王志功．VerilogHDL數字系統設計與驗證．電子信息與電氣，2021，8（2）：74-90．[2]喬廬峰，王志功．VerilogHDL數字系統設計與驗證．電子信息與電氣，2021，10（4）：110-112[3]鄧文新．C語言程序設計方法．計算機公共課程，2021，6（2、3）：159-169．

附錄1引腳圖致謝

中國企業物流運作現狀及發展戰略探討摘要：自從2001年中國加入WTO之后，市場競爭就更加激烈。每個企業為了提高自身的競爭力，努力提高物流水平，降低物流成本。本文將中國物流現狀與發達的國家和地區的企業物流運作模式進行對比，提出了中國的企業物流發展戰略關鍵詞：企業物流現狀；運行模式；發展戰略一、中國企業物流的運作現狀及弊端

物流戰略是很多企業總體戰略中必須考慮到的一個重要因素。為了在市場中提升自我競爭了，企業不斷在降低物流成本和提高物流水平上下功夫。無論是在國內還是國際市場上，都能夠最大程度上的降低成本，同時又不減低服務水平，獲得競爭優勢。企業物流的管理整體上來說還是處于不完善的階段，大多停留在紙幣時代。比較先進的企業已經配備了電腦，但是依舊沒有形成系統的體系和網絡。EDL、個人電腦、人工智能、專家系統、通信和掃描等先進的信息技術還未在物流運作中廣泛地運用。但是物流是一種新型的管理技術，涉及領域寬廣。因此物流管理人員要熟悉掌握企業內物流和因此延伸的整條供應鏈的管理知識，掌握整個工藝流程，精通物流管理技術。而我國現在十分缺乏具備綜合物流知識的管理和技術人才，難以滿足企業物流現代化的需求。二、中國企業物流的發展戰略1990年以來，在國外，物流已經成為了該國一個重要的經濟增長點。但是在中國，物流才剛剛起步。企業之間生產經營，市場運行的各個方面展開競爭。具體體現在技術、人才上包括了物流和供應鏈。在競爭如此激烈的背景之下，企業進入了一個微利時代，產品的成本和利潤變得十分透明。而這用競爭還會不斷加深，變得更加激烈，三、發展物流為當務之急

社會的經濟環境在不斷地發展變化之中，這就要求中小企業從戰略發展的高度出發去思考物流的發展問題。在大企業實時物流戰略的同時，作為靈活的反應者，中小企業在市場中，也積極采取了行動。希望通過積極的物流戰略提升自身的競爭力。信息技術的發展前景大好，經濟貿易的高速發展，物流業已經顯示出了蓬勃的活力和蘊藏的無限商機，物流服務正逐漸成為中國企業之中最為經濟合理的綜合服務模式。中國進入WTO的時間還不算長，我國的中小企業應該及時把握住這一機會，在物流市場競爭比較不激烈時加入物流領域，迅速地占領一定的市場份額。但是如果中小企業不作為，等時間再長久一些，將會失去發展物流的優勢。

四、從戰略角度做物流

現下，我國的許多中小企業還未意識到物流戰略以及控制物流成本的重要性。中小企業應當認識到物流戰略是提升競爭力的重要手段，并且重視自身物流系統地建設，將物流系統的建設上升到戰略高度。事實上，企業物流成本是除了原材料成本之外的最大成本項目。在國外發達國家，它們的物流成本一般控制在10％左右。而我國的現狀就不太樂觀。我國物流成本一般占總成本30％－40％，鮮活產品占60％左右甚至更多。我們應該看到的是系統完善的物流管理可以節省15％－30％物流成本，很大程度上減少庫存和運輸成本，對于中小企業來說，技術上和產品質量都比不上大企業。但不得不承認的是，中小企業產品價格更加受消費者青睞，市場需求反應更加靈活迅速。一旦中小企業將物流上升到戰略高度，利用先進的物流管理模式，就可以大大的節省產品成本，進一步發揮自身的優勢。想要在變幻莫測的市場中屹立不倒。謀求更加長遠的發展，中小企業就要把物流放到企業經營管理的戰略高度上進行思考。除了考慮要怎樣解決倉儲運輸和商品配送這些物流的基本問題，還要思考怎樣把采購、生產和銷售過程中的物流活動的有機結合。做到以業務流程為基礎，使得物流的一體化。最終達到加強企業的在瞬息萬變的市場當中的競爭能力。

我國的中小企業只有突破地域限制、行業的局限，放眼于國內外，才能說真正意義上做好了戰略制定，最大限度地把握住了機遇，有效規避風險。具體來的說，就是首先著眼于當前的地域市場的開拓，在獲得了本地競爭的優勢之后，輻射全國，放眼于全球。

五、重視物流系統的全面改造

發展物流并不是一蹴而就的，它需要一步步地前進。因此中小企業要注重制定詳細的物流重組的長期實施計劃和發展策略。物流重組需要從物流業務流程、組織機構、企業資源管理系統等方面展開，這樣一來才有可能慢慢實現企業物流向供應鏈管理的“橫向一體化”。達到降低生產、庫存、運輸等環節的成本，最終給客戶帶來更大的效益，給消費者帶去更大的實惠。與此同時，企業的經營者應該打破傳統的觀念，不再只是局限于投入產出管理問題，如流程再造、壓縮成本、加強培訓以及有限資源的合理配置問題。企業的經營者應當認識到物流是企業市場營銷的基礎，從戰略高度去思考物流運營成本與市場拓展需要、物流顧客服務的特殊要求之間的動態平衡，做到將物流系統與營銷戰略有機結合。現代化的物流在國際上又被稱為一體化物流、供應鏈管理、銷售鏈管理等等。不同于傳統的物流，現代物流包括了運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理、回收等功能。對我國的中小企業來說，發展物流必須重視物流系統的全面改造。以物流供應鏈思想作為指導，注意對物流管理的強化，積極運用有效策略，全新打造物流的運作與管理體系。

六、從服務角度做物流

在國外，廣泛認為物流業歸屬于服務業。但是現代物流在中國還是新興產業。它的發展也就緊密伴隨著企業經營管理理念而在發展。當代企業政府對物流管理的認識也逐漸提高到了企業和地區的戰略理論的高度。當代企業經營管理理念的核心正在從產品制造轉向產品銷售再轉向現代營銷和客戶服務。并且提出了“一切為客戶創造價值”的現代經營理念。人們對于物流的認識早已經從企業自身的“功能性活動”上升為“以滿足客戶需求為目的”、“努力為客戶創造價值，盡力增加顧客讓渡價值”的“從供應到消費的運動、儲存和配送的計劃、執行和控制”的管理過程。消費者的需求不僅僅是商品。以企業的經營和發展的角度來看，物流就等同于服務。服務也是物流的物品之一。它是企業所提供的服務，“服務的實質上也是一種商品”，但是這一點卻常常被人們所忽視。七、引進專業物流管理咨詢公司中小企業自身的專業力量不足，因此要懂得借助相關的管理顧問公司以及相關研究機構來科學規劃企業的物流戰略、實施戰略和管理體系。要去了解先進物流企業的作以及這樣運作的原因所在。在這一過程之中，它們的物流服務理念是如何變化的，怎樣做到滿足客戶需求和市場競爭，企業經營戰略相銜接。這有這樣，我國的中小企業才有可能成功地進入一個新的市場領域，在現有的市場基礎上進一步地替身自身的服務水平，拓展市場份額。許多的企業在管理咨詢方面下了許多的功夫，用以探索新管理方式和學習物流技術的運用。中小企想要全面提升企業的物流運作以及管理的水平，更加迅速地構建起一個先進的物流系統以及管理平臺，就應當充分利用專業管理顧問公司的優勢能力。結語：戰略性的規劃、投資以及技術開發是最近幾年促進物流現代化發展的重要因素。企業亟需解決的不僅僅是倉促運輸以及商品配送等最為基本的物流問題，最重要是為了解決怎么樣才能在在變化莫測的市場競爭之中謀求生存與發展這一問題。因此企業必須做到將物流放在企業經營管理這一戰略高度上去考慮怎樣將采購、生產和銷售則一系列過程與物流相結合。從而形成以業務流程為基礎，形成物流一體化，達到增強企業市場競爭力的目的。物流已然是企業市場營銷的基礎。作業企業的經理，在物流決策方面應當從戰略高度去考慮物流運營成本和市場拓展需要、物流顧客服務的特殊要求之間的動態平衡，仔細思考怎樣才能把物流系統與營銷戰略以及企業的總體戰略靈活結合。不再像傳統上，只注重如何解決流程再造、壓縮成本等投入產出的管理問題以及有限資源的合理配置問題。參考文獻【1】孟祥茹

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