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目录 1.设计目标与原理说明 ................................................1 1.1 地铁售票系统设计目标 ........................................ 1 1.2 原理说明 .................................................... 1 1.2.1 流程图说明 ............................................. 1 1.2.2 状态转移图 ............................................. 2 1.2.3 系统设计图 ............................................. 3 2 程序代码及仿真 ................................................... 3 select_area .................................... 4 2.1 模块 1：module 2.2 模块 2：module count_money ................................... 6 2.3 模块 3: module out_tick ...................................... 8 2.4 模块 4：module back_money .................................... 9 3 总结与体会 ...................................................... 10 4 测试程序代码 .................................................... 11 4.1 模块一测试程序 select_area_vlg_tst ..............................11 4.2 模块二测试程序 count_money_vlg_tst ........................... 13 4.3 模块三测试程序 out_tick_vlg_tst ................................ 14 4.4 模块四测试程序 back_money_vlg_tst ............................ 16

基于 FPGA 的地铁售票系统 Verilog 程序设计 1.设计目标与原理说明 1.1 地铁售票系统设计目标地铁售票系统的 verilog HDL 程序设计必须满足以下目标： 1. 能够设置乘车区间，根据票数计算出所需金额； 2. 能够识别投入的金额总数； 3. 能够自动进行余额结算； 4. 能够正确出票。 1.2 原理说明 1.2.1 流程图说明在程序设计中，采用模块化的设计，顶层模块为 Subway_tick，下面有选择乘车区间模块 Select_area、识别投入金额模块 Count_money、余额结算模块 back_money 和出票模块 Out_tick。根据设计思想得到了如下的流程图 1：否开始监测车站输入信号和复位信号是否是车站输入信号发生变化是设置区间并计算所需购票金额 1

识别投入的钞票总数投入金额是否大于等于购票所需金额是否出票找零结束图 1 地铁售票系统流程图 1.2.2 状态转移图若将开始令为空闲状态 Idle，将选则乘车区间令为状态 Select，将识别钞票令为 Count 状态，出票令为 out_tic 状态，找出零钱设为 back_m 状态，则根据相关的参量画出其状态转移图 2： 2

图 2 状态转移图 1.2.3 系统设计图找零模块出票模块比较模块乘车区间模块计算金额识别钱币模块图 3 系统设计图 2 程序代码及仿真使用 Quartus Ⅱ11.0 版本编写程序，在 Modelsim10.0 版本下仿真，并得出相应的仿真波形。 3

2.1 模块 1：module select_area module select_area(train_station,//站点名称输入：火车站 nan_men,//站点名称输入：南门 zhong_lou,//站点名称输入：钟楼 official_house,//站点名称输入：政务厅 xiao_zhai,//站点名称输入：小寨 muta_zhai,//站点名称输入：木塔寨 qu_jiang,//站点名称输入：曲江新区 clk,//时钟信号 rst,//复位信号 tick_number1,//购票数量 1 输入信号 tick_number2, tick_number3, tick_number4,//购票数量 4 输入信号 tick_number5, tick_number6, tick_number7, tick_number8, tick_number9, tick_money//所需金额总数 ); //设定 7 站：火车站——南门——钟楼——省政务大厅——小寨——木塔寨 //——曲江，每一站之间票价 1 元 input input train_station,nan_men,zhong_lou,official_house, xiao_zhai,muta_zhai,qu_jiang,clk,rst; tick_number1,tick_number2,tick_number3,tick_number4, tick_number5,tick_number6,tick_number7,tick_number8, tick_number9; output[6:0] tick_money;//一共 7 站，最高票价为 6 元,15 张票最高 //位 90 元，故需要 7 为二进制 output end_station; reg[2:0] end_station;//终点站变量 reg[3:0] tick_number; reg[5:0] flag1=0;//标志变量 reg[8:0] flag2=0; //以火车站为出发站，确定终点站的 always 块 always @(posedge nan_men , posedge zhong_lou,posedge official_house , posedge xiao_zhai , posedge muta_zhai , posedge qu_jiang ,posedge rst ) //购票站名电平变化时进入选择乘车区间 begin end_station<=0; 4

end_station<=0; if(rst) else begin flag1<={nan_men,zhong_lou,official_house, xiao_zhai,muta_zhai,qu_jiang}; case (flag1[5:0]) 6'b000001 : end_station<=6; 6'b000010 : end_station<=5; 6'b000100 : end_station<=4; 6'b001000 : end_station<=3; 6'b010000 : end_station<=2; 6'b100000 : end_station<=1; default : endcase end_station<=0; //当外部输入票数信号时//进入 end end //确定总票数的 always 块 always @(posedge tick_number1,posedge tick_number2, posedge tick_number3,posedge tick_number4, posedge tick_number5,posedge tick_number6, posedge tick_number7,posedge tick_number8, posedge tick_number9,posedge rst) 计算票数程序 begin tick_number<=0; if(rst) tick_number<=0;//当复位信号有效，票数清零 else begin flag2<={tick_number1,tick_number2,tick_number3, tick_number4,tick_number5,tick_number6, tick_number7,tick_number8,tick_number9}; case (flag2[8:0]) 9'b000000001 : tick_number<=9; 9'b000000010 : tick_number<=8; 9'b000000100 : tick_number<=7; 9'b000001000 : tick_number<=6; 9'b000010000 : tick_number<=5; 9'b000100000 : tick_number<=4; 9'b001000000 : tick_number<=3; 9'b010000000 : tick_number<=2; 9'b100000000 : tick_number<=1; default : tick_number<=0; endcase end 5

end // 确定总金额 assign tick_money =end_station*tick_number;//购票所需金额有单价和数 //目乘积确定 Endmodule 图 4 选择乘车区间模块仿真图仿真分析：在上图 4 中，可以看到火车站 train_station 为出发站，故电平一直为 1，当 qu_jiang 曲江站随机变化被选中时，选择 4 张票 tick_number4 随机变化，得到了仿真的所需金额 tick_money 波形。在第一段内，qu_jiang=1，tick_number4=1,就是说 train_staion 为出发站， q_jiang 为终点站，之间票价为 6 元，一共买 4 张票，结果总票价为 24 元，这与波形显示的“0011000”恰好吻合。 2.2 模块 2：module count_money module count_money( rst,//复位信号 clk,//时钟 money_1, money_5, money_10, money_20, //1 元 5 元 10 元 20 币元输入信号 cout //统计出的总钱数 ); //时钟信号 input rst; input clk; input money_1,money_5,money_10,money_20; output [6:0] cout;//5 位可最大统计 255 元，可满足实际需求 reg [2:0] num_1,num_5,num_10,num_20;//1,5,10,20 币数量两边 //高脉冲有效 6

assign cout = num_1 + 5*num_5 + 10*num_10 + 20*num_20; //一元计数 always 模块 always @ (posedge rst or posedge money_1) begin if(rst==1) else num_1 = num_1 + 1;//当 money_1 输入信号变化时，1 元币数目加 1 num_1 <= 0;//复位信号有效，钱币数为 0 //5 元计数 always 模块 always @ (posedge rst or posedge money_5) num_5 <= 0; num_5 = num_5 + 1;//当 money_5 输入信号变化时，5 元币数目加 1 end begin if(rst==1) else end begin end //10 元计数 always 模块 always @ (posedge rst or posedge money_10) begin if(rst==1) else num_10 = num_10 + 1;//当 money_10 变化时，10 元币数目加 1 end num_10 <= 0; //20 元计数 always 模块 always @ (posedge rst or posedge money_20) if(rst==1) else num_20 <= 0; num_20 =num_20 + 1;//当 money_20 变化时，20 元币数目加 1 endmodule 仿真分析：一共四种钞票类型，money_1,money_5,money_10,money_20，在图 5 识别投入钞票总额的仿真图 7

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