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### Verilog 实现单窗口排队机电路设计 以下是基于 Verilog 的单窗口排队机电路设计方案。此设计涵盖了基本的功能需求，包括取号、叫号以及显示当前号码等功能。 #### 1. 设计概述 单窗口排队机的主要功能可以通过有限状态机（FSM）来实现。Verilog 提供了强大的硬件描述能力，可以方便地定义寄存器、组合逻辑和时序逻辑。本设计分为以下几个模块： - **取号模块**：负责生成新的号码。 - **叫号模块**：处理当前号码的更新。 - **显示模块**：模拟七段数码管显示当前号码。 - **控制模块**：协调各个子模块的工作流程。 --- #### 2. Verilog 实现代码示例 ```verilog module SingleWindowQueue ( input wire clk, // 系统时钟 input wire reset_n, // 复位信号，低电平有效 input wire take_ticket, // 取号按钮 input wire call_next, // 叫号按钮 output reg [7:0] current_number, // 当前号码 output reg [6:0] seg_display // 数码管显示 ); // 参数定义 parameter IDLE = 2'b00; parameter TAKE_TICKET = 2'b01; parameter CALL_NEXT = 2'b10; // 寄存器声明 reg [7:0] ticket_counter; // 记录已发号码 reg [1:0] state; // FSM 状态 always @(posedge clk or negedge reset_n) begin if (!reset_n) begin ticket_counter <= 8'd0; current_number <= 8'd0; state <= IDLE; end else begin case (state) IDLE: begin if (take_ticket) begin state <= TAKE_TICKET; end else if (call_next && current_number != 0) begin state <= CALL_NEXT; end end TAKE_TICKET: begin ticket_counter <= ticket_counter + 1; current_number <= ticket_counter; state <= IDLE; end CALL_NEXT: begin if (current_number > 0) begin current_number <= current_number - 1; end state <= IDLE; end endcase end end // 数码管译码逻辑 always @(*) begin case (current_number[3:0]) // 显示最低四位数字 4'h0 : seg_display = 7'b1000000; // '0' 4'h1 : seg_display = 7'b1111001; // '1' 4'h2 : seg_display = 7'b0100100; // '2' 4'h3 : seg_display = 7'b0110000; // '3' 4'h4 : seg_display = 7'b0011001; // '4' 4'h5 : seg_display = 7'b0010010; // '5' 4'h6 : seg_display = 7'b0000010; // '6' 4'h7 : seg_display = 7'b1111000; // '7' 4'h8 : seg_display = 7'b0000000; // '8' 4'h9 : seg_display = 7'b0010000; // '9' default : seg_display = 7'b1111111; // 空白 endcase end endmodule ``` --- #### 3. 功能说明 - **`clk` 和 `reset_n`**：分别为系统时钟和异步复位信号。复位信号为低电平时清零所有寄存器。 - **`take_ticket`**：当用户按下取号按钮时，触发新号码生成。 - **`call_next`**：当工作人员按下叫号按钮时，当前号码减一。 - **`ticket_counter`**：记录已经发放的最大号码。 - **`seg_display`**：输出给七段数码管的数据，用于显示当前号码的最后一位[^1]。 --- #### 4. 关键技术点 - **有限状态机（FSM）**：通过 FSM 控制不同操作之间的切换，确保逻辑清晰且易于维护。 - **同步设计原则**：所有的状态转换都发生在时钟上升沿，避免毛刺问题。 - **七段数码管编码**：使用组合逻辑将二进制数映射到对应的七段数码管点亮模式[^1]。 --- ###