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基于SOPC的電子點菜單設計說明.doc

'基于SOPC的電子點菜單設計說明.doc'
?摘 要論文提出一種新型的電子點菜系統以彌補傳統點菜方式的弊端。在目前的餐館里,如果采用電子菜單,客人點菜時不需要服務員的陪伴,能實時地了解菜的特色,方便了顧客同時也減輕了餐館的服務壓力。本課題是基于SOPC的電子點菜單的設計,該電子點菜系統實現了一個電子點菜終端的部分功能,如:顯示菜的單價、口味、已點數量和總價等。本設計采用行掃描法實現4*4鍵盤的掃描,并對按鍵進行消抖處理。利用行波進位加法器進行總價的結算,使用靜態RAM存儲數據。整個設計是在ALTERA公司的QUARTUS編程環境下進行,在FPGA芯片上得以實現,通過模擬仿真,最終下載在CYC-L2便攜式實驗系統運行實現。本課題完成的電子點菜單功能齊全,使用方便,可大大提高服務質量,并節省許多人力物力。在餐飲業具有較好的推廣價值。關鍵字:電子菜單;FPGA;VHDLAbstractThe thesis puts forward a kind of new electronics menu system to make up menu of tradition method. In current restaurant, if the adoption electricity submenu, the guest orders the menu do not need the attendant to keep company with, can be a very good understanding of the characteristics of food, convenience the customer also eased the service pressure of the restaurant.This topic is a design that orders the menu according to the SOPC, that electronics menu parts of functions that the menu system carries out an electronics to order the vegetables terminal, such as: Show the u price, taste of the food and have already ordered quantity and total price etcs. This design adoption goes to scan the method to carry out 4*4 keyboards to scan, and carry on eliminate to tremble the processing to the key. The exploitation goes the wave balance of accounts that enters an adder to carry on the total price, saving data of the usage static state RAM. The whole design carries on under the QUARTUS plait distance environment of the company of ALTERA, can carry out on the chip of FPGA, really pass to imitate to imitate, the end download is in the CYC- L2 then the hold type experiment system circulates the realization. The electronics that this topic complete orders the menu function well-found, the usage convenience, can raise the service quantity consumedly, and save many manpower material resources. Have to compare in the dining industry good of expansion value.Key word: electric menu; FPGA;VHDL目 錄1緒論 11.1任務的提出 11.2設計的目的和意義 12相關知識簡介 32.1開發工具 32.2開發語言 32.3開發環境 33總體設計 63.1設計的總體結構描述 63.2功能模塊描述 63.2.1鍵盤模塊 73.2.2顯示模塊 73.2.3控制模塊 83.3功能模塊的狀態轉換 84詳細設計 94.1鍵盤模塊設計 94.1.1鍵盤掃描 94.1.2鍵盤譯碼器 114.2顯示模塊設計 124.2.1菜單顯示 124.2.2 口味顯示 144.2.3單價顯示 144.3控制模塊 174.3.1 RAM的設計 194.3.2 加法器的設計 215系統測試 225.1鍵盤掃描模塊 225.2鍵盤譯碼 235.3多位加法器 245.4七段數碼管 255.5 RAM存儲器 265.6系統控制器 276結論 28參考文獻 29附 錄 301緒論在當今世界,以計算機技術、芯片技術和軟件技術為核心的數字化技術取得了迅速發展,廣泛滲透到各領域?,F代控制技術、多媒體技術與Internet的應用與普及,促使消費電子、計算機、通信一體化趨勢步伐加快當前是餐飲業由傳統操作方式向信息化管理模式轉換的時期,對信息化產品的需求量很大。根據其對產品要求小型化、低功耗、專用性等特點。國己經有不少公司開發出電子點菜系統,有些公司則采用了辰森計算機系統的手持點菜系統。但是由于成本等原因使用電子點菜系統的餐館還比較少,市場需求很大。1.1任務的提出市場上出現的點菜系統都是作為餐館信息化管理系統的一部分出現的,它們除了實現基本的點菜功能外,為了便于客戶及管理者的使用,還附加了許多其他功能,個人很難完成一個功能完善的點菜系統。絕大部分電子點菜系統都用數據庫管理系統來管理數據。數據庫管理系統一般依賴于操作系統,因此,需要選擇一個合適的操作系統。電子點菜系統中,管理數據的地方與使用數據的地方往往不在同一個站點上,需要用到計算機網絡將二者連接起來。另外,電子菜單與普通菜單相比有很多它的優點,比如普通菜單容易臟,而且需要服務人員寫,很不方便,單據易丟失;而電子菜單方便快捷,點單靈活,不需要過多的服務人員等待客人點單,方便管理,點單取餐全自助,節省人力。本課題的任務即是設計一種簡單的電子點菜單終端,以CYC-L2便攜式EDA/SOPC/DSP實驗系統為硬件平臺,利用VHDL語言進行編程,要現的電子點菜單功能齊全,使用方便。 1.2設計的目的和意義。省略部分。 CIN: in std_logic; SUM: out std_logic_vector(0 to 11); COUT: out std_logic);architecture NA of jfq1 is signal carry: std_logic_vector(0 to 8); begin g1:for i in 0 to 7 generate lt: if i=0 generate f0:entity WORK.myNA port map (A(i),B(i),CIN,SUM(i),CARRY(i+1)); end generate lt; rt: if i=7 generate fn:entity WORK.myNA port map (A(i),B(i),CARRY(i),SUM(i),COUT); end generate rt; md: if i>0 and i<7 generate fm:entity WORK.myNA port map (A(i),B(i),CARRY(i),SUM(i),CARRY(i+1)); end generate md;生成的電路符號如圖4.6 所示:圖4.9 加法器電路符號圖5系統測試該課題完成了一種簡單的電子點菜單終端的設計,利用VHDL語言進行編程,用FPGA芯片得以實現。以CYC-L2 V2.0便攜式EDA/SOPC/DSP實驗系統為硬件平臺,實現客人的自主點菜過程,功能齊全,使用方便。各模塊測試情況如下。5.1鍵盤掃描模塊對鍵盤進行掃描,消抖,每一個單鍵作唯一編碼,作為掃描值輸出。電路原理圖如圖5.1所示:圖5.1 鍵盤掃描模塊圖時鐘頻率為125HZ,行掃描為主要值,對鍵盤進行掃描序列的判斷,給出按下鍵的掃描值。鍵盤掃描模塊的仿真圖如圖5.2所示。圖5.2 鍵盤掃描仿真圖5.2鍵盤譯碼將掃描鍵盤后得到的KEY值,通過譯碼設定為菜單鍵和功能鍵:KEY值0000—0111分別為:確認,刪除,已點,結帳;KEY值1000—1111為菜單。譯碼器原理圖見圖5.3所示: 圖5.3 鍵盤譯碼原理圖KEY值為四位輸入,QW(口味)為8位輸出,通過8個LED燈顯示,DJ(單價)為8位輸出,通過2個七段數碼管顯示。圖5.4 鍵盤譯碼仿真圖由圖 5.4可見,當KEY值為0101,顯示單價為10元,口味為麻辣(菜單見附錄1);當KEY值為0010時,為功能鍵選擇,無顯示。5.3多位加法器將從存儲器中得到的值分別作為A,B兩個8位輸出,總價SUM通過3個七段數碼管輸出。原理圖見圖5.5:圖5.5 加法器電路圖圖5.6 加法器仿真圖由圖5.6可見,當A值為10001001時,B為11010011,無進位CIN,進位輸出COUT為1,SUM的值為01011100,依次類推。5.4七段數碼管用于顯示系統需要輸出的單價,總價信息,原理圖見圖5.7所示:圖5.7 七段數碼管原理電路圖A為4位輸入,為BCD碼格式,通過譯碼電路,輸出7位譯碼,在LED數碼管上顯示相應的數字信息。圖5.8 七段數碼管仿真圖由圖 5.8可見,當A為0011時,Z值為1011011,數碼管顯示為3。5.5 RAM存儲器用于存儲菜單數據信息,DATA為INOUT模式,提供3個控制信號,第一個控制信號CS為芯片選擇是選定芯片的通用控制信號。地址圍為0到15,WE和OE只有其中一個有效:WE信號有效,將數據寫入;OE信號有效,將數據從芯片中讀出。3個控制信號都是低電平有效。原理圖見圖5.9所示: 圖5.9 RAM存儲器原理電路圖圖5.10 RAM存儲器仿真圖由圖 5.10可見,當OE為低電平時,DATA為輸出;當WE為低電平時,數據寫入存儲器相應地址。5.6系統控制器為系統的核心部分,控制各個模塊之間的工作,cd_v接受鍵盤的譯碼值,ADD,DATA,CS,WE,OE為存儲的控制信號,cd_out為菜單信息輸出,A,B為8位的單價輸入,SUM為總價的12位輸出。電路符號如下圖所示:圖5.11控制電路符號圖圖5.12控制器仿真圖由上圖可以看出,當菜單選擇為2時,按下確認鍵,鍵盤值為0101,存儲器存儲地址為0101,存儲單價數據為10。當菜單選擇為5時,鍵盤值為1000,存儲器地址為1000,單價存儲數據為6。6結論該課題是利用ALTERA公司的QUARTUS開發環境和軟件,進行VHDL程序設計,然后進行仿真,調試,以CYC-L2 V2.0便攜式EDA/SOPC/DSP實驗系統為硬件平臺,實現了一個簡單的電子點菜單終端的設計。在整個畢業設計過程中,進行了系統的總體設計,硬件設備的選用,軟件和開發環境的安裝,VHDL程序設計與仿真。設計的重點主要在系統的配置上以及程序的設計與調試上,要做到鍵盤與數碼管,LED燈的一體化,需要在鍵位設置時進行準確的設計,通過鍵盤的掃描,消抖和譯碼,達到一鍵一碼的目的,做到功能的完善。設計的難點主要在鍵盤掃描與功能控制上,程序設計時,數據和控制信號較多,狀態之間的轉化也較為復雜,在設計中帶來了一些困難。另外在仿真分析上,因為需要測試的結果很多,也是一甚至有些結果無法預料,或者無法在仿真中看到。本設計也存在一定的不足。由于本身能力和實驗器材的限制,無法在系統中建立完善的體制,只是實現了一個電子點菜單的基本功能。圖片顯示,密碼修改以及菜單改價的功能,都沒有在系統中實現,這些都有待以后的繼續提高和完善。 參考文獻[1]Mark Zwolinski.VHDL數字系統設計(第二版).:電子工業,2007 [2]璇,臧純華.數字系統設計與PLD應用.:電子工業,2007[3]周立功.SOPC嵌入式系統基礎教程.:航空航天大學,2006 [4]布郎,邊計年.數字邏輯與VHDL設計.:清華大學,2005[5]曾繁泰,美金.VHDL程序設計.:清華大學,2001 [6]曾繁泰.VHDL程序設計教程.:清華大學,2005[7]王永軍,景華.數字邏輯與數字系統設計.:高等教育,2006 [8]尚坤.單片機綜合應用.:科技,2007[9]周立功.SOPC嵌入式系統實驗教程.:航空航天大學,2006[10]羅克露,單立平.計算機組成原理,:電子工業,2006[11]Altera.SOPC Builder PTF File Reference Manual[EB/OL]..altera.,2006[12]Altera.QuartusII Handbook[EB/OL]. .altera., 2006.附 錄系統總體結構圖: 整個系統以4*4矩陣鍵盤為輸入,8個LED燈和5個LED數碼管作為輸出。中間通過控制器對整個系統和各個部分進行控制??傮w結構原理圖如下:
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