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正文內(nèi)容

基于fpga的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-全文預(yù)覽

  

【正文】 錢幣,用LED顯示退錢數(shù)。當(dāng)顧客購(gòu)買錯(cuò)誤或不再購(gòu)買時(shí)按下start重新進(jìn)入初始狀態(tài)。當(dāng)顧客投入的硬幣大于或等于售價(jià)時(shí)將不再接受硬幣,用一個(gè)LED燈顯示。(6)顧客一次只能購(gòu)買一種商品的一個(gè),若需要更多商品,需要重復(fù)操作。(3)如果投入的硬幣達(dá)到或大于所購(gòu)商品的價(jià)格,自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)發(fā)出一個(gè)指示信號(hào)使接受硬幣的裝置不再接收新的硬幣。 設(shè)計(jì)思想 功能要求(1)該系統(tǒng)能完成對(duì)貨物信息的存儲(chǔ)、進(jìn)程控制、錢幣處理、余額計(jì)算和顯示功能。對(duì)于顯示器的顯示數(shù)字情況,將在下文軟件系統(tǒng)中的顯示模塊進(jìn)行闡述。關(guān)于輸入按鍵的信號(hào)發(fā)生情況將在下文中的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中闡述,這里就不多敘述,按鍵選用的是SW_PB。其中用兩個(gè)振蕩器以及兩個(gè)電阻可以完成我們所需要的設(shè)定。每個(gè)FLEX 10K器件包括一個(gè)嵌入式陣列和一個(gè)邏輯陣列,它能讓設(shè)計(jì)人員輕松地開發(fā)出存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器以及特殊邏輯等強(qiáng)大功能于一身的芯片。 芯片的選擇 本文所用到的FPGA芯片為,Altera生產(chǎn)的EPF10K10LC84 芯片,EPF10K10LC844是一種復(fù)雜可編程邏輯器件,另外還有其它類型的管腳和封裝,選擇性強(qiáng)。在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域,都有EDA的應(yīng)用。 (3)系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用是FPGA與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)一種FPGA版的計(jì)算機(jī)系統(tǒng):如用Xilinx V4, V5系列的FPGA,實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌POWER PC CPU, 然后再配合各種外圍功能,實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本環(huán)境,在這個(gè)平臺(tái)上跑LINIX等系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)也就支持各種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)和功能接口(如圖像接口)了。在不遠(yuǎn)的將來(lái),通用和專用IP的設(shè)計(jì)將成為一個(gè)熱門行業(yè)。(1)電路設(shè)計(jì)中FPGA的應(yīng)用連接邏輯,控制邏輯是FPGA早期發(fā)揮作用比較大的領(lǐng)域也是FPGA應(yīng)用的基石。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是,將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)或稱設(shè)計(jì)實(shí)體(可以是一個(gè)元件、一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng))分成外部(或稱可視部分,即端口)和內(nèi)部(或稱不可視部分) 。 關(guān)于FPGA芯片的選擇將在下文進(jìn)行介紹。 EDA技術(shù)EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫,是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的工作平臺(tái);是利用電子技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù),智能化技術(shù)等多種應(yīng)用學(xué)科的最新成果,開發(fā)出的一整套電子CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))軟件;是一種幫助電子設(shè)計(jì)工程師從事電子元件產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合技術(shù)。因此,自動(dòng)售貨機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是將其納入到一個(gè)更廣闊、更便利的移動(dòng)商務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí),自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展?,F(xiàn)在,自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。 未來(lái)發(fā)展和研究方向隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高,自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求,通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚和追求高品質(zhì)生活的需要。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí),這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫,與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比,它能夠節(jié)約10-15%的電力。雖然日本的自動(dòng)售貨機(jī)總臺(tái)數(shù)低于美國(guó)(據(jù)1997年的統(tǒng)計(jì)為689萬(wàn)臺(tái)),但是,從人口占有數(shù)來(lái)看卻是世界上最高的,美國(guó)平均35人占有一臺(tái),而日本為23人占有一臺(tái)。在日本,70%的罐裝飲料是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的。其產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高;24 小時(shí)服務(wù),售貨便利;無(wú)需專人盯守,省人工,省成本;售貨范圍廣泛;此外還是一種新穎獨(dú)特的廣告媒體。70年代以來(lái),出現(xiàn)了采用微型計(jì)算機(jī)控制的各種新型自動(dòng)售貨機(jī)和利用信用卡代替錢幣并與計(jì)算機(jī)連接的更大規(guī)模的無(wú)人售貨系統(tǒng),如無(wú)人自選商場(chǎng)、車站的自動(dòng)售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現(xiàn)金自動(dòng)支付機(jī)等。如果投入的金額達(dá)到購(gòu)買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號(hào),并找出余錢。圖表整潔,布局合理,文字注釋必須使用工程字書寫,不準(zhǔn)用徒手畫3)畢業(yè)論文須用A4單面打印,論文50頁(yè)以上的雙面打印4)圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5)軟件工程類課題應(yīng)有程序清單,并提供電子文檔1)設(shè)計(jì)(論文)2)附件:按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文(復(fù)印件)次序裝訂3)其它 目 次1 引言……………………………………………………………………………… 2 自動(dòng)售貨機(jī)的歷史………………………………………………………………2 自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀…………………………………………………………3 未來(lái)的發(fā)展和研究方向…………………………………………………………3 本文的章節(jié)安排…………………………………………………………………42 關(guān)鍵技術(shù)………………………………………………………………………… 5 EDA技術(shù)…………………………………………………………………………5 可編輯邏輯器件……………………………………………………………… 5 vhdl描述語(yǔ)言………………………………………………………………… 5 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況……………………………………………………63 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 8 芯片的選擇……………………………………………………………………… 8 時(shí)鐘發(fā)生器……………………………………………………………………… 9 電源電路…………………………………………………………………………10 硬件鍵盤…………………………………………………………………………10 下載驅(qū)動(dòng)器以及存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)…………………………………………………11 顯示器設(shè)計(jì)………………………………………………………………………11 硬件電路圖………………………………………………………………………124 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………12 設(shè)計(jì)思想…………………………………………………………………………13 軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………14結(jié)論……………………………………………………………………………………35參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………36致謝……………………………………………………………………………………37 附錄……………………………………………………………………………………381 引言自動(dòng)售貨機(jī)是能根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)付貨的機(jī)器。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體,均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是圍繞所選合適的FPGA器件的硬件電路設(shè)計(jì)。該課題將以EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。豐富了中國(guó)的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),開創(chuàng)了一個(gè)全新的自動(dòng)銷售和自助服務(wù)時(shí)代。FPGA內(nèi)部電路的編程設(shè)計(jì)采用硬件描述語(yǔ)言(VHDL)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的功能進(jìn)行描述;選擇ALTERA公司的FPGA芯片為目標(biāo)器件。盡我所知,除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果,也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán)      大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。、圖表要求:1)文字通順,語(yǔ)言流暢,書寫字跡工整,打印字體及大小符合要求,無(wú)錯(cuò)別字,不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2)工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙,要求部分用尺規(guī)繪制,部分用計(jì)算機(jī)繪制,所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。錢幣裝置是售貨機(jī)的核心,其主要功能是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)?,分選錢幣的種類,計(jì)算金額。一般售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢裝置組成。到了20世紀(jì)80年代,自動(dòng)售貨機(jī)在美國(guó)和日本被廣泛使用,后逐漸散布世界各地,主要是發(fā)達(dá)國(guó)家。它又被稱為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作,輸入商品號(hào)碼和購(gòu)買數(shù)量,并投入錢幣后,商品就會(huì)從取貨口出來(lái),甚至從食品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)。并且,為防止地球暖化,自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省,節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。既可以作投資來(lái)使用,也可作為員工福利來(lái)使用?,F(xiàn)如今長(zhǎng)生了基于了一種用FPGA 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)主控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)闡述了基于FPGA的自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了軟件仿真和硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)是可行的。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí),這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫,與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比,它能夠節(jié)約10-15%的電力。目前,無(wú)論是基于Internet還是基于移動(dòng)通信網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),其運(yùn)作的機(jī)制都不太成熟,不過(guò)這并不影響自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展?jié)摿Α? 關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)所應(yīng)用到的技術(shù)有可編程邏輯器件及EDA技術(shù),應(yīng)用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),應(yīng)用PROTEL軟件輔助完成硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 可編程邏輯器件FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列,是實(shí)現(xiàn)EDA的主流器件,他的特點(diǎn)是直接面向用戶,具有極大的靈活性和通用性,使用方便,硬件測(cè)試和實(shí)現(xiàn)快捷,開發(fā)效率高,成本低,上市時(shí)間短,技術(shù)維護(hù)簡(jiǎn)單,工作可靠性強(qiáng)等。除了含有許多具有硬件特征的語(yǔ)句外,VHDL的語(yǔ)言形式,以及描述風(fēng)格與句法,類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言,如C語(yǔ)言。 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況1)FPGA的應(yīng)用FPGA的應(yīng)用可分為三個(gè)層面:電路設(shè)計(jì),產(chǎn)品設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)。成功的產(chǎn)品將變成市場(chǎng)主流基礎(chǔ)產(chǎn)品,供產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)用。在這個(gè)領(lǐng)域FPGA技術(shù)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)手段,F(xiàn)PGA因?yàn)榫邆浣涌?,控制,功能IP,內(nèi)嵌CPU等特點(diǎn),有條件實(shí)現(xiàn)一個(gè)構(gòu)造簡(jiǎn)單,固化程度高,功能全面的系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì),這將是FPGA技術(shù)應(yīng)用最廣大的市場(chǎng)?,F(xiàn)在對(duì)EDA的概念或范疇用得很寬。3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)的硬件外圍設(shè)備分為:外部存儲(chǔ)器,外部電源,晶振信號(hào)發(fā)生器,以及FPGA芯片,LED外部顯示燈,出貨裝置。FLEX10K系列采用重復(fù)可構(gòu)造的CMOS SRAM工藝,把連續(xù)的快速通道互連與獨(dú)特的嵌入式陣列結(jié)構(gòu)相組合,同時(shí)也結(jié)合了眾多可編程器件的有點(diǎn)來(lái)完成普通門陣列的宏功能。其I/O引腳能夠兼容5V ,具體的IO引腳與對(duì)應(yīng)的引腳序號(hào)如表31所示:表31 I/O引腳對(duì)應(yīng)的引腳序號(hào)引腳名稱引腳編號(hào)
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