??? 該系統(tǒng)共采用兩組9個(gè)LED數(shù)碼管、3組LED燈和3組鍵盤。它的功能比較完善:從顧客的角度來講,當(dāng)顧客按下一個(gè)菜名鍵時(shí),面板上方的4組8個(gè)表示菜的口味的LED燈會(huì)點(diǎn)亮;當(dāng)顧客對菜的口味滿意時(shí),通過按面板上方的“+”、“-”鍵來對選菜進(jìn)行增刪操作。在操作過程中,面板上方的數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示菜的總價(jià)錢、單個(gè)菜的數(shù)量和總數(shù)量,顧客點(diǎn)選過的菜旁的LED燈也會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮,使顧客對自己的點(diǎn)菜情況一目了然。從商家的角度來講,商家可以通過更改按鍵上的菜名的標(biāo)簽更改菜的名字,還可以通過面板后面的" title="面的">面的一組鍵盤(如圖1所示)更改菜的單價(jià)和口味。更改菜的單價(jià)時(shí)需要輸入密碼,并且密碼也可以更改,保證商家對菜的信息進(jìn)行任意的控制。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
??? 該系統(tǒng)共分11個(gè)模塊,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

?

2.1 鍵盤模塊
??? 鍵盤1是菜名鍵,其功能是:當(dāng)顧客點(diǎn)按鍵盤時(shí),從存儲(chǔ)器的相應(yīng)地址里讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是28位的,高8位是菜的口味,送到菜的口味顯示模塊" title="顯示模塊">顯示模塊里點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈;低20位是菜的單價(jià),送到加減控制模塊" title="控制模塊">控制模塊里等待進(jìn)行加、減運(yùn)算;同時(shí)經(jīng)過鍵盤抖動(dòng)消除電路" title="消除電路">消除電路輸出按鍵有效信號到控制器,作為產(chǎn)生加減的使能信號。
??? 鍵盤2產(chǎn)生加或減信號,信號經(jīng)抖動(dòng)消除電路后輸出到BCD加減法器,以確認(rèn)是加運(yùn)算還是減運(yùn)算;同時(shí)輸出按鍵確認(rèn)信號到控制器,與鍵盤1的按鍵有效信號共同產(chǎn)生加減使能信號控制BCD加減法器進(jìn)行運(yùn)算。
2.2 控制模塊
??? 控制器接收到兩個(gè)鍵盤的按鍵有效信號時(shí),首先判斷這兩個(gè)信號的順序,必須是鍵盤1的有效信號先到(只判斷最先的一次,往后不計(jì)順序);然后判斷菜的單個(gè)數(shù)量和總數(shù)量有無超出范圍。當(dāng)均符合要求時(shí),輸出加減使能信號到加減控制器,然后加減控制器再輸出加(減)數(shù)、被加(減)數(shù)到BCD加減法器完成加(減)運(yùn)算。同時(shí)它還根據(jù)鍵盤1、2輸入的計(jì)數(shù)信號產(chǎn)生菜的數(shù)量和總數(shù)量,輸出到數(shù)碼管顯示模塊進(jìn)行顯示。這一部分的VHDL程序如下:
if (scan_f='1' and scan_f'event) then
if(key_valid='1' ?雪 then ???--如果鍵盤1有鍵按下
??? scan_cnt:=scan_cntout;??--鍵盤索引值
??? tempscan:=conv_integer(scan_cnt);
??? eachnum<=temp(tempscan);?--賦菜的數(shù)
??? totalnum<=temptotalnum;???? --量
??? judge:=true;????????????--確認(rèn)鍵盤1首先有鍵按下
??? end if:
??? if(smkey_valid='1' and judge=true)then?--如果隨后鍵盤2有鍵按下
????? ?if(sel='0') then??? ??--如果是加法
??? iftemp(tempscan)>=99then?? ?--判斷數(shù)量是否超出范圍
??? ?? temp(tempscan):=″1100011″;
??? ?? controladd<='0';???--超出范圍,加減使能信號為0
??????? ??elsif temptotalnum>=99 then
????????????????temptotalnum:=″1100011″;
????????? ??????controladd<='0';
??? elsif (temp(tempscan)<99 and temptotalnum<99) then?--在允許范圍內(nèi)
?????? temp(tempscan):=temp(tempscan)+1;
???? ??temptotalnum:=temptotalnum+1; --數(shù)量加1
??? controladd<='1';
??? eachnum<=temp(tempscan);
??? totalnum<=temptotalnum;
?? ?end if;
?????? elsif(sel='1')then??? ???? --如果是減運(yùn)算?穴同樣的方法
????????? ??·?????? ?????????????? 判斷是否少于1,如果是,不予
????????? ??·????? ??????????????? 進(jìn)行減運(yùn)算,否則數(shù)量減1
????????? ??·?????? ?????????????? 并作相應(yīng)賦值?雪
? ??end if;
??? ? end if;
??? end if;
??? if temp(i)>0 then? ???? ? --判斷對應(yīng)索引值的菜是否被選中
??? tempout(j)<='1';???????? ?--如選中,賦1點(diǎn)亮LED燈
??? elsif temp(i)=0 then? ??? --如未選中,賦0
??? tempout(j)<='0';
??? end if;
2.3 顯示模塊
??? 為減少引線數(shù)量,采用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù),其原理參見參考文獻(xiàn)?眼1?演,在此不再贅述。
2.4 信息(包括菜的口味、價(jià)錢)調(diào)整模塊
??? 在實(shí)際應(yīng)用中,店方往往要根據(jù)實(shí)際情況對經(jīng)營的菜的價(jià)錢種類進(jìn)行調(diào)整或補(bǔ)充。對菜的種類進(jìn)行更換只需要將按鈕上菜的名字更換即可,但是對菜的價(jià)錢和特色進(jìn)行便捷的更改,則需要編程實(shí)現(xiàn)。
??? 在這一部分的設(shè)計(jì)中,首先要設(shè)計(jì)一個(gè)電子密碼,防止非授權(quán)人員對菜價(jià)進(jìn)行更改,同時(shí)這個(gè)電子密碼應(yīng)具備更改的功能;然后再通過鍵盤輸入更改菜的價(jià)錢。原理是將菜單上的菜從0～63一行一行索引,每一個(gè)菜的索引值也就是在存儲(chǔ)器中的地址,而存放密碼的位置是第64位,即“01100100”;最后根據(jù)相應(yīng)的地址賦值即可。這一部分的VHDL程序如下:
??? ·(初始化語句)
?? ?·
?? ?·
??? dressout<=″01100100″;???--從存儲(chǔ)器中讀取密碼
??? savedata<=datain;
??? ·
??? ·
??? ·
??? if(key_valid='1' and judgecheck='0') then?? --準(zhǔn)備校對密碼?
???????? if(judgestate=″000″ and savedata(27 downto 24)=butt_code) then??--確認(rèn)是初狀態(tài)
?????? ???? judgestate:=″001″;???????????? ???--校對成功則進(jìn)入
?????? ???? end if;?????????? ??????????????????--下一個(gè)狀態(tài)
????if(judgestate=″001″ and savedata(23 downto 20)=butt_code)then
? ??judgestate:=″010″;
????downto 8)=butt_code)then
? ??·(循環(huán)校對)
????·
? ??·
? ??elsif(judgestate=″110″and savedata(3 downto 0)/=butt_code)then
? ??judgestate:=″000″;
?? ??????end if;
?? if(butt_code=″1011″ and judgestate=″111″) then --校對成功
?????? ??judgecheck:='1';????????????--賦校對成功值
????? ? ?ledout<=″011″;???????????--點(diǎn)亮綠燈
????? ? ?judgestate:=″000″;???????--恢復(fù)初值
???elsif(butt_code=″1011″ and judgestate/=″111″) then?? --如果密碼錯(cuò)誤
??? ???? judgestate:=″000″;?????????????--恢復(fù)初值
??? ???? ledout<=″110″;?????????????????--點(diǎn)亮紅燈
? ?? ????? end if;
?? elsif(key_valid='1' and judgecheck='1')then? - -密碼輸入正確,執(zhí)行以下功能
? ?if(butt_code=″1001″)then?? --如果想要改變密碼
???? ??? ledout<=″101″;
???reset<='1';
?? j:=0;
?????? ??end if;
?? if(reset='1' and butt_code/=″1001″) then
????????? ???if(staterecode=″00″ and j=0 and butt_code/=″1011″) the???--最初狀態(tài)
?? savedata(27 downto 24)<=butt_code;
?? ????? j:=1;?? --進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)循環(huán)(語句省略)
??? ???? end if;
?? if (butt_code=″1011″ and j=7) the? --當(dāng)按下確認(rèn)鍵時(shí)
????? ???j:=0;
?? ??? staterecode:=″01″;???? --進(jìn)入第二次輸入確認(rèn)密碼
?? ??? check<=reset;
?? end if;
?? if(staterecode=″01″) then? --確認(rèn)是第二次輸入密碼的狀態(tài)
?? if(k=0 and savedata(27 downto 24)=butt_code) then
??? ? k<=1;??????? --進(jìn)入下一狀態(tài)循環(huán)(語句省略)
???else
??? ? k<=0;
?? end if;
??? ? if (butt_code=″1011″ and k=7)then????--如果二次密碼輸入相同,重置語句(語句省略)
??????? ??dressout<=″01100100″;
??????? ??dataout<=savedata;
???elsif(butt_code=″1011″ and k/=7)then
??? ??k<=0;?????? --如果密碼不相同,重新輸入
??? ??ledout<=″101″;
?? ???end if;
?? end if;
? ?end if;
? ?if(key_valid='1'andreset='0'and butt_code/=″1001″) then??? --菜的信息
?? if(namestate=″000″ and butt_code/=″1011″) then? --接收(語句省略)菜的名字,即0～64,如果輸入的數(shù)超過兩個(gè),則以最后兩位為準(zhǔn)
?? if(namestate=″011″?) then
?? if(pricestate=″000″ and butt_code/=″1011″) then
??????? ??savedata(27 downto 24)<=butt_code;
???? ?????pricestate:=″001″;
??????????ledout<=″101″;? --循環(huán)接收(語句省略)菜的信息,包括口味和價(jià)錢,如果輸入的數(shù)超過7位,
?? elsif(pricestate=″111″ and butt_code=″1011″) then? --則以最后輸入的7位為準(zhǔn)重置語句(略)
?? end if;
3 仿真結(jié)果
??? 上述設(shè)計(jì)在MAX+PLUSII環(huán)境下仿真成功,并用FPGA芯片F(xiàn)LEX10K實(shí)現(xiàn)。圖3是控制模塊的仿真波形" title="仿真波形">仿真波形。圖中,smkey_valid為鍵盤2的按鍵確認(rèn)信號,sel為加減控制信號,為0時(shí)加,為1時(shí)減,由鍵盤2 輸入。scan_f為分頻后的信號,由鍵盤1模塊輸入。key_valid為鍵盤1的按鍵確認(rèn)信號。scan_cntout為計(jì)數(shù)信號,當(dāng)key_valid信號為1時(shí),對應(yīng)的scan_cntout即代表此時(shí)所按下的鍵盤1的鍵的索引值。controladd為加減使能信號,為1時(shí)表示加或減操作有效,可以進(jìn)行加減運(yùn)算,防止加減運(yùn)算超出范圍。numdish和dishled兩個(gè)信號控制菜名旁邊的LED燈,前者為行使能,循環(huán)檢測鍵盤1的每一行,逐行使能,使得列使能信號dishled有效時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈。totalnum為菜的總數(shù),eachnum為當(dāng)前正在操作的菜的數(shù)量。

?

??? 下面對仿真結(jié)果進(jìn)行說明。第一個(gè)key_vaild信號觸發(fā)時(shí),響應(yīng)在011號菜,然后按下“+”,觸發(fā)smkey_vaild,使controladd為1,sel信號為0,表示加使能, totalnum和eachnum分別加1,在隨后的numdish為01時(shí),dishled變成0001(表示第3個(gè)菜選中)。在后面的操作中又點(diǎn)中了011號菜(選擇一個(gè)比較特殊的情況),并按下“+”,totalnum和eachnum分別加1,隨即又點(diǎn)了“-”,使得這兩個(gè)信號各減了1。接下來001號菜被選中,并按下“+”,totalnum變成了2,而eachnum為1,然后按下101,并沒有操作,按下111后再按下“-”,但是因?yàn)橹安]有選擇過,所以信號無變化。隨后numdish掃描到01,dishled為0101表示選中了001號和011號菜。
??? 圖4是信息調(diào)整模塊的仿真波形。圖中,dressout為存儲(chǔ)器的地址,key_valid為按鍵有效信號(實(shí)際上不應(yīng)該是有規(guī)律的,這里只是為了方便起見),write、read分別為寫、讀信號,cs為使能信號,butt_code為4×3鍵盤的輸入按鍵編碼值,datain、dataout分別表示從存儲(chǔ)器讀入數(shù)據(jù)和向存儲(chǔ)器輸出數(shù)據(jù),ledout為表示目前狀態(tài)的三個(gè)LED燈,從左到右依次為綠、黃、紅,綠色。紅色表示輸入密碼的正誤,黃色表示正在重設(shè)密碼。

?