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一種新型的電子點(diǎn)菜系統(tǒng)
摘要：為克服傳統(tǒng)點(diǎn)菜方式的弊端，提出一種新型的電子點(diǎn)菜系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用VHDL語言設(shè)計，并用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。它功能齊全、使用方便，如在餐飲業(yè)得以推廣，可大大提高服務(wù)質(zhì)量，并節(jié)省許多人力物力。關(guān)鍵詞：電子菜單 VHDL FPGA
在目前的餐館里，客人點(diǎn)菜時總要有服務(wù)員在旁邊等候，不僅要記錄客人所點(diǎn)的菜，還要回答客人提出的各種關(guān)于菜的口味等問題。當(dāng)顧客比較多時，服務(wù)員就會應(yīng)接不暇，不僅耽誤了顧客的時間，還影響了顧客對飯店的印象，并且顧客對已點(diǎn)菜的數(shù)量尤其是價錢往往不能很及時地了解。如果采用電子菜譜，客人點(diǎn)菜的時候，基本不需要服務(wù)員的陪伴，而且能實(shí)時地了解菜的特色，且對已點(diǎn)過的菜的數(shù)量和價錢一目了然，方便了顧客的消費(fèi)，同時也減輕了餐館的服務(wù)壓力。
本文提出一種電子點(diǎn)菜裝置，并在ALTERA公司的MAX+PLUSII環(huán)境下利用VHDL語言編程，用FPGA芯片得以實(shí)現(xiàn)。它功能齊全、造價低廉、操作簡便，在餐飲業(yè)具有較好的推廣價值。
1 系統(tǒng)功能
該系統(tǒng)的實(shí)物樣圖如圖1所示。
該系統(tǒng)共采用兩組9個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)顧客按下一個菜名鍵時，面板上方的4組8個表示菜的口味的LED燈會點(diǎn)亮；當(dāng)顧客對菜的口味滿意時，通過按面板上方的“十”、“—”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)時顯示菜的總價錢、單個菜的數(shù)量和總數(shù)量，顧客點(diǎn)選過的菜旁的LED燈也會自動點(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一組鍵盤(如圖1所示)更改菜的單價和口味。更改菜的單價時需要輸入密碼，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
該系統(tǒng)共分11個模塊，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖1
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，從存儲器的相應(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里點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈；低20位是菜的單價，送到加減控制模塊里等待進(jìn)行加、減運(yùn)算；同時經(jīng)過鍵盤抖動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
控制器接收到兩個鍵盤的按鍵有效信號時，首先判斷這兩個信號的順序，必須是鍵盤1的有效信號先到(只判斷最先的一次，往后不計順序)；然后判斷菜的單個數(shù)量和總數(shù)量有無超出范圍。當(dāng)均符合要求時，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。同時它還根據(jù)鍵盤1、2輸入的計數(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`)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 temptotalnu
m>=99 then
temptotalnum:="1100011"；
controladd<=`0`；
elsif(temp(tempscan)<99 and temptotalnum<99)then
——在允許范圍內(nèi)
temp(tempscan):=temp(tempsean)+1；
temptotalnum:=temptotalnum+1；——數(shù)量加1
controladd<=`1`；
eachnum<=temp(tempsean)；
totalnum<=temptotalnum；
end if；
elsif(sel=`1`)then ——如果是減運(yùn)算(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)
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；
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2．3 顯示模塊
為減少引線數(shù)量，采用動態(tài)顯示技術(shù)，其原理參見參考文獻(xiàn)[1]，在此不再贅述。
2．4 信息(包括菜的口味、價錢)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)計中，首先要設(shè)計一個電子密碼，防止非授權(quán)人員對菜價進(jìn)行更改，同時這個電子密碼應(yīng)具備更改的功能；然后再通過鍵盤輸入更改菜的價錢。原理是將菜單上的菜從0～63一行一行索引，每一個菜的索引值也就是在存儲器中的地址，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
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=O 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=`l`andreset=`O`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，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；
圖3和圖4
3 仿真結(jié)果
上述設(shè)計在 MAX+PLUSII環(huán)境下仿真成功，并用FPGA 芯片 FLEX10K實(shí)現(xiàn)。圖3是控制模塊的仿真波形。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時加，為1時減，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為計數(shù)信號，當(dāng)key_valid信號為1時，對應(yīng)的scan_cntout即代表此時所按下的鍵盤1的鍵的索引值。controladd為加減使能信號，為1時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 key_vaild 信號觸發(fā)時，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，dishled變成0001(表示第3個菜選中)。在后面的操作中又點(diǎn)中了011號菜(選擇一個比較特殊的情況)，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4x3鍵盤的輸入按鍵編碼值，datain、dataout分別表示從存儲器讀入數(shù)據(jù)和向存儲器輸出數(shù)據(jù)，ledout為表示目前狀態(tài)的三個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。
在這里也可以根據(jù)前面的做法將操作時的數(shù)值顯示在數(shù)碼管上，既可以另加數(shù)碼管，也可以利用原來的價錢顯示數(shù)碼管。但在此設(shè)計中，采用的是LED燈顯示狀態(tài)。主要是為了簡化電路，畢竟店方不是經(jīng)常更改菜的信息。
下面對仿真結(jié)果進(jìn)行說明。在這個例子中，假設(shè)初始密碼是5555555，開機(jī)時從地址01100100讀人儲存的密碼5555555，當(dāng)按鍵連續(xù)輸入7個5時，密碼校對完成，可以開始操作。當(dāng)按下1001號鍵(更改密碼)時，假設(shè)需要更改成4444448，連續(xù)輸入兩次4444448無誤后即更改密碼成功。dataout為4444448，隨后輸入菜號33(因?yàn)榇鎯α亢苌�，本文沒有進(jìn)行BCD與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換)，表示對這個菜的信息進(jìn)行更改。按確認(rèn)鍵后，本例中故意輸入8位菜的信息(應(yīng)該輸入7位)55515554以驗(yàn)證系統(tǒng)的容錯能力。結(jié)果超過7位的數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以成功地識別，并只取后7位5515554，dataout為5515554，完成信息修改。
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