基于PFGA的自动售货机的设计开题报告.doc

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毕业设计（论文）开题报告

题目：

基于PFGA的自动售货机的设计

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指导教师：

一、研究的现状及其意义

自动售货机是能够根据投入的钱币自动复活的机器，它是商业自动化的常用设备，不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。

现代的自动售货机的种类、结构和功能依出售的商品而异。

钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。

如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。

自动售货机自动输出顾客所要的商品。

因此，自动售货机在商业，食品行业越来越普及，更方便消费者购买自己所需的商品。

使用方便、可靠、节省人力的自动售货机将在社会生活中成为一种趋势。

在加拿大，自动售货机有相当一部分己摒弃投币的方式，而是应用一种具有先进信息功能的纽扣式触摸技术，只要将戴在手上的形似戒指或串在钥匙圈上的信息纽扣与售货机接触一下，交易信息就会准确无误的记录下来并及时发送到信息管理中心进行处理；

在英国，国内的银行和信用机构还专门推出了一种自动售货机卡。

人们站在自动售货机前，只要把卡轻轻拉一下，省去了投币的麻烦，十分方便。

到2002年，英国持有这种卡的人占全国人口的20%以上，由此可见英国自动售货机的普及性和受人们欢迎的程度；

我国自1992年从日本、韩国引进自动售货机并投放市场以来至今己有10余年了，但我国自动售货机发展缓慢，国内虽然也有天津南开戈德等公司专门研发、生产自动售货机，但也存在着研发力量薄弱、研发部门较少、竞争格局形成的不充分等一些非市场因素。

到目前为止，仅有10多家研发、制造和运营企业，而且各企业发展极不平衡，其中天津南开戈德集团约占中国自动售货机市场的80%，其它企业处于零敲碎打状态。

从技术含量和性能方面来看，我国也和国外有较大的差距。

综上所述，自动售货机必然朝着监控管理智能化、功耗节能化和性能多样化的方向发展。

二、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

本论文以FPGA为主控制器设计自动售货机，自动售货机作为一种完全独立的售货设备，集接收货币、顾客自选商品、售出商品和找零等功能于一体。

其中，包括便于客户操作的人机交互操作模块、货币检测模块、非易失掉电保护存储模块、电机驱动控制模块和主控制电路等等；也包括一些软、硬件抗干扰措施的设计；并且，在机器出现故障的时候，具有一定的自我检测报警功能。

以自动售货机的设计为切入点，研究基于FPGA为核心的自动售货机控制器的软、硬件设计，主要进行了下面几个方面的工作：

（1）人机交互设备。

主要用于客户操作、工作人员维护。

FPGA与键盘/显示模块采用SPI（SerialPeripheralInterface）通信接口；

（2）通信接口。

主要纸币器、硬币器、调货检测系统等通信。

控制器的几个最主要的通信对象是纸币器、硬币器、掉货检测子系统等。

控制器通过MDB/ICP协议和这些设备进行异步通信，就像在多任务的操作系统中任务的并发性；

（3）主控制器，各种外设获取的信息加以处理，对于售货机的整个销售流程进行控制；

（4）数据存储功能模块。

售货机中的系统配置数据需要通过非易失性存储器进行存储，非易失性数据主要包括机器货物价格，机器配置等；

（5）电机控制动模块。

控制器通过电机带动弹簧转动实现货物出售。

售货机中供出售的货物放置在托盘上，一台整机装配有5-7个托盘，每个托盘又包含一定数目的货道，每个货道安装一根与电机相连的弹簧，货物即摆放在弹簧的圈之间，控制器就是通过控制电机带动弹簧转动一圈来售货。

三、研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析

本文将用VHDL语言来实现，利用QuartusII强大的编译及仿真能力实现程序的仿真过程，将售货机分按模块分类，利用计数器原理来实现所投放的硬币数量来计费。

此计数器将拥有加法功能，减法功能，能实现交换物品和退币功能。

本设计将基于Altera公司CycloneⅡ系列SOPC-EP2C35M672模版实现硬件仿真，该硬件能够产生模拟自动售货机的信号，并且具有LCD显示模块，完全能够胜任该设计所需要的功能。

在VHDL语言中，设计的原始语言可以非常简练，经过层层加强后，最终可以形成较为完善的程序。

在设计过程中，对系统自上而下分三个层次进行设计：

第一层次是行为描述。

所谓行为描述，实质上就是对整个系统的数学模型的描述。

一般来说，对系统进行行为描述的仿真来发现设计过程中存在的问题。

在行为描述阶段，并不真正考虑实际的操作和算法、用何种方法来实现，而是考虑系统的结构及其工作的过程是否能够达到系统设计的要求。

第二层次是RTL方式描述。

这一层次成为寄存器传输描述（又称数据流描述）。

如前所述，用行为方式描述的系统结构的程序，其抽象程度高，是很难直接映射到具体逻辑元件结构的。

想要得到硬件的具体表现，必须将行为方式描述的VHDL语言程序改写为RTL方式描述的VHDL语言程序。

也就是说，系统采用RTL方式描述，才能导出系统的逻辑表达式，才能进行逻辑综合。

第三层次是逻辑综合。

即用逻辑综合工具，将RTL方式描述的程序转换成用基本逻辑元件表示的文件（门级网络表）。

此时，如果需要，可将逻辑综合的结果以逻辑原理图方式输出。

此后可对综合的结果在门电路级上进行仿真，并检查时序关系。

本论文是FPGA的实际应用，需要掌握VHDL语言，能够编写出相关程序。

这次课题的选取、实现是可行的。

四、研究计划及进度安排

12月1日开题

1月9日—1月31日实习调研查阅、收集与课题相关资料；

2月1日—3月10日完成控制系统的单元电路设计；

3月10日—4月20日完成控制系统整体设计；

4月20日—5月20日完成论文及打印；

五、指导教师意见：

指导教师：

年月日

六、工作小组审查意见：

工作小组组长：

年月日