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计算机论文 > 一种新型的电子点菜系统
摘要：为克服传统点菜方式的弊端，提出一种新型的电子点菜系统。该系统使用VHDL语言设计，并用FPGA芯片实现。它功能齐全、使用方便，如在餐饮业得以推广，可大大提高服务质量，并节省许多人力物力。 关键词：电子菜单VHDLFPGA在目前的餐馆里，客人点菜时总要有服务员在旁边等候，不仅要记录客人所点的菜，还要回答客人提出的各种关于菜的口味等问题。当顾客比较多时，服务员就会应接不暇，不仅耽误了顾客的时间，还影响了顾客对饭店的印象，并且顾客对已点菜的数量尤其是价钱往往不能很及时地了解。如果采用电子菜谱，客人点菜的时候，基本不需要服务员的陪伴，而且能实时地了解菜的特色，且对已点过的菜的数量和价钱一目了然，方便了顾客的消费，同时也减轻了餐馆的服务压力。本文提出一种电子点菜装置，并在ALTERA公司的MAX+PLUSII环境下利用VHDL语言编程，用FPGA芯片得以实现。它功能齐全、造价低廉、操作简便，在餐饮业具有较好的推广价值。1系统功能该系统的实物样图如图1所示。该系统共采用两组9个LED数码管、3组LED灯和3组键盘。它的功能比较完善：从顾客的角度来讲，当顾客按下一个菜名键时，面板上方的4组8个表示菜的口味的LED灯会点亮；当顾客对菜的口味满意时，通过按面板上方的“十”、“—”键来对选菜进行增删操作。在操作过程中，面板上方的数码管实时显示菜的总价钱、单个菜的数量和总数量，顾客点选过的菜旁的LED灯也会自动点亮，使顾客对自己的点菜情况一目了然。从商家的角度来讲，商家可以通过更改按键上的菜名的标签更改菜的名字，还可以通过面板后面的一组键盘(如图1所示)更改菜的单价和口味。更改菜的单价时需要输入密码，并且密码也可以更改，保证商家对菜的信息进行任意的控制。2系统设计该系统共分11个模块，其结构如图2所示。
图1
2．1键盘模块键盘1是菜名键，其功能是：当顾客点按键盘时，从存储器的相应地址里读取数据。数据是28位的，高8位是菜的口味，送到菜的口味显示模块里点亮相应的LED灯；低20位是菜的单价，送到加减控制模块里等待进行加、减运算；同时经过键盘抖动消除电路输出按键有效信号到控制器，作为产生加减的使能信号。键盘2产生加或减信号，信号经抖动消除电路后输出到BCD加减法器，以确认是加运算还是减运算；同时输出按键确认信号到控制器，与键盘1的按键有效信号共同产生加减使能信号控制BCD加减法器进行运算。2．2控制模块控制器接收到两个键盘的按键有效信号时，首先判断这两个信号的顺序，必须是键盘1的有效信号先到(只判断最先的一次，往后不计顺序)；然后判断菜的单个数量和总数量有无超出范围。当均符合要求时，输出加减使能信号到加减控制器，然后加减控制器再输出加(减)数、被加(减)数到BCD加减法器完成加(减)运算。同时它还根据键盘1、2输入的计数信号产生菜的数量和总数量，输出到数码管显示模块进行显示。这一部分的VHDL程序如下:if(scan_f=`1`andscan_f`event)thenif(key_valid=`1`)then——如果键盘1有键按下scan_cnt:=scan_cntout；——键盘索引值tempscan:=conv_integer(scan_cnt)；eachnum<=temp(tempscan)；——赋菜的数totalnum<=temptotalnum；——量judge:=true；——确认键盘1首先有键按下endif；if(smkey_valid=`1`andjudge=true)then——如果随后键盘2有键按下if(sel=`0`)then——如果是加法iftemp(tempscan)>=99then——判断数量是否超出范围temp(tempscan):="1100011"；controladd<=`0`；——超出范围，加减使能信号为0elsiftemptotalnum>=99thentemptotalnum:="1100011"；controladd<=`0`；elsif(temp(tempscan)<99andtemptotalnum<99)then——在允许范围内temp(tempscan):=temp(tempsean)+1；temptotalnum:=temptotalnum+1；——数量加1controladd<=`1`；eachnum<=temp(tempsean)；totalnum<=temptotalnum；endif；elsif(sel=`1`)then——如果是减运算(同样的方法·判断是否少于1，如果是，不予·进行减运算，否则数量减1·并作相应赋值)endif;endif；endif；iftemp(i)>0then——判断对应索引值的菜是否被选中tempout(j)<=`1`；——如选中，赋1点亮LED灯elsiftemp(i)0then——如未选中，赋0tempout(j)<=`0`；endif；
2．3显示模块为减少引线数量，采用动态显示技术，其原理参见参考文献[1]，在此不再赘述。2．4信息(包括菜的口味、价钱)调整模块在实际应用中，店方往往要根据实际情况对经营的菜的价钱种类进行调整或补充。对菜的种类进行更换只需要将按钮上菜的名字更换即可，但是对菜的价钱和特色进行便捷的更改，则需要编程实现。在这一部分的设计中，首先要设计一个电子密码，防止非授权人员对菜价进行更改，同时这个电子密码应具备更改的功能；然后再通过键盘输入更改菜的价钱。原理是将菜单上的菜从0～63一行一行索引，每一个菜的索引值也就是在存储器中的地址，而存放密码的位置是第64位，即“01100100”；最后根据相应的地址赋值即可。这一部分的VHDL程序如下：·(初始化语句)dressout<="01100100"；——从存储器中读取密码savedata<=datain；if(key_valid=`1`andjudgecheck=`0`)then——准备校对密码if(judgestate="000"andsavedata(27downto24)=butt_code)then——确认是初状态judgestate:="001"；——校对成功则进入endif;——下一个状态if(judgestate="001"andsavedata(23downto20)=butt_code)thenjudgestate：="010"；downto8)=butt_code)then·(循环校对)elsif(judgestate="110"andsavedata(3downto0)／=butt_code)thenjudgestate：="000"；endif；if(butt_code="1011"andjudgestate="111")then——校对成功judgecheck:=`1`;——赋校对成功值ledout<="011"；——点亮绿灯judgestate：="000"；——恢复初值elsif(butt_code="1011"andjudgestate／="111")then——如果密码错误judgestate：="000"；——恢复初值ledout<="110"；——点亮红灯endif；elsif(key_valid=`1`andjudgecheck=`1`)then——密码输入正确，执行以下功能if(butt_code="1001")then——如果想要改变密码ledout<="101"；reset<=`1`；j:=0；endif；if(reset=`1`andbutt_code／="1001")thenif(staterecode="00"andj=0andbutt_code／="1011")the——最初状态savedata(27downto24)<=butt_code；j：=1；——进入下一个状态循环(语句省略)endif；if(butt_code="1011"andj=7)the——当按下确认键时j：=0；staterecode:="01"；——进入第二次输入确认密码check<=reset；endif；if(staterecode="01")then——确认是第二次输入密码的状态if(k=Oandsavedata(27downto24)=butt_code)thenk<=1；——进入下一状态循环(语句省略)elsek<=0；endif；if(butt_code="1011"andk=7)then——如果二次密码输入相同，重置语句(语句省略)dressout<="01100100"；dataout<=savedata；elsif(butt_code="1011"andk／=7)thenk<=0；——如果密码不相同，重新输入ledout<="101"；endif；endif；endif；if(key_valid=`l`andreset=`O`andbutt_code／="1001")then——菜的信息if(namestate="000"andbutt_code／="1011")then——接收(语句省略)菜的名字，即0～64，如果输入的数超过两个，则以最后两位为准if(namestate="011")thenif(pricestate="000"andbutt_code／="1011")thensavedata(27downto24)<=butt_code；pricestate:="001"；ledout<="101"；——循环接收(语句省略)菜的信息，包括口味和价钱，如果输入的数超过7位，elsif(pricestate="111"andbutt_code="1011")then——则以最后输入的7位为准——重置语句(略)endif；
图3和图4
3仿真结果上述设计在MAX+PLUSII环境下仿真成功，并用FPGA芯片FLEX10K实现。图3是控制模块的仿真波形。图中，smkey_valid为键盘2的按键确认信号，sel为加减控制信号，为0时加，为1时减，由键盘2输入。scan_f为分频后的信号，由键盘1模块输入。key_valid为键盘1的按键确认信号。scan_cntout为计数信号，当key_valid信号为1时，对应的scan_cntout即代表此时所按下的键盘1的键的索引值。controladd为加减使能信号，为1时表示加或减操作有效，可以进行加减运算，防止加减运算超出范围。numdish和dishled两个信号控制菜名旁边的LED灯，前者为行使能，循环检测键盘1的每一行，逐行使能，使得列使能信号dishled有效时点亮相应的LED灯。totalnum为菜的总数，eachnum为当前正在操作的菜的数量。下面对仿真结果进行说明。第一个key_vaild信号触发时，响应在011号菜，然后按下“+”，触发smkey_vaild，使controladd为1，sel信号为0，表示加使能，totalnum和eachnum分别加1，在随后的numdish为01时，dishled变成0001(表示第3个菜选中)。在后面的操作中又点中了011号菜(选择一个比较特殊的情况)，并按下“+”，totalnum和eachnum分别加1，随即又点了“-”，使得这两个信号各减了1。接下来001号菜被选中，并按下“+”，totalnum变成了2，而eachnum为1，然后按下101，并没有操作，按下111后再按下“-”，但是因为之前并没有选择过，所以信号无变化。随后numdish扫描到01，dishled为0101表示选中了001号和011号菜。图4是信息调整模块的仿真波形。图中，dressout为存储器的地址，key_valid为按键有效信号(实际上不应该是有规律的，这里只是为了方便起见)，write、read分别为写、读信号，cs为使能信号，butt_code为4x3键盘的输入按键编码值，datain、dataout分别表示从存储器读入数据和向存储器输出数据，ledout为表示目前状态的三个LED灯，从左到右依次为绿、黄、红，绿色。红色表示输入密码的正误，黄色表示正在重设密码。在这里也可以根据前面的做法将操作时的数值显示在数码管上，既可以另加数码管，也可以利用原来的价钱显示数码管。但在此设计中，采用的是LED灯显示状态。主要是为了简化电路，毕竟店方不是经常更改菜的信息。下面对仿真结果进行说明。在这个例子中，假设初始密码是5555555，开机时从地址01100100读人储存的密码5555555，当按键连续输入7个5时，密码校对完成，可以开始操作。当按下1001号键(更改密码)时，假设需要更改成4444448，连续输入两次4444448无误后即更改密码成功。dataout为4444448，随后输入菜号33(因为存储量很少，本文没有进行BCD与二进制的转换)，表示对这个菜的信息进行更改。按确认键后，本例中故意输入8位菜的信息(应该输入7位)55515554以验证系统的容错能力。结果超过7位的数据系统可以成功地识别，并只取后7位5515554，dataout为5515554，完成信息修改。
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