基于Verilog HDL的自动售货机计算电路设计开题报告

 2022-10-02 21:57:44

1. 研究目的与意义

自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备,它不受时间、地点的限制,能节省人力、方便交易。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异,主要有糖果、饮料、报纸等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。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。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。

自动售货机是一种全新的商业零售形式,20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化,要求出现新的流通渠道;而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生,人工费用也不断上升;再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约,无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

2. 课题关键问题和重难点

自动售货机想要正常工作,就要知道客户所需购买商品的种类和价格以及其客户投入的金额大小,这是自动售货机正常使用的前提。

课题的关键问题是解决如何判断用户投入的金额和所需购买的商品的金额之间的比较这个问题。当用户投入金额比所需购买商品小时,判断出金额不足,需要继续投币;当用户投入金额比购买商品的金额相等时,商品就会到客户手中;当用户投入金额比所购金额大时,商品会到客户手中,然后计算出找零金额送到客户手中。

本课题的难点就在于判断客户投入金额的大小以及正确找零这个问题。如果这个问题无法解决,就直接导致了自动售货机没法使用,使这个产品没有价值。也会导致这个课题的失败。

3. 国内外研究现状(文献综述)

初到日本的外国人感到最惊奇的事之一就是该国有如此多的自动售货机。4亿多自动售货机遍布日本各地 ,昼夜24小时提供软饮料/酒类、香烟/车票及其它商品的服务。目前这种售货机已成为人们日常生活中不可缺少的一部分,如果缺了它,日本人的生活则不可想象。由于有先进的计算机技术和 良好 的组织控 制 系统 ,日本的自动售货机很少出故障 ,很少有丢钱的危险,这意味着消费者的利益不会受到侵犯。[1]据统计在世界上最大的自动售货市场日本,已有 560万台自动售货机,通过自动售货机出售的商品多达6000余种,年营业额可以达7兆1122亿日元。每年,仅饮料的销售额就相当于1593亿元人民币。按人口计算,每23人就拥有1台自动售货机,平均每人在自动售货机上的消费达56000日元。为什么日本人如此热衷于自动售货机?据日本自动售货机制造协会会长介绍主要有三个原因 :第一,也是最重要最有依据的原因 ,日本人日常购物时不喜欢与售货员交流。大多数人喜欢从自动售货机上买香烟 ,哪怕该机就设在香烟摊前。正象以上调查所表明的,当今消费者渴望从自动售货机处购买几乎所有商品。在日本,这个趋势越来越流行。第二个原因是日本人的生活方式所决定的。众所周知 , 日本人勤奋且时间概念强。他们工作紧张,时间安排固定 ,所以尽可能地节省时间,对日本人来说,从售货员处 购买一听饮料是时间上的浪费。其三是日本的自动售货机相对而言很可靠。由于有先进的计算机技术和良好组织控制系统 ,日本的自动售货机很少出故障 ,很少有丢钱的危险。这意味着消费者的利益不会受到侵犯。在美国平均每40人拥有一台自动售货机,欧洲每60人一台。而目前国内的自动售货机大约只有7-8万台。根据国外发展经验,中国自动售货机专业委员会对中国内地售货机应用市场作出了预测:启动期至少应布机10万台,年生产总值在10亿元人民币,到发展期至少应布机50万台,年生产总值应达到100亿元人民币,而到成熟期将达到300万台,年生产总值将达到600亿元。中国的自动售货机将发展成为一个巨大的产业。同时,2004年以后,中国的自动售货机产业将实现快速增长,奥运会和世博会为自动售货机市场带来了巨大商机,2008年后将进入发展期。届时,自动售货即将在中国零售业掀起继百货商店、超市之后的第三次零售业革命。[2]

随着移动商务的不断发展,自动售货机在中国就像一把双刃剑一样,成为一个巨大的利益和挑战。我们对其关键技术的研发主要集中于三个方面:系统内部销售动作实现方式的研究;资金结算及销售信息统计管理的实现方式的研究;功耗节省模式的研究。其中,第一个方面是自动售货机最基本也是最重要的。[3]

自动售货机内部控制中心的实现方式有多种。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为核心,虽然电路及程序设计比较灵活,但是在输入和输出接口要做大量的工作,系统的可靠性和抗干扰性能比较差。采用可编程控制器(PLC)设计自动售货机的控制系统,可靠性高,易于系统扩展,但是编程不灵活,程序设计难度较大。[4]

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4. 研究方案

根据设计方案的要求,自动售货机的问题其实就是Verilog中的状态转换的问题,即可用状态机的算法解决核心算法的问题。不同的状态对应不同的输出,具体的来说就是输入不同的钱之后对应着不同的作用结果。因此需要将该问题分成两部分考虑,即:输入和输出。

输入部分包括:投币信号、商品选择信号、复位信号。

输出部分包括:币值显示信号、输出货物信号和找零信号。

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5. 工作计划

第1周: 查找文献,下载并阅读相关资料和翻译文献

第2周: 撰写开题报告和完成翻译并提交

第3周: 对电路系统的框架进行总体设计和规划

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