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 VHDL FPGA
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。
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(只判断的，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`and scan_f`event)then
if(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
end if；
if(smkey_valid=`1`and judge=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0
elsif temptotalnum>=99 then
temptotalnum:="1100011"；
controladd<=`0`；
elsif(temp(tempscan)<99 and temptotalnum<99)then
——在允许范围内
temp(tempscan):=temp(tempsean)+1；
temptotalnum:=temptotalnum+1；——数量加1
controladd<=`1`；
eachnum<=temp(tempsean)；
totalnum<=temptotalnum；
end if；
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)
end if;
end if；
end if；
if temp(i)>0 then ——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
elsif temp(i)0 then ——如未选中，赋0
tempout(j)<=`0`；
end if；
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”；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`and judgecheck=`0`) then
——准备校对密码
if(judgestate="000" and savedata(27 downto 24)
=butt_code)then ——确认是初状态
judgestate:="001"； ——校对成功则进入
end if; ——下一个状态
if(judgestate="001" and savedata(23 downto 20)
=butt_code)then
judgestate：="010"；
downto 8)=butt_code)then
·(循环校对)
elsif(judgestate="110"and savedata(3 downto 0)／
=butt_code)then
judgestate：="000"；
end if；
if(butt_code="1011" and judgestate="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" and judgestate／="111")then
——如果密码错误
judgestate：="000"； ——恢复初值
ledout<="110"； ——点亮红灯
end if；
elsif(key_valid=`1` and judgecheck=`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；
end if；
if(reset=`1` and butt_code／="1001")then
if(staterecode="00" and j=0 and butt_code／="
1011")the ——初状态
savedata(27 downto 24)<=butt_code；
j：=1；
——进入下一个状态循环(语句省略)
end if；
if(butt_code="1011" and j=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；
end if；
if(staterecode="01")then——确认是第二次输入密码的
状态
if(k=O and savedata(27 downto 24)=butt_code)then
k<=1；
——进入下一状态循环(语句省略)
else
k<=0；
end if；
if (butt_code="1011" and k=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" and k／=7)then
k<=0； ——如果密码不相同，重新输入
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(语句省略)菜的名字，即0～64，如果输入
的数超过两个，则以两位为准
if(namestate="011") then
if(pricestate="000" and butt_code／="1011") then
savedata(27 downto 24)<=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" and butt_code="1011") then
——则以输入的7位为准
——重置语句(略)
end if；
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。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。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。
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。
