1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay với sự phát triển hết sức mạnh mẽ của công nghệ, thuật toán ngày càng đổi mới và tối ưu hóa nhằm nâng cao tính hiệu quả của nó. Tuy nhiên, công nghệ phát triển càng cao thì đòi hỏi phần cứng phải đủ nhanh để xử lý. Vì vậy FPGA đã ra đời như một giải pháp cung cấp môi trường làm việc hiệu quả cho các ứng dụng thực tế. Tính linh động cao trong quá trình thiết kế cho phép FPGA giải quyết những bài toán phức tạp mà trước kia chỉ thực hiện nhờ phần mềm máy tính. Những ứng dụng trong thực tế của FPGA rất rộng rãi, bao gồm: các hệ thống hàng không, vũ trụ, quốc phòng,.. đặc biệt, với khả năng tái lập trình, người sử dụng có thể thay đổi lại thiết kế của mình chỉ trong vài giờ.
Máy bán hàng tự động không phổ biến ở nước ta. Do đó, việc triển khai một cỗ máy như vậy trong thời gian thực sẽ rất hữu ích cho mọi người. Ưu điểm của máy là không cần sức người, tiêu thụ ít điện năng, ít chiếm diện tích, không cần bảo trì, vận hành đơn giản và dễ di chuyển. Mục tiêu là phát triển một mô hình nguyên mẫu máy bán hàng tự động để bán các mặt hàng bằng tín dụng hoặc giao dịch. Tính khả dụng của các mặt hàng cũng được kiểm tra. Nó được chủ yếu là sinh viên và công dân ở những nơi công cộng áp dụng.
Máy bán hàng tự động là thiết bị rất hữu ích để pha chế các sản phẩm dịch vụ nhỏ, dễ mua và cần thiết cho người bình thường. Mục đích là xây dựng một mô hình nguyên mẫu máy bán hàng tự động, có thể được lắp đặt trong các trường học, cao đẳng, bệnh viện và những nơi công cộng khác. Ngoài ra, mạch vi điều khiển để kiểm tra tiền xu, xác nhận và phân phối các mặt hàng sẽ được đề xuất và thực hiện trong thời gian thực.
Máy bán hàng tự động, máy bán đồ uống. khi được đưa đồng xu vào, máy bán hàng đơn giản yêu cầu số tiền chính xác cho một mặt hàng cụ thể. Một thành phần quan trọng của máy bán hàng tự động là xác định giá trị của đồng xu được đưa vào. Khi đồng xu được đưa vào, một loạt các bài kiểm tra xác định kích thước, trọng lượng, tính chất điện và tính chất từ tính của tiền, một đồng xu không đạt yêu cầu sẽ được phát hiện. Nếu đồng xu được chấp nhận, giá trị của nó được xác định từ dữ liệu được yêu cầu thông qua các lần kiểm tra.
Vì vậy, đề tài "Thiết kế máy bán hàng tự động ứng dụng công nghệ FPGA" với mong muốn xây dựng một máy bán hàng của riêng mình với chi phí thấp và việc thiết kế về máy bàn hàng sử dụng công nghệ FPGA sẽ giúp tôi hiểu rõ về thiết kế để có thể vận dụng cho các ứng dụng thực tiễn đáp ứng nhu cầu cuộc sống.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Xây dựng bộ máy bán hàng trên nền hệ thống nhúng FPGA, người sử dụng có thể thực hiện mô phỏng bằng các nút switch trên KIT để lập ký hiệu cho các mức trạng thái tương đương với mức đồng xu được đưa vào.
- Thiết kế các trạng thái của máy bàn hàng bằng FSM.
- Xây dựng máy bán hàng trên KIT Altera DE2-115.
- Kết quả của máy bán hàng hiển thị trên mô phỏng ModelSim và trên KIT Altera DE2-115.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• Đối tượng nghiên cứu:
- Phần mềm Quatus 13.0.
- Cách xử dụng KIT Altera DE2-115.
- Hoạt động của sơ đồ trạng thái FSM.
- Máy bán hàng và cách thiết lập trên KIT Altera DE2-115.
• Phạm vi nghiên cứu:
- Máy bán hàng thử nhiệm trên KIT Altera DE2-115.
- Viết chương trình testbench để mô phỏng hệ thống sử dụng Modelsim
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Nghiên cứu lý thuyết:
Phân tích máy bán hàng và tiến hành tìm hiểu sơ đồ trạng thái và xây dựng phương án thiết kế phù hợp bao gồm:
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy bán hàng.
- Xây dựng chương trình VHDL để điều khiển theo đúng yêu cầu.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm:
- Sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL để xây dựng máy bán hàng hoạt động theo nghiên cứu lý thuyết.
- Xây dựng chương trình Testbench để kiểm tra hoạt động của máy bán hàng theo đúng yêu cầu.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI
Nghiên cứu xây dựng máy bán hàng với chi phí thấp và việc thiết kế về bộ máy bán hàng sử dụng công nghệ FPGA sẽ giúp hiểu rõ về thiết kế để có thể vận dụng các trạng thái FSM cho các ứng dụng thực tiễn đáp ứng nhu cầu cuộc sống.
Ứng dụng công nghệ FPGA và ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL vào trong lĩnh việc thiết kế hệ số, hệ thống nhúng. Với các kiến thức và kết quả đạt được trong quá trình thực hiện đề tài, có thể áp dụng trong công việc sau này tại các công ty thiết kế vi mạch