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基于FPGA技术的银行多功能回单机控制系统的研究

作　者: 陈昶
导　师: 邓则名；陈玮
学　校: 广东工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 银行回单机超高速集成电路硬件描述语言电子设计自动化复杂可编程逻辑器件专用集成电路
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

随着我国经济不断高速发展，以及银行新业务的不断推出，各种自动处理银行业务的客户自助设备应运而生。银行多功能回单机就是一种能自动完成提取票据和存放票据的自助设备，并具有一定的远程辅助管理能力。由于银行业务要求的特殊性，它要求达到非常高的可靠性，而现有各种回单机控制系统不能完全达到高可靠性的要求。本文分析了目前已经研制的各种银行回单机控制系统的优缺点的基础上，提出采用PLD(可编程逻辑器件)和EDA技术对银行回单机控制系统进行改进的方案。该设计运用超高速集成电路硬件描述语言VHDL和Xilinx公司的XC2S200芯片设计了一个回单机取单、放单控制的专用硬件集成电路；同时为了便于PC机控制设计的专用集成电路而设计了一个与PC机通信的UART串口；为了直接将取单、放单运行进程控制数据输出给步进电机而设计了步进电机环形分配器。仿真、调试经验表明，该控制系统能够较好完成设计所具有的控制性能，且还具有体积小、可靠性高和抗干扰能力强等特点。由于FPGA器件以其功能强大、开发过程投资少、周期短、可反复修改、保密性能好，开发工具智能化等特点，可随时根据需要编程改变器件内部结构实现系统重构，从而方便地进行系统维护和升级，因此PLD已成为当今数字电路系统设计的首选方式之一。虽然本设计只是一个简单的设计验证系统，要实际应用还有一定差距。但作为设计控制系统的一种新方法和新思路，同时FPGA作为一种半定制集成电路设计技术会越来越广泛地被应用，这对提高数字硬件系统设计水平和性能具有重要意义。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-4
目录  4-7
Contents  7-10
第一章绪论  10-20
  1.1 银行多功能回单机简介  10-12
    1.1.1 概述  10-11
    1.1.2 银行多功能回单机功能介绍  11
    1.1.3 应用前景  11-12
  1.2 PLD和EDA的基本概念  12-15
    1.2.1 PLD的基本概念  12-14
    1.2.2 EDA的基本概念  14-15
  1.3 PLD及EDA技术的研究现状及趋势  15-18
    1.3.1 PLD及EDA技术的研究现状  15-16
    1.3.2 PLD技术的发展趋势  16-17
    1.3.3 EDA技术的发展趋势  17-18
  1.4 本论文研究的意义  18-19
  1.5 本论文的主要研究目标与内容  19-20
    1.5.1 研究目标  19
    1.5.2 研究内容  19-20
第二章系统方案设计  20-30
  2.1 传统的数字系统硬件设计方法  20-21
  2.2 基于EDA技术的数字系统硬件设计方法  21-27
    2.2.1 VHDL硬件描述语言  21-24
    2.2.2 Xinlinx公司SpartanⅡ家族器件介绍  24-27
  2.3 回单机控制系统方案设计  27-30
    2.3.1 原有回单机控制系统的设计思路  27-29
    2.3.2 本论文的设计方案  29-30
第三章控制系统专用硬件电路设计  30-50
  3.1 系统总体方案设计  30-32
  3.2 系统专用硬件电路设计  32-41
    3.2.1 回单机控制单元设计  34-36
    3.2.2 步进电机环形分配器模块设计  36-37
    3.2.3 数据收发单元设计  37-40
    3.2.4 存储单元设计  40
    3.2.5 键盘显示单元设计  40
    3.2.6 乘法单元单元设计  40-41
  3.3 电路仿真与逻辑综合  41-48
    3.3.1 电路仿真及结果分析  41-46
    3.3.2 电路逻辑综合  46-48
  3.4 电路实现与下载编程  48-50
    3.4.1 电路实现  48
    3.4.2 下载编程  48-50
第四章系统调试及分析  50-63
  4.1 串口通信的实现  50-53
    4.1.1 采用串口通信的原因  50
    4.1.2 串口通信的通讯实现  50-53
  4.2 FPGA器件与PC机串口通信的实现  53-54
  4.3 系统硬件电路的组成  54-60
  4.4 系统调试  60-61
    4.4.1 系统调试步骤  60-61
    4.4.2 系统调试注意问题  61
  4.5 实验结果及分析  61-63
    4.5.1 实验结果  61-62
    4.5.2 结果分析  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69
独创性声明  69-70
致谢  70-71
附录  71-83

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