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1、武汉理工大学华夏学院 毕业设计（论文） 基于 FPGA 的图书借阅管理系统设计 年 级: 大四 学 号: 10211808317 姓 名: 茆矛 专 业: 电子信息工程 指导老师: 粱梦凡 二零一二年六月 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 IV 页 基于基于 FPGAFPGA 的图书借阅管理系统设计的图书借阅管理系统设计 摘 要 现在物流的便利和发达离不开条码识别发展的支持。书本是人类进步的阶梯。 读而设计让人们如何更加方便更加快捷读到自己想要的书，便是本次设计的初衷 和目的。应用计算机管理图书馆的各项业务工作，条形码功不可抹。它为计算机提 供了一个简单、清楚、易于识别的数据信息，
2、它是靠黑、白条码之间在光学上的反 差将光信号转变为电信号而读出的。条形码是图书馆自动化管理的重要依据，连接 着从生产数据到使用数据借阅图书的全过程，条形码本身所固有的唯一性、简便性 以及能反复使用等特点使其成为计算机借阅的核心，条形码不仅能随时反映出系统 图书的各种特征及库存情况，还可查询到图书流通使用情况以及对读者的图书借阅 进行管理等等。随着电脑在图书馆的广泛应用，条形码在图书馆自动化管理中起着 至关重要的作用。 关键词：便利；方便；快捷； 固有的唯一性 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 V 页 共 21 页 Based on FPGA books lending manage
3、ment system design Abstract Now the convenience of logistics and developed without barcode identify development support. Books are the ladder of the progress of mankind. Read and design let people how to read more convenient more shortcut you want to book, is the design of the original intention and
4、 purpose. The application of computer management library in all kinds of business work, bar code work not wipe. It is computer provides a simple, clear, easy to identify the data, it is to rely on black, white bar code in the contrast between optical light signal into electrical signal and read out
5、for. Bar code is the important basis of library automation management, connected to the production data to use data from the whole process of borrowing books, bar code itself inherent uniqueness, convenience and can use repeatedly characteristics make it become the core of the computer borrowing, ba
6、r code can not only reflect the system at any time of all kinds of characteristics and the stock situation, still can use book circulation for the library to readers and management, etc. Along with the wide application of computer in the library, bar code in the library automation management play a
7、crucial role. Keywords: Convenient; Convenient; Fast; The uniqueness of inherent 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 VI 页 共 21 页 目录目录 基于基于 FPGAFPGA 的图书借阅管理系统设计的图书借阅管理系统设计_IVIV 摘摘 要要_IVIV 第第 1 1 章章 绪绪 论论_1 1 1.11.1 本论文的背景和意义本论文的背景和意义 _1 1 1.21.2 本论文的主要内容本论文的主要内容 _1 1 第第 2 2 章章 关于关于 FPGAFPGA 和条形码应用的介绍和条形码应用的介绍_2 2
8、 2.12.1 FPGA 的介绍 2.22.2 条形码的功能与作用 第第 3 3 章章 实现基于实现基于 FPGAFPGA 的图书借阅管理系统设计的图书借阅管理系统设计_3 3 3.1 实验仪器 3.2 实验步骤 结论结论_1515 致致 谢谢_1616 参考文献参考文献_1717 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 1 页 共 21 页 第第 1 1 章章 绪绪 论论 1.1 本论文的背景和意义 基于 FPGA 的图书借阅管理系统设计是图书馆借阅系统的发展趋势。据调查现在 欧美发展条码技术较早发展的较为成熟，现在已经普及图书自动识别技术，这在各 市立图书馆内并不罕见。而在我国，这项
9、技术仅被应用于个别几所高校内，属于一 项尚未完全走出象牙塔的技术，发展前景较为客观。 1.2 本论文的主要内容 设计内容 在提供的 FPGA PC 板和条码扫描仪的前提下，实现对图书条码的扫描、识别、 并存储到 FPGA 寄存器里的全部过程。 FPGA 具有如下基本特点： 1）采用 FPGA 设计 ASIC 电路(专用集成电路 )，用户不需要投片生产，就能得到 合用的芯片。 2）FPGA 可做其它全定制或半定制 ASIC 电路的中试样片。 3）FPGA 内部有丰富的触发器和 I/O 引脚。 4）FPGA 是 ASIC 电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 5) FPGA 采用
10、高速 CMOS 工艺，功耗低，可以与 CMOS、TTL 电平兼容。 1 可编程输入输出单元（ IOB） 可编程输入/输出单元简称 I/O 单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成 不同电气特性下对输入 /输出信号的驱动与匹配要求， FPGA 内的 I/O 按组分类， 每组都能够独立地支持不同的 I/O 标准。通过软件的灵活配置，可适配不同的 电气标准与 I/O 物理特性，可以调整驱动电流的大小，可以改变上、下拉电阻。 目前，I/O 口的频率也越来越高，一些高端的FPGA 通过 DDR 寄存器技术可以支 持高达 2Gbps 的数据速率。 2 嵌入式块 RAM（BRAM） 大多数 FPGA 都具有内
11、嵌的块 RAM，这大大拓展了 FPGA 的应用范围和灵活 性。块 RAM 可被配置为单端口 RAM、双端口 RAM、内容地址存储器 （CAM）以 及 FIFO 等常用存储结构。 RAM、FIFO 是比较普及的概念，在此就不冗述。 CAM 存储器在其内部的每个存储单元中都有一个比较逻辑，写入 CAM 中的数据会和 内部的每一个数据进行比较，并返回与端口数据相同的所有数据的地址，因而在 路由的地址交换器中有广泛的应用。除了块RAM，还可以将 FPGA 中的 LUT 灵 活地配置成 RAM、ROM 和 FIFO 等结构。在实际应用中，芯片内部块RAM 的数量 也是选择芯片的一个重要因素。 武汉理工大
12、学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 2 页 共 21 页 第 2 章 关于关于 FPGAFPGA 和条形码应用的介绍和条形码应用的介绍 2.12.1 FPGA 的介绍 FPGA（FieldProgrammable Gate Array） ，也就是现场可编程门阵列，是在 PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物,是专用集成电路 （ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，不解决了定制电路的不足，而且解决 了之前可编程器件门电路数有限的缺点。所以发展 FPGA 的技术必定是未来社会生产 和发展的一个趋势所在。 2.22.2 条形码的功能与作用 定位功能 条形码与图书，条形码与
13、读者借阅证所建立的一一对应关系使条形码具有唯一 性特点，当每一本书，每一个读者的借阅证被赋予唯一特定的条形码标识时，它就 具有定位的功能，因而，图书流通查询管理以及读者管理就十分便捷与准确。 检索功能 条形码识别技术属自动识别技术，比较其他检索途径，利用条形码检索是最快 捷方便准确的，因为它可借助于读码器扫入电脑较人工输入更快捷准确，在图书馆 管理的各个层面，无论是图书流通、图书查询、读者管理、清查书库等都将条形码 检索作为最佳检索点。 管理的功能 条形码一经录入便可反复使用，具有使用便捷，检索准确等优点，费用低廉且 省时、省力，避免了传统的手工操作管理图书馆如填写书袋卡、办理图书借还手续 等
14、繁杂、锁碎、低效且易出错等诸如此类的问题。所以，条形码的利用已成为各个 图书馆自动化管理工作的一个不可或缺的组成部分。 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 3 页 共 21 页 第 3 章 实现基于实现基于 FPGAFPGA 的图书借阅管理系统设计的图书借阅管理系统设计 3.1 实验仪器 1. 一台基于 windows 系统 平台的 PC 机 2. 一个手持条形码扫描仪 3. 与该条形码扫描仪相对应的驱动程序 4. 在 Power Builder 环境下运行的程序模块 5FPGA 模块 3.2 实验步骤 1.单击开始程序SQL Server企业管理器打开 SQL Server Ent
15、erprise Manager 2.单击开始程序SybasePower Builder9.0 选择 FileOpen在 E:/ts/zhang.pbw 打开工作区 3.在 Power Builder9.0 中单击工具栏中的 Database 按钮,打开数据源面板.在 ODB ODBC 下选择 Utilities 下的 Create ASA Database 然后双击创建数据库,在 Database Name 中选择 E:/ts 下在文件名中输入 pb_shiyan 单击 OK 按钮.在 ODB ODBC 下就会生成一个 pb_shiyan 数据库.右击 TableNew table 创建表名为
16、 librarybook 的表.如下所 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 4 页 共 21 页 输入字段编号 书名 出版社 借书情况(这是利用 Power Builder9.0 创建数据库和表) 4.也可以用 SQL Server 创建数据库和表如下: 在 ODB ODBC 下选择 Utilities 下选择 ODBC Administrater,然后双击打开 ODBC 数 据源管理器.在用户数据源中选择 pb_shiyan 单击”添加”按钮打开创建新数据源对 话框.选择安装数据源的驱动程序 SQL Server 然后单击完成按钮.打开”创建 SQL Server 新数据源”对话框
17、,为新的数据源命名并在服务器中选择 Local 或当前 SQL Server 中所使用的服务器的名字，完成数据源的创建过程。 选择 FileNewworkspace 单击 OK 按钮创建工作区窗口保存在 E:/ts/zhang.pbw 然后在 target 选项卡中选择 Application 单击 OK 按钮创建应用程序 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 5 页 共 21 页 然后创建 Datawindow,在 Datawindow 选项卡中选择 Grid 单击 OK 按钮Quick select 单击 Next 按钮。 在 Tables:下选择 librarybook,在 Co
18、lumns:中选择想要显示的列名，如果想要全部 显示，单击 Add All 按钮 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 6 页 共 21 页 单击 OK 按钮，再单击 Next 按钮Finish 按钮，完成数据窗口的创建。保存名称为 P_shiyan 的数据窗口。 可以调整字段间的距离,以保证在主窗口中的显示,记信修改完毕一定要保存. 在 PB Object 选项卡中选择 Window 单击 OK 按钮创建一个名字为 w_main 的主窗口 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 7 页 共 21 页 在该窗口中添加相应的控件（如上图所示）图中的表格是把数据窗口 P_shiyan
19、 直接 拖到该主窗口中进行调整就可以了 右击数据库 P_shiyan 选择 properties,然后 database Profile Setup-ODBC 对话框， 在 Preview 选项卡中单击 Copy 按钮 双击应用程序 zhang 在其 Open 事件中右击选取粘贴，然后输入 connect; open(w_main) / Profile pb_shiyan SQLCA.DBMS = “ODBC“ SQLCA.AutoCommit = False SQLCA.DBParm = “ConnectString=DSN=pb_shiyan“ 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第
20、 8 页 共 21 页 connect; open(w_main) 11：后面的文本框中双击在 modified 中输入 string f_name integer rc f_name=f_name+“编号 like“+Trim(string(sle_1.text)+“%“; dw_1.setFilter(f_name); Filter(dw_1); dw_1.retrieve(); rc=dw_1.getrow() if rc=0 then messagebox(提示,图书馆没有此书!) sle_1.text= return 1 end if dw_1.insertrow(0) /if dw
21、_1.retrieve()=0 then messagebox(提示,图书馆没有此书!) 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 9 页 共 21 页 / if dw_1.getitemstring(1,“借书情况“)=“已归还“ then dw_1.setItem(1,“借书情况“,“) end if if dw_1.getitemstring(1,“借书情况“)=“ then dw_1.setItem(1,“借书情况“,“已借出“) else dw_1.setItem(1,“借书情况“,“已归还“) end if dw_1.update() sle_1.text= 在“添加”按钮的
22、clicked 事件中输入 dw_1.ScrollToRow(dw_1.InsertRow(0) dw_1.SetFocus() 在“退出“的按钮的 clicked 事件中输入 MessageBox (“退出“,“谢谢您的使用！“) close(parent) deleterow(dw_1,dw_1.getrow() 在“保存” 按钮的 clicked 事件中输入 if update(dw_1)=1 then dw_1.resetupdate() commit; messagebox(成功,数据已成功保存!) else rollback; messagebox(失败,数据保存失败!) end
23、if 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 10 页 共 21 页 在“删除” 按钮的 clicked 事件中输入 deleterow(dw_1,dw_1.getrow() 选中“编号”标签，在“Font”选项卡中在其属性对话框中的“TextColor”下拉列 表中选择 Fuchsia，在其下拉列表中“BackColor”中选择“Green” 单击主窗口中的数据窗口，在 General 选项卡中选中 Visible Enabled MaxBox MinBox HscrollBar VscrollBar LiveScroll Border 多个复选框按钮，在主窗口的 空白处单击在属性对话
24、框的 General 选项卡中的 Backcolor 中 Green。 选中编号后面的文本框，在其属性对话框中的 Font 选项卡中 TextColor 中选 Blue 在 BackColor 中选取 Green 以上设置如图所示 打开运行窗口如下: 在编号：后面的文本框中输入 9787505378971 回车显示下： 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 11 页 共 21 页 再次输入 9787505378971 显示如下 单击“添加”按钮显示如下 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 12 页 共 21 页 可以向其中添加记录保存如下: 单击“删除”按钮后显示 在编号中输
25、入 123 单击“保存”按钮显示在表中也会增加一条相应的记录 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 13 页 共 21 页 在“编号”输入“2344”会显示 通过以上的操作，该模块基本实现了查询表中的图书是在“已借出”中，还是在 “已归还”中的借书情 况，也实现了图书的添加和删除功能，以及保存该书的功能， 单击“退出”按钮可以退出该运行界面 小知识、新思想： 如果想在另一台计算机上演示本系统,如果是在 SQL Server 环境下创建的数据 库和表,那么在演示时首先要打开在 SQL Server 下的数据库和表,以便实现数据库的 连接而且还要配置数据库的 ODBC 和 Profile
26、连接在一起来建立管道. 1. 可以编译成.exe 文件,选择 filenew,在 project 选项卡下选择 application wizardnext 按向导提示操作,直到完成.右击窗口左边生成的.exe 文件doploy 进行编辑.把所需.dll 复制到当前文件夹下 2. 配置数据源 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 14 页 共 21 页 开始运行ODBCad32 打开 ODBC 数据源管理器,在用户 DSN 选项卡中选择创建数据 库时所选用的数据源,单击”添加”按钮,打开创建新数据源对话框,在列表中选择” SQL Server”单击”完成”按钮.打开创建到 SQL Se
27、rver 的新数据源对话框,在”名 称”中输入你想要的名字.在”服务器”中选择你当前在 SQL Server 环境下所使用 的服务器的名字.根据需要选择:单击”下一步”可以设置系统的用户名和密码或单 击”完成”实现 windows 默认的设置. 3. 配置 Profile 文件 双击工具栏上的”DATABASE”数据库图标,打开 ODBC 数据库画板,右击 ODB ODBCNew profile,在 connecion 选项中,在 profile name 中输入想要的名称,在 Data Source 中选用刚才配置数据源时所生成的文件 4. 连接数据库 右击所要使用的数据库connect 根
28、据提示确定数据库的连接. 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 15 页 共 21 页 结结 论论 当在数据内有记录的书在扫描仪上扫过的时候能自动识别，则本次设计成功。 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 16 页 共 21 页 致 谢 这篇耗时近半年的论文终于先写完了，在电脑前敲下最后一个字的我，终于有 种如释重负的感觉。 在此感谢毕业设计指导粱梦凡梁老师提供的有关于条码识别的参考资料和建议。 最后感谢四年的大学生活。 武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文） 第 17 页 共 21 页 参考文献 1王诚 蔡海宁 Altera FPGA/CPLD 设计(基础篇)(第 2 版). 人民邮电出版社，2009 2高亚军. 基于 FPGA 的数字信号处理. 电子工业出版社，2010. 3贝耶尔. 数字信号处理的 FPGA 刘凌 (译者). (第 3 版).，清华大学出版社 2007 4佩勒 (作者), 蒂博 (作者),. 实用 C 语言 FPGA 编程. 边计年 (译者),机械工业出版社 2008： 5马克斯菲尔德 . FPGA 权威指南 杜生海，人民邮电出版社 2008