《基于CPLD FPGA的出租车计费器》.doc

基于CPLD／FPGA的出租车计费器 [日期：2005-3-29] 来源：电子技术应用? 作者：西安科技大学通信与信息工程学院 吴冬梅 吴延海 邓玉玖 [字体：大 中 小] 介绍了出租车计费器系统的组成及工作原理，简述了在EDA平台上用单片CPLD器件构成该数字系统的设计思想和实现过程。论述了车型调整模块、计程模块、计费模块、译码动态扫描模块等的设计方法与技巧。 CPLD／PPGA 硬件描述语言 出租车计费器 MAX+PLUS软件 数字系统 随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。本文介绍了一个以Altera公司可编程逻辑芯片EPM7128SLC84-15为控制核心、附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。 1 系统组成 基于CPLD／FPGA的出租车计费器的组成如图1所示。各部分主要功能如下：(1)A计数器对车轮传感器送来的脉冲信号进行计数(每转一圈送一个脉冲)。不同车型的车轮直径可能不一样，通过“设置1”对车型做出选择，以实现对不同车轮直径的车进行调整。(2)B计数器对百米脉冲进行累加，并输出实际公里数的BCD码给译码动态扫描模块。每计满500送出一个脉冲给C计数器。“设置2”实现起步公里数预制。(3)C计数器实现步长可变(即单价可调)的累加计数，每500米计费一次。“设置3”用来完成超价加费、起步价预制等。(4)译码／动态扫描将路程与费用的数值译码后用动态扫描的方式驱动数码管。(5)数码管显示将公里数和计费金额均用四位LED数码管显示(三位整数，1位小数)。2 功能模块设计 出租车计费器由车型调整模块、计程模块、计费模块、译码动态及扫描等模块组成，整个系统采用模块化设计，首先用VHDL编写功能模块，然后用顶层原理图将各功能模块连接起来。 2．1 车型调整模块 出租车车型并非单一，各个车型的轮胎直径亦有所不同。据调查统计，现行出租车轮胎直径大致有四种，直径分别为520mm、540mm、560mm和580mm。若要使不同车型的出租车每行驶一百米均送出一个脉冲，可通过设置“可预制分频器”的系数来完成。根据上述车轮直径计算出的分频系数分别为61、59、57和55。预制数据受两个车型设置开关控制，DIP开关状态与车轮直径对应关系如表1所示(表中“1”为高电平，“0”为低电平)。表1 车型设置 车轮直径（mm） 520 540 560 580 DIP开关（两位） 00 01 10 11 在参数预制中，使用With_Select语句(查表法)做分频选择： with cartype select typecounter=“111101”when“00”， --520mm “111011”when“01”， --540mm “111001”when“10”， ——560mm “111000”when“11”， --580mm “000000”when others； 分频器采用的是加法分频电路，其占空比可通过datal(x)进行调整，并且分频器带有“开始”／“清零”端(高电平清零)。时序仿真波形如图2所示。从图中可以看出，对于设置开关为“10”的车型，当第57个脉冲到来时，该模块oclk端从高变低，输出一低电平信号。车型调整模块(以下简称FP)封装见图4。 2．2 计程模块 计程模块是一个模为10、步长为1的加法计数器。该模块可以预制参数，使其实际计数值大于预制数值后，每500米送出一个脉冲，并将计数值送译码动态扫描模块进行显示。预制参数采用非压缩BCD码，所以在计数器设计时必须将二进制1010至1111六个状态跳过去。在VHDL程序中，用IF语句来实现。 if km(3 downto 0)＝“1001”then km：＝km+“0111”： else km：＝kin+1； end if； 计程模块也带有“开始”／“清零”端。参数预制同样使用With_Select语句。“起步里程”和“开关设置”对应关系如表2所示。计程模块(以下简称MILE)封装见图4。表2 起步里程设置 起步里程（km） 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 DIP开关（3位） 000 001 010 011 100 101 110 111 2．3 计费模块 计费模块是一个模为10、步长可变的加法计数器。该模块通过开关量预制步长，当超过一定预制参数时改变步长。计费模块也采用非压缩BCD码，但因步长不为1，所以在做非压缩BCD加法时必须调整，否则可能导致在超过或未超过预置参数时出现超程错误。这里采用模仿微机的AF标志位，在其设立一个半进位标志，当累加和