EDA课程设计出租车费器.doc

EDA技术课程设计说明书 出租车计费器设计 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 杨建雄 指导教师： 职称 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本 1202班 完成时间： 2015年6月20日 摘 要 本文介绍了一种采用单片FPGA芯片进行出租车计费器的设计方法，主要阐述如何使用新兴的EDA器件取代传统的电子设计方法，利用FPGA的可编程性，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，同时使出租车计费器体积更小功能更强大。本设计实现了出租车计费器所需的一些基本功能，计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费，同时考虑到出租车行业的一些特殊性，更注重了把一些新的思路加入到设计中。主要包括采用了FPGA芯片，使用VHDL语言进行编程，使其具有了更强的移植性，更加利于产品升级。 关键词：VHDL；计费器；QuartusⅡ；FPGA 目 录 设计要求 1 1、方案论证与对比 1 1.1、方案一 1 1.2、方案二 2 1.3、方案对比与选择 3 2、主要模块设计 3 2.1、速度模块 3 2.2、计程模块 3 2.3、计时模块 4 2.4、计费模块 4 2.5、整体框图 5 3、仿真结果 5 3.1、速度模块仿真 5 3.2计程模块仿真 6 3.3计时模块仿真 6 3.4 计费模块仿真 7 3.5、整体仿真 7 4、 整体电路图 8 5、引脚锁定及测试 8 6、致谢 9 7、详细仪器清单 10 参考文献 11 附录 12 设计要求 计费标准为武汉起步3元，车行3公里后为1.4元/公里，当计费达到20元后，每公里加收50%的车费，车停止每3分钟增加0.7元。车费显示出来，有一位小数。 1、方案论证与对比 1.1、方案一 如图1所示，方案一包含运算控制模块、分频器、显示模块这三大部分。 图1 方案一系统框图 运算控制器模块将其他两个进行连接，是本次设计的核心。它包含计程器、计时器、计价器，同时还有读取外部的拨码开关控制信号，提供当前显示信号与显示位选信号，从而周期性交替显示计价/计时信息、等时信息。 计程器、计时器、计价器根据位选信号，输出相应数据的当前选中数字，由顶层模块根据显示数据类型变换信号进行选择，传输给显示模块。 实验箱的时钟信号为20MHz方波，由分频器分为10Hz的计时信号（一个周期代表现实中的1s）、10Hz的计程信号(一个周期代表现实中的10m)、500Hz的数码管扫描信号（扫描频率62.5Hz）、0.2Hz的显示数据类型变换信号（变化周期5s）。 显示模块由实验箱上的3/8译码器、五个LED灯构成状态的指示灯、程序编写的一个七段数码管译码器（因显示需要，原有字形“E”征用改为“—”，字形F改为“ ”）组成。 1.2、方案二 方案二流程介绍：分析系统设计要求不难得知，整个出租车计费系统按功能主要分为速度模块、计程模块、计时模块和计费模块，其系统结构图如图2所示。 图2 方案二系统结构图 系统接收到reset信号后，总费用变为3元，同时其他计数器、寄存器等全部清零。 系统接收到start信号后，首先把部分寄存器赋值，总费用不变，单价price寄存器通过对总费用的判断后赋为3元。其他寄存器和计数器等继续保持为0。 速度模块：通过对速度信号sp的判断，决定变量kinside的值。Kinside即是行进100m所需要的时钟周期数，然后每行进100m，则产生一个脉冲clkout。 计程模块：由于一个clkout信号代表行进100m，故通过对clkout计数，可以获得共行进的距离kmcount。 计时模块：在汽车启动后，当遇到顾客等人或红灯时，出租车采用计时收费的方式。通过对速度信号sp的判断决定是否开始记录时间。当sp=0时，开始记录时间。当时间达到足够长时产生timecount脉冲，并重新计时。一个timecount脉冲相当于等待的时间达到了时间计费的长度。这里选择系统时钟频率为500Hz，180s即计数值为9000。 计费模块由两个进程组成。其中，一个进程根据条件对enable和price赋值：当记录的距离达到3公里后enable变为1，开始进行每公里收费，当总费用大于20元后，则单价price由原来的1.4元每公里变成2.1元每公里；第二个进程在每个时钟周期判断timeout和clkout的值。当其为1时，则在总费用上加上相应的费用。 1.3、方案对比与选择 方案一和方案二虽然基本上都能实现本次课程设计的要求，但方案一通过分频器分成的数个输入信号来进行出租车计费器的仿真，使系统变得复杂且对费