基于fpga的出租车计费系统的设计本科论文 .doc

基于FPGA的出租车计费系统的设计 摘要 随着我国市场经济的发展，交通也越来越便利，特别是计程车，以快捷、方便的特点早已盛行各个城市，成为城市交通的重要工具。计程车市场从90年代初的起步阶段到现在已经进入了高峰期随着城市化水平的提高和人民生活水平的改善，计程车的服务也就显得越来越重要。因此计程车计价器也就应运而生了5 1.1研究的意义 5 1.2当前国内外的研究现状 5 1.3本课题的目的 5 1.4本论文的章节安排 6 2 VHDL和FPGA的简介 7 2.1 VHDL的介绍 7 2.2 FPGA的介绍 7 3 Max+plusII平台简介 9 3.1概述 9 3.2 Max+plusII的特点 9 4 设计方案的简介及比较 11 4.1基于单片机出租车计费器设计方案 11 4.1.1硬件各模块的功能 11 4.1.2程序设计模块 12 4.2基于FPGA的出租车计费器的设计方案 12 4.3两种方案的比较 13 4.4方案的确定 13 5 出租车计费系统的设计 14 5.1整体方案设计 14 5.1.1设计的主要技术指标 14 5.1.2整体设计方案的实现 14 5.2模块的设计 15 5.2.1秒分频模块 15 5.2.2控制模块 16 5.2.3计量模块 17 5.2.4译码显示输出模块 21 5.2.5整体原理与仿真 23 5.2.6结果分析 24 5.2.7结论 24 1绪论 1.1研究的意义 随着我国市场经济的发展，交通也越来越便利，特别是计程车，以快捷、方便的特点早已盛行各个城市，成为城市交通的重要工具。计程车市场从90年代初的起步阶段到现在已经进入了高峰期。随着城市化水平的提高和人民生活水平的改善，计程车的服务也就显得越来越重要。因此计程车计价器也就应运而生了。 1.2当前国内外的研究现状 目前市场上使用的出租车计费器主要采用的都是利用MCU如89C51单片机实现LED显示WTO以来主导出租车行业成本的许品更新周期长MCU如89C51单片机实现汽车计费器的设计，大部分的功能可以用 现功能复杂的设计。 2）计价方式的不灵活 力，很难达到目前油价联动的需求。 1.3本课题的目的 考虑到目前出租车行业迅猛发展的趋势以及对计费器更高的灵活性要求，本设计希望尝试一些新的方法来予以解决以上问题。 1）利用FPGA取代MCUFPGA等数字可编程器件的出现解决传统电子设计不能完成的任务，利用FPGA FPGA或CPLDFPGA能完成任何数字器件的功能，使用FPGA来开发数字电路，可以大大 PCB面积，提高系统的可靠性FPGA的功能完全取决于VHDL语言编写的程序不拘泥于某种芯片的特增加计价标准设定功能 VHDL的英文全名是Vry_High_Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,被认为是标准硬件描述语言，有专家认为，在新世纪中，VHDL与Verilog HDL VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口除了含有许多具有硬件特 VHDL的语言形式和描述风格与句法十分类似于一般的计算机高级语言VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件、一个电路模块或一 个系统）分成外部（或称可视部分，即端口）和内部（或称不可视部分），即设计实体的 内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦内部开发完成后， 其他的设计可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设 EDA技术的发展，使用硬件语言设计FPGA成为一种趋势。借用MAXPLUSII QuartusII等软件用VHDL语言开发FPGA的完整流程为：1）文本编辑：用任何文本编辑器都可以进行，也可以用专用的HDL编辑环境。 VHDL文件保存为vhd文件。 2）功能仿真：将文件调入HDL仿真软件进行功能仿真，检查逻辑功能是否正确 3）逻辑综合：将源文件调入逻辑综合软件进行综合，即把语言综合成最简的布尔edf（edif）的EDA工业标准文件4）布局布线：将edf文件调入PLD厂家提供的软件中进行布线，即把设计好的逻PLD/FPGA内。 5）时序仿真：需要利用在布局布线中获得的精确参数，用仿真软件验证电路的时 6）编程下载：确认仿真无误后，将文件下载到芯片中。sof文件用于直接下载到 pof文件用于rom芯片下载（掉电后不消失）。FPGA是现场可编程门阵列（Field Programable Gate Array)的简称，FPGA是电子设70年代单片机的发明和公司于2005年月24日在美国加利福尼亚总部发布了它的ProASIC3和ProASIC3E系列的FPGA这是该公司第三代的基于Flash的可编程逻辑方案这些新的SIC3最低价将达到1。5美元，