《EDA技术》课程设计基于VHDL的出租车计价器的设计.doc

目录 一 概述 1 二 总体设计 2 2.1 设计要求 2 2.2 设计思路 2 2.3 设计流程图 2 三 系统仿真结果及分析 4 仿真波形图分析 4 四 总结及体会 7 参考文献 8 附录（程序源代码） 9 一 概述 随着我国国民经济生产总值的增加以及人民生活水平的提高，各大中小城市的出租车营运事业发展迅速，出租车已经成为人们日常出行选择较为普通的交通工具。出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表，是使出租车市场规范化、标准化的重要设备。一种功能完备，简单易用，计量准确的出租车计价器是加强出租车行业管理，提高服务质量的必需品。本设计采用VHDL硬件描述语言作为设计手段，采用自顶向下的设计思路，得到一种出租车计价系统的软件结构，通过QuartusⅡ软件下进行仿真，证明所设计的电路系统完成了出租车计价的功能，各项指标符合设计要求。该设计虽然功能简单，智能化水平比较低，但仍具有一定的实用性。 该设计是在VHDL的基础上对出租车计价器进行设计来实现其基本功能的，与以往的基于单片机的数模混合电路相比，FPGA具有稳定性好、抗干扰能力强、电路实现简单、程序简单等优点，且非常适合做为出租车计价器的控制核心，所以选择用VHDL来对计价器进行设计来实现其功能。 出租车计价器的实现将大大改善人们出行时因为讨价还价而带来的烦恼，从而使人们的心情比较愉悦。 本设计是对出租车计价器的四个模块进行分析的，综述如下： 分频模块：分频模块是其它模块的基础，输入时钟选为32Hz，分频后的时钟频率为1Hz,为后续模块提供基本时钟。 等待时间模块：该模块针对乘客确认下车前的等待而言，比如堵车、中途下车的情况，通过1Hz脉冲计数，每一分钟计时加一，最大计时时间显示为99分钟。 路程模块：该模块是对车辆行驶路程进行计数，以1Hz时钟为基础，检测行程脉冲，路程模块中有内部变量来判断路程，当大于3公里、20公里时，分别有相应的使能信号对此作出记录，最大路程显示为99公里。 计费模块：该模块是基于等待时间模块和路程模块对费用进行控制的。通过内部使能信号分别计算3公里以内、3-20公里以及20公里以后的费用。 本设计是基于VHDL进行编程，然后在QuartusⅡ进行波形仿真，实现出租车计价器的基本功能。 二 总体设计 2.1 设计要求 （1）起步价为8.00元，起步公里为3公里； （2）超过3公里，每公里按1元收费； （3）单程行驶里程超过20公里，每公里租价加收50%; （4）等候时间超过1分钟，每分钟按这公里的租价计算。 要求显示里程、计费及等候时间。乘客上车后，按下启动键开始计费。若非往返，按下单 程键，计费显示三位整数、一位小数。 2.2 设计思路 输入2个时钟信号，分别模拟时间和路程。对等待时间、路程计数，进而统计费用。 系统结构框图如下： 上图中，计数器1对分频后的1Hz脉冲计数，计数60次，计数器加1，对应等待时间，计数器2对车速脉冲计数，其上升沿到来计数加1，对应里程。 2.3 设计流程图 乘客上车后，按下启动按钮，计价器开始工作，首先进入初始化状态，即计程从0开始，计费从8开始。再根据单程1元每公里计算，路程超过20公里时每公里1.5元。当路程超过3公里有等待时，按下等待信号，每等待1分钟费用与当前计费方式相同。往返：每公里1元，等待计费为每分钟1元。乘客下车后，按下复位键， 三 系统仿真结果及分析 仿真波形图分析 总体设计封装图如下： 各信号说明： 输入信号：clk：32Hz； mile:车速时钟，频率8Hz; start:：start=1时，出租车启动，计数器开始计数；否则计数器停止计数； rst：rst=1时，各计数器清0；当rst=0时，计数器可以开始计数,start=1表示计数开始； one_way:单程信号，单程时由司机输入； wait_siignal：等待信号，处于等待状态时由司机输入； km0，km1：里程，单位为公里； min0，min1:等待时间，单位为分钟； cost0，cost1，cost2，cost3:费用，单位为元，其中cost0表示小数位。 以下是系统在几种不同情况下仿真的波形： 启动键、单程键有效，由图4可知，3公里之内计费显示为8元；3-20公里之间每公里1元累计；超过20公里每公里1.5元累计。 启动键、单程键有效，行驶一段时间等待信号有效，等待后继续行驶。由图5可知，3公里之内计费显示8元，3-20公里之间每公里1元累加，中间等待信号有效，每等待一分