基于FPGA的出租车计费系统设计(VHDL代码,各个模块均调试通过).pdfVIP

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2.3出租车计费系统FPGA实现的设计方案

结合已有的应用分立元件和单片机实现的计费系统，吸收两种设计的优势之

处，利用FPGA的可编程性，简洁而又多变的设计方法，使出租车计费器体积更

小功能更强大，根据日后的功能所需，可随时在系统中修改其逻辑功能。根据出

租车计费系统的设计要求和FPGA模块化功能实现,确定了以下方案,按照设计要

求和系统所具有的功能,出租车计费器设计总框图如图2-5所示。

主控部分采用了FPGA的芯片，使用VHDL语言进行编程,这样能具有更强的

移植性,利于产品升级。

这次设计的由FPGA来实现出租车计费系统主要设计思想：主要分为信号输

入模块、主控模块和显示模块。

时钟信号

停止信号显示

FPGA

速度档位

计费/复位

图2-5应用FPGA实现出租车计费系统的设计框图

确定应用FPGA实现主控的出租车计费系统如图2-5所示，其主控部分为

FPGA，外围有很多的输入信号，可以用来选择计费器不同的工作状态。其中主控

部分又有多个模块组成，如里程分频模块、速度模块、计费模块、计时模块、计

程模块、显示模块等。

信号输入模块，该模块主要实现计费功能和现场模拟功能，有复位、行车、

暂停和停止功能。计费标准为：按照在不同速度下发送脉冲个数的不同进行计程，

按行驶里程计费，当计费器达到或超过规定行驶里程后，每公里加收50%的车费，

车停止则不计费。并以高低脉冲模拟出租汽车启动、停止、暂停、加速按钮，具

有输入信号的作用。通过将路程和车费转换为4位的十进制数，便于8位数码管

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显示。动态显示模块显示模块是由七段LED数码管译码和动态扫描显示两部分组

成。采用的是共阴极七段数码管，根据十六进制数和七段显示段码表的对应关系。

数码管控制及译码显示模块将十进制的输入信号用七段数码管显示由七段发光

二极管组成数码显示器，利用字段的不同组合，可分别显示0～9。本设计中，

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要求输出的段信号为低电平有效。

3功能模块的设计与实现

结合上述方案，给出一个模拟出租车计费系统为例，具体有以下功能：能实

现计费功能，计费的标准为；起步价为8元，即三公里内为8元，超过三公里后

每公里2元；当总费用达到或超过40元时，每公里加收50%，为4元/公里；遇

到红灯或乘客需要停车等待时，每20S收费1元；此外，本次设计的计费器能够

预置起步费、每公里收费、车行加费里程、计时收费，当有乘客上车时，就可调

用预置数据；并且可以现场模拟汽车行驶、停止、暂停等状态；显示功能：路程

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显示精确到十分位，显示三位，最高可显示到十位，车费显示到各位，也是显示

三位，并以十进制的方式显示。

3.1出租车计费器系统框图

设计出的出租车计费器的系统框图如图3-1所示,根据层次化设计理论，该设

计问题自顶向下可分为分频模块、速度控制模块、计量模块、译码和显示模块。

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