EDA技術(shù)課程設(shè)計出租車自動計費系統(tǒng)

1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程 eda技術(shù)課程設(shè)計題目 出租車自動計費系統(tǒng)專業(yè) 電子信息工程 姓名 學(xué)號 0主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：設(shè)計一個最大量程為99.99元的出租車自動計費，計費器具有行車里程計費、等候時間計費及起價三部分功能，并用數(shù)碼管顯示車費的數(shù)目?；疽螅?、設(shè)計一個出租車自動計費器，具有行車里程計費、等候時間計費、及起價三部分，用四位數(shù)碼管顯示總金額，最大值為99.99元；2、行車里程單價1元/公里，等候時間單價0.5元/10分鐘，起價3元（3公里起價）均能通過人工輸入。3、行車里程的計費電路將汽車行駛的里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路轉(zhuǎn)換

2、成收費金額，實驗中以一個脈沖模擬汽車前進十米，則每100個脈沖表示1公里，然后用bcd碼比例乘法器將里程脈沖乘以每公里單價的比例系數(shù)，比例系數(shù)可由開關(guān)預(yù)置。例如單價是1.0元/公里，則脈沖當(dāng)量為0.01元/脈沖。4、用led顯示行駛公里數(shù)，兩個數(shù)碼管顯示收費金額。主要參考資料：1 潘松著.eda技術(shù)實用教程(第二版). 北京：科學(xué)出版社,2005.2 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分. 北京：高教出版社,2006.3 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高教出版社,2003.完成期限 2011.3.11 指導(dǎo)教師 專業(yè)負責(zé)人 2011年 3月7日一、總體設(shè)計思想1.基本原理本次設(shè)計首先在qu

3、artus環(huán)境中對出租車自動計費器的各個部分利用vhdl這一硬件描述語言予以設(shè)計，生成模塊。而整個設(shè)計的核心部分就在分頻/計量模塊，該模塊完成的功能主要包括計費脈沖的產(chǎn)生，等待計時、計價、計程功能。隨后運用quartus中的仿真功能對其予以仿真，從仿真的結(jié)果中分析程序的正確性。待所有模塊的功能正確之后，運用原理圖搭建電路并進行整體仿真直至達到最初的設(shè)計要求，最后再在實驗箱上檢驗設(shè)計的正確與否。2.設(shè)計框圖根據(jù)設(shè)計要求，電路具有計時、計程、計費功能，用led顯示行駛公里數(shù)，數(shù)碼管顯示收費金額，行車里程的計費電路將汽車行駛的里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路轉(zhuǎn)換成收費金額，實驗中以

4、一個脈沖模擬汽車前進十米，則每100個脈沖表示1公里，然后用bcd碼比例乘法器將里程脈沖乘以每公里單價的比例系數(shù)，比例系數(shù)可由開關(guān)預(yù)置。其設(shè)計框圖如圖1所示：bcd碼比例乘法器bcd碼比例乘法器行車里程等車時間等車單價里程單價脈沖數(shù)求和脈沖電路計數(shù)器起步價譯碼器顯示器圖1 出租車自動計費系統(tǒng)設(shè)計框圖二、設(shè)計步驟和調(diào)試過程1、總體設(shè)計電路計程模塊是2個100進制計數(shù)器，輸入的每10米一次脈沖經(jīng)一次100進制計數(shù)獲得每km一次的脈沖，由100進制計數(shù)輸出為2個4位2進制bcd碼。接顯示模塊，得到計程（0-99km）。計時部分：計算乘客的等待累計時間。等候時間計費需將等候時間轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)，用每個脈

5、沖表示的金額與脈沖數(shù)相乘即得計費數(shù)，例如100個脈沖表示10分鐘，而10分鐘收費0.5元，則脈沖當(dāng)量為0.05元/脈沖，如果將脈沖當(dāng)量設(shè)置成與行車里程計費相同（0.01元/脈沖），則10分鐘內(nèi)的脈沖數(shù)應(yīng)為500個。計程部分：計算乘客所行駛的公里數(shù)。計程器的量程為99km，滿量程后自動歸零。顯示模塊輸入計費、計時，計程數(shù)據(jù)總線通過掃描脈沖選擇一個bcd碼進行譯碼，每掃描一次進行一位顯示。所以掃描脈沖適當(dāng)取高一點。考慮視覺暫留25幀乘8得200hz以上為好。實際實驗中使用了5859hz。其他rst信號，每10米，1hz，74ls138三位八線選擇器，八位七段數(shù)碼管由外圍設(shè)備和電路提供?？傮w設(shè)計電路

6、圖如圖2所示：圖2 出租車自動計費器頂層電路原理圖2、模塊設(shè)計和相應(yīng)模塊程序（1）計程模塊原理使用4位十進制計數(shù)器封裝成為8位一百進制計數(shù)器。對于外部每10米的里程脈沖，經(jīng)計數(shù)可以每km輸出進位脈沖一次。再用一百進制計數(shù)器對其進行計數(shù)。通過對計數(shù)輸出信號的譯碼可以得到里程在led上的顯示。算乘客所行駛的公里數(shù)。計程器的量程為99km，滿量程后自動歸零。（2）計時模塊原理使用1hz的外部脈沖信號，使用5位60進制計數(shù)器?？梢缘玫矫糠昼娨淮蔚拿}沖輸出。再使用一百進制計數(shù)器對其進行計數(shù)。通過對計數(shù)輸出信號的譯碼可以得到時間顯示。計算乘客的等待累計時間。計時器的量程為59min，滿量程后自動歸零。（3

7、）計費模塊原理使用前兩模塊中的分鐘信號作為時間輸入，千米信號作為路程輸入。編寫兩個十進制計數(shù)器對時間和里程計數(shù)。并且在里程計數(shù)設(shè)置ent輸出，行程在3公里內(nèi)，起步費為3元；3公里外以每公里按1元計費，等待累計時間每10min按0.5元計費。（4）顯示模塊原理行駛費用通過使用74ls138和七段數(shù)碼管進行顯示。這要求輸出使用3位輸出為位選，對其譯碼得到數(shù)碼管地址，7位數(shù)據(jù)在相應(yīng)數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。使用led顯示行駛里程數(shù)。編寫vhdl源程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use

8、ieee.std_logic_unsigned.all;entity taxi is port(clk:in std_logic; start:in std_logic; stop:in std_logic; fin:in std_logic; cha3,cha2,cha1,cha0: out std_logic_vector(3 downto 0); km1,km0: out std_logic_vector(3 downto 0); min1,min0: out std_logic_vector(3 downto 0);end taxi;architecture behave of chu

9、zuche is signal q_1:integer range 0 to 99; signal w:integer range 0 to 59; signal c3,c2,c1,c0:std_logic_vector(3 downto 0); signal k1,k0 :std_logic_vector(3 downto 0); signal m1:std_logic_vector(3 downto 0); signal m0:std_logic_vector(3 downto 0); signal temp0,temp1 :std_logic_vector(3 downto 0); si

10、gnal f_1:std_logic; signal en0,en1:std_logic; begin feipin:process(clk,start) begin if clkevent and clk=1 then if start=0 then f_1=0; q_1=0; else if q_1=99 then q_1=0; f_1=1; else q_1=q_1+1; f_1=0; end if; end if; end if;end process;process(fin) begin if finevent and fin=1 then if start =0 then k1=0

11、000; k0=0000; elsif stop =0 then if k0=1001 then k0=0000; if k1=1001 then k1=0000; else k1=k1+1; end if; else k0=k0+1; end if; end if; end if;end process;process(f_1)beginif f_1event and f_1=1 thenif start =0 then w=0; m1=0000; m0=0000; elsif stop =1 then if w=59 then w=0; if m0=1001 then m0=0000; i

12、f m1=0101 then m1=0000; else m1=m1+1; end if; else m0=m0+1; end if; else w=w+1; end if; end if; end if;end process;process(clk)beginif clkevent and clk=1 then if start =0 then en0=0; en1=0; elsif stop =0 then en000000011 then en0=1; else en0=0; end if; elsif stop =1 then en000000010 then en1=1; else

13、 en1=0; end if; end if;end if;end process;process(clk,start) variable c13,c15:integer; begin if start=0 then c3=0000; c2=0000; c1=0101; c0=0000; c13:=0; c15:=0; temp0=0000;temp1=0000; elsif clkevent and clk=1 then if (en0=1) then if (c1313) then c13:=c13+1; if (c13=1) then temp0=k0; end if; if c0=10

14、01 then c0=0000; if c1=1001 then c1=0000; if c2=1001 then c2=0000; if c3=1001 then c3=0000; else c3=c3+1; end if; else c2=c2+1; end if; else c1=c1+1; end if; else c0=c0+1; end if; elsif(k0/=temp0) then c13:=0; end if;elsif(en1=1) then if(c1515) then c15:=c15+1; if(c15=1) then temp1=m0; end if;if c0=

15、1001 thenc0=0000; if c1=1001 then c1=0000;if c2=1001 then c2=0000; if c3=1001 then c3=0000; else c3=c3+1;end if;elsec2=c2+1;end if;elsec1=c1+1;end if;elsec0=c0+1;end if;elsif(m0/=temp1) then c15:=0;end if;end if;end if;end process;process(f_1)beginif f_1 event and f_1=1 thenif start =0 then min1=000

16、0; min0=0000; km1=0000; km0=0000;cha3=0000;cha2=0000;cha1=0000;cha0=0000; else min1=m1;min0=m0; km1=k1;km0=k0; cha3=c3;cha2=c2;cha1=c1;cha0=c0; end if; end if; end process;end behave;3、仿真及仿真結(jié)果分析仿真圖1仿真圖2圖中顯示為出租車總行駛里程為8km，累計等待時間為3min，費用為8.5元。4、實驗調(diào)試結(jié)果驗證所設(shè)計程序是否正確，將程序下載進行硬件測試。在quartus開發(fā)環(huán)境中進行管腳鎖定，連接好數(shù)碼管驅(qū)動

17、電路，然后將目標文件下載到器件中。經(jīng)過多次數(shù)據(jù)測試，顯示正常，基本實現(xiàn)本實驗的要求。三、結(jié)論及心得體會在這個星期的設(shè)計過程中收獲頗豐。設(shè)計的核心內(nèi)容就是利用vhdl語言設(shè)計出租車自動計費系統(tǒng)。在整個設(shè)計過程中，首先對eda這門課程有了更深的了解，因為課程設(shè)計本身要求將以前所學(xué)的理論知識運用到實際的電路設(shè)計當(dāng)中去，在電路的設(shè)計過程中，加深了對數(shù)字電路的了解及運用能力，對課本以及以前學(xué)過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解；以前的數(shù)字實驗只是針對某一個小的功能設(shè)計，而此次的eda課程設(shè)計是對我們的設(shè)計總體電路的能力考核，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識確立了實驗總體設(shè)計方案，然后逐步細化進行各模塊的設(shè)計，其次，在電路仿真的過程中總會出現(xiàn)一些問題，需要我們細心解決，我會在今后的學(xué)習(xí)中更加努力，增強自己的設(shè)計能力，不斷完善設(shè)計思路，達到學(xué)以致用的目的。參考資料1 潘松著.eda技術(shù)實用教程(第二版). 北京：科學(xué)出版社,2005.2 宋嘉玉，孫麗霞著eda實用技術(shù)北京：人民郵電出版社，2006.12 3 齊洪喜，陸穎著vhdl電路設(shè)計實用技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社，2004.54 劉艷萍，高振斌著，李志軍eda實用技術(shù)及應(yīng)用北京：國防工業(yè)出版社,2006.15 章彬宏著eda應(yīng)用技術(shù)北京：北京理工大學(xué)出版社，2007