EDA課程設(shè)計出租車自動計費器

1、. . . 課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： EDA課程設(shè)計 專 業(yè) 班 級 ： 電科1002班 學(xué) 生 姓 名 ：XXX 學(xué)號 ： 2010483602XX 指 導(dǎo) 教 師 ： XXX 課程設(shè)計時間：2013-2-252013-3-8電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生XXX專業(yè)班級電科1002班學(xué)號2010483602XX題目出租車自動計價器設(shè)計課題性質(zhì)A課題來源D指導(dǎo)教師王勝軒同組主要容設(shè)計一個出租車計價器，該計價器計費系統(tǒng)要求：行程3公里，且等待累計時間3分鐘，起步費10元；3公里以外以每公里1.6元計費，等待累計時間3分鐘外以每分鐘1.5元計費。并能顯示行駛公里數(shù)、等待累計時間、總費

2、用。設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）計價圍：0999.9元 計價分辨率：0.1元（2）計程圍：099公里 計程分辨率：1公里（3）計時圍：059分 計時分辨率：1分任務(wù)要求（1） 制定完整地設(shè)計方案，結(jié)合框圖進(jìn)行說明。（2） 給出主要模塊的VHDL程序。（3） 如有可能，在實驗箱上進(jìn)行下載驗證。（4） 給出完整地設(shè)計報告。參考文獻(xiàn)（1）黃智偉. FPGA系統(tǒng)設(shè)計與實踐 電子工業(yè) 2005.1（2）焦素敏. EDA課程設(shè)計指導(dǎo)書 工業(yè)大學(xué) 2008.2（3）焦素敏. EDA應(yīng)用技術(shù) 清華大學(xué) 2005.4審查意見指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字：慶輝 2013年 2月 25日一、 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個出

3、租車計價器：計費包括起步價、行車?yán)锍逃嬞M、等待時間計費3部分。用3位數(shù)碼管顯示金額，最大值為999.9元，最小計價單元為0.1元；行程3公里，且等待時間累計3分鐘，起步價10元，超過3公里，以每公里1.6元計費，等待時間單價為每分鐘1.5元；用兩位數(shù)碼管顯示總里程，最大值為99公里用兩位數(shù)碼管顯示等待時間，最大值為59min。 二、設(shè)計原理與總體框圖出租車自動計費器分為分頻模塊、控制模塊、計量模塊、計費模塊、譯碼和顯示模塊。 A）、設(shè)計原理：（1）分頻模塊分頻模塊對頻率為240HZ的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到的頻率為16HZ、15HZ、和1HZ的3種頻率。該模塊產(chǎn)生頻率信號用于計費，每個脈沖為0.

4、1元計費控制，其中15Hz信號為1.5元的計費控制，16Hz信號為1.6元計費控制。 （2）計量控制模塊 計量控制模塊式出租車自動計費器系統(tǒng)的主體部分，該模塊主要完成等待計時功能、計價功能、計程功能，同時產(chǎn)生3分鐘的等待計時使能控制信號en1、行程3公里外的使能控制信號en0。其中計價功能主要完成的任務(wù)是：行程3公里且等待累計時間在3分鐘起步價為10元3公里以外每公里1.6元計費，等待時間3分鐘以外每分鐘1.5元計費。計時功能主要完成的任務(wù)是：計算乘客的等待累計時間，計時器的量程為59分，滿量程自動歸零。計程主要完成的任務(wù)是：計算乘客所行駛的公里數(shù)，計價器的量程為99公里，滿量程自動歸零。（3

5、）譯碼顯示模塊該模塊利用實驗板上的譯碼器和數(shù)碼管分別將輸出的計費數(shù)據(jù)（4位BCD碼）、計時數(shù)據(jù)（2位BCD碼）和計程數(shù)據(jù)（2位BCD碼）顯示輸出。其中計費數(shù)據(jù)最后以百元、十元、元、叫、角為單位對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為999.9元；計時數(shù)據(jù)最后送至以分為單位對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為59s；計程數(shù)據(jù)最后送至以公里為單位的數(shù)碼管上顯示，最大公里為99公里。B）、總體框圖： 根據(jù)層次化設(shè)計理論將該問題自頂向下可分為分頻模塊、計量模塊、控制模塊、譯碼和顯示模塊各模塊功能如下：三、程序設(shè)計與編譯仿真1）、分頻模塊：對頻率為240HZ的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到的頻率為16HZ、15HZ、和1HZ的

6、3種頻率。程序如下：library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity fp is port ( clk :in std_logic; q16: out std_logic; -頻率為16的時鐘 q15: out std_logic; -頻率為15的時鐘 q1: out std_logic); -頻率為1的時鐘 end fp; architecture of fp is begin process(clk) variable

7、 cout16:integer range 0 to 14; variable cout15:integer range 0 to 15; variable cout1:integer range 0 to 239; begin if (clk'event and clk='1') then if cout16=14 -240hz分頻為16hz then cout16:=0;q16<='1' else cout16:=cout16+1;q16<='0' end if; if cout15=15 -240hz分頻為15hz th

8、en cout15:=0;q15<='1' else cout15:=cout15+1;q15<='0' end if; if cout1=239 -240hz分頻為1hz then cout1:=0;q1<='1' else cout1:=cout1+1;q1<='0' end if; end if; end process; end ;仿真波形：2）計量模塊：該模塊主要完成等待計時功能、計價功能、計程功能，同時產(chǎn)生3分鐘的等待計時使能控制信號en1、行程3公里外的使能控制信號en0。以與進(jìn)行滿量程清零。

9、library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity jiliang is port( s: in std_logic; -計量開始信號 fin: in std_logic; - 計量路程的信號 stop: in std_logic; -等待信號 clk1: in std_logic; -計量驅(qū)動信號 en1,en0: buffer std_logic; -計量控制信號 k1,k0: buffer std_logic_vec

10、tor(3 downto 0); -路程的計量 m1,m0: buffer std_logic_vector(3 downto 0); -時間的計量 end jiliang; architecture rt2 of jiliang is signal w:integer range 0 to 59; begin process(clk1) begin if (clk1'event and clk1='1') then -驅(qū)動信號發(fā)揮作用 if s='0' then w<=0;en1<='0'en0<='0'

11、;m1<="0000"m0<="0000"k1<="0000"k0<="0000" -初始化值 elsif stop='1' then -等待信號為高時間控制信號開始計時 if w=59 then w<=0; if m0="1001" then m0<="0000" if m1="0101" then m1<="0000" else m1<=m1+1; end if; el

12、se m0<=m0+1; end if; -計時 if m1&m0>"00000010"then en1<='1' -當(dāng)時間大于3min時使能信號 en1開始使能 else en1<='0' end if; else w<=w+1;en1<='0' end if; elsif fin='1' then if k0="1001" then k0<="0000" if k1="1001" then k1&l

13、t;="0000" else k1<=k1+1; end if; else k0<=k0+1; end if; -記路程 if k1&k0>"00000010" then en0<='1' -當(dāng)路程大于3km時使能信號 en0開始發(fā)揮作用 else en0<='0' end if; else en1<='0'en0<='0' end if; end if; end process; end rt2;仿真波形：3）、控制模塊：該模塊主要進(jìn)行時間

14、和里程的切換。library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity kongzhi is port(ent0,ent1:in std_logic; -輸入的使能選擇信號 clk_in1:in std_logic; -輸入脈沖 clk_in2:in std_logic; -輸入脈沖 clk_out:out std_logic); -輸出脈沖 end kongzhi; architecture rt4 of kongzhi is

15、 begin process(ent0,ent1)begin if ent0='1' then -根據(jù)條件選擇所需的通道 clk_out<=clk_in1; elsif ent1='1' then clk_out<=clk_in2; end if; end process; end rt4;仿真波形：4）、計費模塊： 該程序主要進(jìn)行起步價設(shè)置，和計費功能。library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNE

16、D.ALL; entity jifei is port(clk2:in std_logic; -計費驅(qū)動信號 start: in std_logic; -計費開始信號 c0,c1,c2,c3: buffer std_logic_vector(3 downto 0);-費用顯示信號 end jifei; architecture rt3 of jifei is begin process(clk2,start) begin if start='0' then c3<="0000"c2<="0001"c1<="00

17、00"c0<="0000" elsif (clk2'event and clk2='1') then if c0="1001" then c0<="0000" if c1="1001" then c1<="0000" if c2="1001" then c2<="0000" if c3="1001" then c3<="0000"-計費功能 else c

18、3<=c3+1; end if; else c2<=c2+1; end if; else c1<=c1+1; end if; else c0<=c0+1; end if; end if; end process; endrt3;仿真波形：5）、譯碼顯示模塊:譯碼顯示模塊是應(yīng)用實驗工具箱上的自帶的硬件電路顯示譯碼。6）頂層原理圖：仿真波形：五、 硬件調(diào)試與結(jié)果分析在MAX+plus II中對頂層文件進(jìn)行編輯、編譯、綜合、適配和仿真。選擇實驗電路結(jié)構(gòu)NO.5，進(jìn)行引腳鎖定，CLK接到CLOCK0上，開始計費鍵START鎖定到鍵3（PIO0）上，里程控制信號FIN鎖定到鍵2（PIO1）上，等待時間控制信號鎖定到鍵1（PIO）上。計費輸出信號c0,c1,c2,c3分別鎖定到PIO31PIO28, PIO27PIO24, PIO23PIO20, PIO19PIO16上；時間輸出信號M1,M0分別鎖定到PIO39PIO36,PIO35PIO32上；里程輸出信號K1，K0分別鎖定到PIO47PIO44, PIO43PIO40上。仿真后下載到硬件實驗箱的電路上，選擇圖NO.5