出租車設計報告(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 設計名稱： 專業(yè)軟件應用綜合設計報告 題 目： 基于FPGA的出租車計價設計 年 級： 2013級 學生姓名： 學 號： 26 專 業(yè)： 電子信息工程 指導教師： 日期： 2015年 12 月 28 日專業(yè)軟件應用綜合設計報告 專心-專注-專業(yè)摘要利用FPGA設計出滿足出租車不同計費需求的計費器，去滿足當?shù)爻鲎廛嚨挠嬞M需求。在這里我們用QuartusII9.0軟件進行仿真模擬實現(xiàn)，所用的編程語言是VHDL File。這個課題在實現(xiàn)計費功能的同時，也解決了傳統(tǒng)出租車計費器系統(tǒng)的不足。出租車的需求不斷的增大，因此，出租車計費器的需求也將不斷增大，計程車的服務也顯得越來越

2、重要，因此出租車計費器也就應運而生了。 關鍵詞FPGA；計費器；Quartus9.0；VHDL File語言目錄 第1章 前言1.1發(fā)展概括與設計背景伴隨中國經(jīng)濟的騰飛，城市化的進程也隨之加快。雖然人們出行的選擇趨于多樣化，但是出租車作為一種重要的交通工具，也為很多人作為出行的選擇。大城市里出租車已經(jīng)相當普及，但是在中小城市出租車依然處于快速發(fā)展的階段。出租車的計費方式也在發(fā)生變化，由只能顯示里程的方式變?yōu)楝F(xiàn)在的自主計費和打印發(fā)票及語音提示的智能化方式；根據(jù)出租車行業(yè)的發(fā)展需求，國內(nèi)許多生產(chǎn)廠商也制造出不同類型的計價器，傳統(tǒng)的出租車計費器經(jīng)過十幾年的使用，在穩(wěn)定性，成本等方面都具有一定的優(yōu)勢。

3、利用FPGA設計出滿足出租車不同計費需求的計費器，去滿足當?shù)爻鲎廛嚨挠嬞M需求。這個課題在實現(xiàn)計費功能的同時，也解決了傳統(tǒng)出租車計費器系統(tǒng)的不足。出租車的需求不斷的增大，因此，出租車計費器的需求也將不斷增大，計程車的服務也顯得越來越重要，因此出租車計費器也就應運而生了。第2章設計目標與主體2.1設計目標1. 實現(xiàn)計費功能。按行駛里程計費，起步價為6.00元，并在車行駛3km后按1.2元/km計費，當計費器達到或超過20元時，每千米加收50%的車費，車停止和暫停時不計費；2. 現(xiàn)場模擬汽車的起動、停止、暫停和換擋等狀態(tài)；3. 設計數(shù)碼管動態(tài)掃描電路，將車費和路程顯示出來，各有兩位小數(shù)。2.2設計主

4、體假設出租車有啟動鍵、停止鍵、暫停鍵和檔位鍵。啟動鍵為脈沖觸發(fā)信號，當它為一個脈沖是，表示汽車已啟動，并根據(jù)車速的選擇和基本車速發(fā)出相應頻率的脈沖（計費脈沖）實現(xiàn)車費和路程的計數(shù)，同時車費顯示起步價；當停止鍵為高電平時，表示汽車熄火，同時停止發(fā)出脈沖，此時車費和路程計數(shù)清零；當暫停鍵為高電平時，表示汽車暫停并停止發(fā)出脈沖，此時車費和路程計數(shù)暫停；檔位鍵用來改變車速，不同檔位對應著不同的車速，同時路程計數(shù)的速度也不同。首先設計taxi計費模塊，實現(xiàn)計費功能。起步價為6.00元，并在車行駛3km后按1.2元/km計費，當計費器達到或超過20元時，每千米加收50%的車費，車停止和暫停時不計費。其次將

5、輸出的費用和路程作為輸入，給decoder模塊，完成數(shù)碼管顯示功能，并且對小數(shù)點等做出明確定義。2.3系統(tǒng)框圖出租車計費器可分為兩大模塊，即控制模塊和譯碼顯示模塊，系統(tǒng)框圖如圖2.3所示，控制模塊實現(xiàn)了計費和路程的技術，并且通過不同的檔位控制車速。譯碼顯示模塊實現(xiàn)了十進制到4位十進制的轉換，以及車費和路程的顯示。控制模塊計費時鐘顯示模塊檔位起動暫停停止圖2.3 出租車計費器系統(tǒng)框圖第3章 主體電路與波形仿真3.1兩個模塊生成符號文件電路符號，其中clk為計費時鐘脈沖信號輸入端，clk20MHZ為譯碼高頻時鐘信號輸入端，start為汽車啟動鍵，stop為汽車停止鍵，pause為汽車暫停鍵，spe

6、ed【1.0】為檔位鍵，scan【7.0】為數(shù)碼管地址選擇信號輸出端，seg7【6.0】為7段顯示控制信號輸出端，dp為小數(shù)點信號輸出端。 圖3.1.1 taxi模塊生成符號文件 圖3.1.2 decoder模塊生成符號文件3.2對taxi模塊進行波形仿真觀察到的現(xiàn)象對控制模塊taxi進行仿真后得到的功能仿真結果如圖3.2所示。觀察波形可知，當起動鍵（start）為一個脈沖時，表示汽車已起動，車費money顯示起步價6.00元，同時路程distance隨著計費脈沖開始計數(shù)；當停止鍵（stop）為1時，表示汽車熄火停止，車費money和路程distance均為0；當暫停鍵（pause）為1時，車

7、費和路程停止計數(shù)；當檔位鍵分別取0、2、3時路程的計數(shù)逐漸加快，表示車速逐漸加快。 圖3.2 taxi模塊波形仿真3.3對decoder模塊進行波形仿真觀察到的現(xiàn)象將掃描數(shù)碼管的分頻系數(shù)改小后對譯碼顯示模塊decoder的功能仿真結果如圖3.3所示。進行譯碼的時鐘頻率必須比計費的時鐘高得多才能實時顯示出車費和路程的變化，這里直接采用晶振時鐘20MHz即可。 圖3.3 decoder模塊波形仿真3.4整機電路的連接連接整機電路我們是通過前面生成的taxi模塊和decoder模塊進行搭接電路的，其電路如圖3.4所示。整機電路的搭接與實現(xiàn)，讓我們更加具體和直觀的看到我們對出租車計價器的仿真效果。更好

8、的證明了仿真與實物很接近。 圖3.4 整機電路圖第4章程序的設計4.1 taxi模塊程序 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity taxi isport(clk:in std_logic;-計費時鐘 start:in std_logic;-汽車起動 stop:in std_logic;-汽車停止 pause:in std_logic;-汽車暫停 speedup:in std_logic_vector(1 downto 0);-檔位（4個檔位） money:out intege

9、r range 0 to 8000;-車費 distance:out integer range 0 to 8000);-路程end;architecture one of taxi isbeginprocess(clk,start,stop,pause,speedup) variable money_reg,distance_reg:integer range 0 to 8000;-車費和路程的寄存器 variable num:integer range 0 to 9;-控制車速的計數(shù)器 variable dis:integer range 0 to 100;-千米計數(shù)器 variable

10、d:std_logic;-千米標志位beginif stop='1'then-汽車停止，計費和路程清零 money_reg:=0; distance_reg:=0; dis:=0; num:=0;elsif start='1'then-汽車起動后，起步價為6元 money_reg:=600; distance_reg:=0; dis:=0; num:=0;elsif clk'event and clk='1'then if start='0'and speedup="00"and pause='

11、0' and stop='0'then-1檔 if num=9 then num:=0; distance_reg:=distance_reg+1; dis:=dis+1; else num:=num+1; end if; elsif start='0'and speedup="01"and pause='0' and stop='0'then-2檔 if num=9 then num:=0; distance_reg:=distance_reg+2; dis:=dis+2; else num:=num

12、+1; end if; elsif start='0'and speedup="10"and pause='0' and stop='0'then-3檔 if num=9 then num:=0; distance_reg:=distance_reg+5; dis:=dis+5; else num:=num+1; end if; elsif start='0'and speedup="11"and pause='0' and stop='0'then-4檔 d

13、istance_reg:=distance_reg+1; dis:=dis+1; end if; if dis>=100 then d:='1' dis:=0; else d:='0' end if; if distance_reg>=300 then-如果超過3km按1.2元/千米計算 if money_reg<2000 and d='1'then money_reg:=money_reg+120; elsif money_reg>=2000 and d='1'then money_reg:=money_

14、reg+180;-當計費器達到20元，每千米加收50%的車費 end if; end if; end if; money<=money_reg; distance<=distance_reg; end process; end;4.2 decoder模塊程序 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity decoder isport(clk20mhz:in std_logic;-系統(tǒng)時鐘20MHZ money_in:in integer range 0 to 8000;

15、-車費 distance_in:in integer range 0 to 8000;-路程 scan:out std_logic_vector(7 downto 0);-數(shù)碼管地址選擇信號 seg7:out std_logic_vector(6 downto 0);-7段顯示控制信號（abcdefg） dp:out std_logic);-小數(shù)點end;architecture one of decoder issignal clk1khz:std_logic;-1KHZ的分頻時鐘，用于掃描數(shù)碼管地址signal data:std_logic_vector(3 downto 0);signa

16、l m_one,m_ten,m_hun,m_tho:std_logic_vector(3 downto 0);-錢數(shù)的4位十進制表示signal d_one,d_ten,d_hun,d_tho:std_logic_vector(3 downto 0);-路程的4位十進制表示begin-1KHZ分頻，用于掃描數(shù)碼管地址-process(clk20mhz)variable count:integer range 0 to 9999;beginif clk20mhz'event and clk20mhz='1'then if count=9999 then clk1khz&l

17、t;=not clk1khz;count:=0; else count:=count+1; end if;end if;end process;-將車費的十進制數(shù)轉化為4位十進制數(shù)-process(clk20mhz,money_in) variable comb1:integer range 0 to 8000; variable comb1_a,comb1_b,comb1_c,comb1_d:std_logic_vector(3 downto 0);beginif clk20mhz'event and clk20mhz='1'then if comb1<mone

18、y_in then if comb1_a=9 and comb1_b=9 and comb1_c=9 then comb1_a:="0000" comb1_b:="0000" comb1_c:="0000" comb1_d:=comb1_d+1; comb1:=comb1+1; elsif comb1_a=9 and comb1_b=9 then comb1_a:="0000" comb1_b:="0000" comb1_c:=comb1_c+1; comb1:=comb1+1; elsif c

19、omb1_a=9 then comb1_a:="0000" comb1_b:=comb1_b+1; comb1:=comb1+1; else comb1_a:=comb1_a+1; comb1:=comb1+1; end if; elsif comb1=money_in then m_one<=comb1_a; m_ten<=comb1_b; m_hun<=comb1_c; m_tho<=comb1_d; elsif comb1>money_in then comb1_a:="0000" comb1_b:="000

20、0" comb1_c:="0000" comb1_d:="0000" comb1:=0; end if;end if;end process;-將路程的十進制轉化為4位十進制數(shù)-process(clk20mhz,distance_in) variable comb2:integer range 0 to 8000; variable comb2_a,comb2_b,comb2_c,comb2_d:std_logic_vector(3 downto 0);beginif clk20mhz'event and clk20mhz='1

21、'then if comb2<distance_in then if comb2_a=9 and comb2_b=9 and comb2_c=9 then comb2_a:="0000" comb2_b:="0000" comb2_c:="0000" comb2_d:=comb2_d+1; comb2:=comb2+1; elsif comb2_a=9 and comb2_b=9 then comb2_a:="0000" comb2_b:="0000" comb2_c:=comb2

22、_c+1; comb2:=comb2+1; elsif comb2_a=9 then comb2_a:="0000" comb2_b:=comb2_b+1; comb2:=comb2+1; else comb2_a:=comb2_a+1; comb2:=comb2+1; end if;elsif comb2=distance_in then d_one<=comb2_a; d_ten<=comb2_b; d_hun<=comb2_c; d_tho<=comb2_d;elsif comb2>distance_in then comb2_a:=&q

23、uot;0000" comb2_b:="0000" comb2_c:="0000" comb2_d:="0000" comb2:=0; end if;end if;end process;-數(shù)碼管動態(tài)掃描process(clk1khz,m_one,m_ten,m_hun,m_tho,d_one,d_ten,d_hun,d_tho)variable cnt:std_logic_vector(2 downto 0);beginif clk1khz'event and clk1khz='1'then cnt

24、:=cnt+1;end if;case cnt is when"000"=>data<=m_one;dp<='0'scan<="" when"001"=>data<=m_ten;dp<='0'scan<="" when"010"=>data<=m_hun;dp<='1'scan<="" when"011"=>data<=m_t

25、ho;dp<='0'scan<="" when"100"=>data<=d_one;dp<='0'scan<="" when"101"=>data<=d_ten;dp<='0'scan<="" when"110"=>data<=d_hun;dp<='1'scan<="" when"111"=>data<=d_tho;dp<='0'scan<=""end case;end process;-7段譯碼-process(data)begincase data is when"0000"=>seg7<="" when"0001"=>seg7<="" when"0010"=>seg7<=""