出租車系統(tǒng)設(shè)計

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流出租車系統(tǒng)設(shè)計.精品文檔.出租車計費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計功能分析本設(shè)計主要介紹了出租車計費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計思路和過程，并給出了所涉及的相關(guān)知識的詳細(xì)介紹。EDA技術(shù)應(yīng)用，單片機(jī)的功能及應(yīng)用，傳感器檢測技術(shù)，VHDL編程語言及匯編語言程序，顯示系統(tǒng)設(shè)計及按鍵控制，目前，普遍的出租車計費(fèi)器僅僅具有時鐘，起步價，里程計費(fèi)，等待計費(fèi)及顯示幾個功能。其發(fā)展前景是可觀的，將來的產(chǎn)品除具有這些功能外，另外還可增加如下功能：防作弊功能，IC卡付費(fèi)：顧客能在制定點(diǎn)購買一定額度的顧客IC卡，乘車后可用IC卡付帳，付帳是否成功有相應(yīng)的提示。車主可定期將總營業(yè)額寫入車主IC卡中，并據(jù)

2、此IC卡向所屬公司領(lǐng)取報酬。車票資料打?。侯櫩透顿M(fèi)后可打印發(fā)票，打印內(nèi)容包括車主信息和車費(fèi)信息等?？纱蛴≤囍骺偁I業(yè)額信息。語音播報：當(dāng)乘客上車時，可自動問候乘客，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地，自動播報乘車費(fèi)用并禮貌再見，表達(dá)希望下次乘坐的意思。增加的這些功能將會更好地為乘客服務(wù)。計費(fèi)及顯示 里程，即汽車行程里程，用四位數(shù)字顯示，顯示方式為XXX.X，單位為，精確到0.1。 單價，即里程單價，用三位數(shù)字顯示，顯示方式為X.XX，單價為元/，根據(jù)每天不同的時間段有兩種情況：當(dāng)時間段為06：0023：00時單價為1.4元/，其他時間段內(nèi)單價為1.80元/。 等候時間，用四位數(shù)字顯示分鐘和秒，顯示方式為XX：XX，等

3、候的定義是：當(dāng)汽車行駛速度小于或等于12/h時為等候。在等候時間大于1小時的情況下，可以不顯示等候時間，但必須對等候時間進(jìn)行統(tǒng)計計算。 等候單價，等候單價有兩種情況：在等候時間小于1小時的情況下，等候單價為1元每5分鐘；在等候時間大于1小時的情況下，等候單價為20元每小時。 費(fèi)用的計算，出租車的起價為5.00元，當(dāng)里程小于2時，按起價計算費(fèi)用；當(dāng)里程大于2時按下式計算費(fèi)用：費(fèi)用=里程*里程單價+等候時間*等候單價。 費(fèi)用的顯示，用五位數(shù)字顯示，顯示方式為XXX.XX，單價為元。時鐘及顯示 當(dāng)出租車在通常運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)能顯示當(dāng)前的時間，在汽車熄火的情況下，時鐘必須正常運(yùn)行，但是可以不顯示時鐘.計

4、費(fèi)開始提示 當(dāng)出租車載上乘客并起步后，將空車指示牌扳倒時，空車指示牌里的指示燈熄滅，并有語音或燈光提示信號。功能模塊設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，將整個測控FPGA系統(tǒng)CZJFXT分為七個模塊，它們分別是：分頻器模塊FPQ，等待判別模塊DDPB，里程計算模塊LCJS，里程計費(fèi)模塊LCJF，等待計時模塊DDJS，等待計費(fèi)模塊DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊SCXZ。分頻器模塊FPQ：將外部時鐘信號SCLK（設(shè)計時假設(shè)為1024HZ）經(jīng)過適當(dāng)分頻后，產(chǎn)生1HZ的系統(tǒng)工作用基準(zhǔn)時鐘信號CLK1HZ，供給系統(tǒng)中的有關(guān)模塊計時用。等待判別模塊DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號WCLK和分頻器產(chǎn)生的基準(zhǔn)時鐘信號CLK

5、1HZ，計算單位時間里WCLK的脈沖個數(shù)（每產(chǎn)生1000個脈沖信號，即每米產(chǎn)生1個脈沖信號），亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標(biāo)志信號DDBZ。當(dāng)速度大于12/H，即速度大于200M/MIN時，出租車處于運(yùn)行狀態(tài)，這時等待標(biāo)志DDBZ=0；當(dāng)速度小于等于12/H，即速度小于等于200M/MIN時，出租車處于等待狀態(tài)，這時等待標(biāo)志DDBZ=1。該模塊的VHDL程序設(shè)計可分為三個進(jìn)程：60S周期性跳變信號產(chǎn)生進(jìn)程，每分鐘行駛距離計算進(jìn)程，等待標(biāo)志判別進(jìn)程。等待標(biāo)志判別進(jìn)程就是比較每分鐘WCLK脈沖個數(shù)與等待狀態(tài)WCLK脈沖臨界個數(shù)200的大小，從而確定DDBZ的賦值。里

6、程計算模塊LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號WCLK和等待標(biāo)志DDBZ，對出租車行駛的里程數(shù)XSLC進(jìn)行計算，同時發(fā)出里程標(biāo)志信號LCBZ和里程計費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ。如果LCBZ=1，說明行駛距離超過2，里程計費(fèi)啟動；如果LCBZ=0，說明沒超過2，按起價計費(fèi)，每行駛1應(yīng)計費(fèi)1次，并且計費(fèi)的啟動信號應(yīng)是某一時刻，因此每行駛1，計費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ應(yīng)跳變1次。該模塊的VHDL程序設(shè)計可分為兩個進(jìn)程：里程計算及標(biāo)志產(chǎn)生進(jìn)程，產(chǎn)生計費(fèi)信號進(jìn)程。產(chǎn)生計費(fèi)信號進(jìn)程就是每行駛10百米（即1）JFBZ由低電平0變?yōu)?，經(jīng)過一個系統(tǒng)時鐘周期后JFBZ又回復(fù)到低電平0，里程計費(fèi)模塊LCJF就是在JFBZ脈沖信號的

7、上升沿到來時進(jìn)行計費(fèi)的加法操作。里程計費(fèi)模塊LCJF：在計費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ，等待標(biāo)志信號DDBZ，里程標(biāo)志信號LCBZ和時段標(biāo)志信號SDBZ等信號的控制下，計算行駛里程超過2以上里程的費(fèi)用LCFY。該模塊的VHDL程序是通過由多個條件控制的加法進(jìn)程來完成里程計費(fèi)的，里程計費(fèi)的條件是在DDBZ=0，并且在JFBZ的上升沿根據(jù)SDBZ分別進(jìn)行加法計費(fèi)操作。當(dāng)SDBZ=1時，表示在06：0023：00時段，其單價SD1為1.4元/；當(dāng)SDBZ=0時，表示其他時段，其單價SD2為1.8元/。如果LCBZ=1，說明行駛距離超過2，里程計費(fèi)啟動；如果LCBZ=0，說明沒超過2，按起價計費(fèi)。等待計時模塊D

8、DJS：在等待標(biāo)志信號DDBZ和基準(zhǔn)時鐘信號CLK1HZ的控制下，進(jìn)行等待時間DDSJ的計算，其中DDSJ的低8位表示等待時間的秒數(shù)，DDSJ的高8位表示等待時間的分鐘數(shù)，同時根據(jù)等待時間的長短發(fā)出一個熄燈標(biāo)志信號XDBZ。當(dāng)?shù)却龝r間小于等于1小時，XDBZ=0，等待時間顯示燈亮；當(dāng)?shù)却龝r間大于1小時，XDBZ=1，等待時間顯示不亮。該模塊的VHDL程序是通過一個多層嵌套的加法進(jìn)程來完成等待計時的。等待計費(fèi)模塊DDJF：在等待標(biāo)志信號DDBZ和熄燈標(biāo)志信號XDBZ控制下，進(jìn)行等待費(fèi)用DDFY的計費(fèi)操作。該模塊的VHDL程序包括兩個進(jìn)程：60S周期性跳變信號產(chǎn)生進(jìn)程，等待費(fèi)用計算進(jìn)程。等待費(fèi)用計

9、算的條件是在DDBZ=1并且在60S周期性跳變信號T60S的上升沿，根據(jù)XDBZ分別進(jìn)行加法計費(fèi)操作。當(dāng)DDBZ=1且XDBZ=0時，按1元/5分鐘，即20分/分鐘計費(fèi)；當(dāng)DDBZ=0且XDBZ=1時，按20元/小時，即33分/分鐘計費(fèi)。輸出數(shù)據(jù)選擇模塊SCXZ：根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸選擇控制信號SEL，選擇有關(guān)計算處理結(jié)果傳輸給單片機(jī)。硬件電路設(shè)計1.1 系統(tǒng)組成以CPLD/FPGA為主體，設(shè)計并制作一臺出租車計費(fèi)系統(tǒng)，系統(tǒng)的方框圖如圖14.1所示。圖1.1 出租車計費(fèi)系統(tǒng)方框圖1.1.1計費(fèi)及顯示 (1) 里程，即汽車行駛里程，用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX.X”，單位為km，精確到

10、0.1 km。 (2) 單價，即里程單價，用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“X.XX”，單價為元/km，根據(jù)每天不同的時間段有兩種情況：當(dāng)時間段為06:0023:00時單價為1.40元/km，其他時間段內(nèi)單價為1.80元/km。 (3) 等候時間，用四位數(shù)字顯示分鐘和秒，顯示方式為“XX:XX”，等候的定義是：當(dāng)汽車行駛速度小于或等于12 km/h時為“等候”。 (4) 等候單價，等候單價有兩種情況：在等候時間小于1小時的情況下，等候單價為1元每5分鐘；在等候時間大于1小時的情況下，等候單價為20元每小時。(5) 費(fèi)用的計算，出租車的起價為5.00元，當(dāng)里程小于2 km時，按起價計算費(fèi)用；當(dāng)里程大于

11、2 km時按下式計算費(fèi)用： 費(fèi)用=里程里程單價+等候時間等候單價 (6) 費(fèi)用的顯示，用五位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX.XX”，單價為元。1.1.2 時鐘及顯示 當(dāng)出租車在常運(yùn)狀態(tài)下，應(yīng)能顯示當(dāng)前的時間。在汽車熄火的情況下，時鐘必須正常運(yùn)行，但是可以不顯示時鐘。1.1.3 計費(fèi)開始提示 當(dāng)出租車載上乘客并起步后，將空車指示牌扳倒時，空車指示牌里的指示燈熄滅，并有語音或燈光提示信號。1.2 系統(tǒng)設(shè)計方案 1.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 本系統(tǒng)擬采用單片機(jī)和FPGA的結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)的主體設(shè)計，系統(tǒng)原理框圖如圖1.2所示。圖1.2 出租車計費(fèi)系統(tǒng)總體原理框圖1.2.2 測控FPGA的VHDL程序設(shè)計

12、根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，我們可將整個測控FPGA系統(tǒng)CZJFXT分為七個模塊，它們分別是：分頻器模塊FPQ，等待判別模塊DDPB，里程計算模塊LCJS，里程計費(fèi)模塊LCJF，等待計時模塊DDJS，等待計費(fèi)模塊DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊SCXZ。其內(nèi)部組成原理圖如圖1.3所示。 分頻器模塊FPQ：將外部時鐘信號SCLK(設(shè)計時假設(shè)為200 Hz)經(jīng)過適當(dāng)分頻后，產(chǎn)生1 Hz的系統(tǒng)工作用基準(zhǔn)時鐘信號CLK1HZ，供系統(tǒng)中的有關(guān)模塊計時用。等待判別模塊DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號WCLK和分頻器產(chǎn)生的基準(zhǔn)時鐘信號CLK1HZ，計算單位時間里WCLK的脈沖個數(shù)(每km產(chǎn)生1000個脈沖信號，即每米產(chǎn)生

13、1個脈沖信號)，亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標(biāo)志信號DDBZ。 里程計算模塊LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號WCLK和等待標(biāo)志DDBZ，對出租車行駛的里程數(shù)XSLC進(jìn)行計算，同時發(fā)出里程標(biāo)志信號LCBZ和里程計費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ。里程計費(fèi)模塊LCJF：在計費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ、等待標(biāo)志信號DDBZ、里程標(biāo)志信號LCBZ和時段標(biāo)志信號XDBZ等信號的控制下，計算行駛里程超過2 km以上里程的費(fèi)用LCFY。 等待計時模塊DDJS：在等待標(biāo)志信號DDBZ和基準(zhǔn)時鐘信號CLK1HZ的控制下，進(jìn)行等待時間DDSJ的計算，其中DDSJ的低8位表示等待時間的秒數(shù)，DDSJ的高8

14、位表示等待時間的分鐘數(shù)，同時根據(jù)等待時間的長短發(fā)出一個熄燈標(biāo)志信號XDBZ。等待計費(fèi)模塊DDJF：在等待標(biāo)志信號DDBZ和熄燈標(biāo)志信號XDBZ控制下，進(jìn)行等待費(fèi)用DDFY的計費(fèi)操作。 輸出數(shù)據(jù)選擇模塊SCXZ ：根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸選擇控制信號SEL，選擇有關(guān)計算處理結(jié)果傳輸給單片機(jī)。SEL與被傳送數(shù)據(jù)的具體關(guān)系如表1.1所示。表1.1 SEL與被傳送數(shù)據(jù)的關(guān)系列表1.2.3 單片機(jī)控制程序設(shè)計 單片機(jī)模塊包括單片機(jī)AT89C51及其控制的顯示和鍵盤系統(tǒng)，控制口如圖1.3（略 ）所示。 AT89C51對FPGA的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，計算出用車總費(fèi)用并送顯示系統(tǒng)顯示，同時它接收鍵盤信息并處理顯示切

15、換。系統(tǒng)采用6+1顯示，6個數(shù)碼管作常規(guī)顯示，一個數(shù)碼管作狀態(tài)顯示。按鍵共有5個，分別是功能切換鍵、確定鍵、修改鍵、啟動模擬鍵和空車牌壓下模擬鍵。涉及的主要流程圖如圖1.41.8所示。 圖1.4 主程序流程圖圖1.5 鍵處理流程圖圖1.6 經(jīng)典顯示子程序流程圖 圖1.7 里程顯示子程序流程圖圖1.8 乘車費(fèi)用顯示子程序流程圖程序清單1.3 主 要 源 程 序 14.3.1 主要VHDL源程序 1分頻器模塊FPQ的VHDL源程序 -FPQ.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

16、 USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY FPQ IS PORT(SCLK: IN STD_LOGIC; -SCLK=200 Hz CLK1HZ: OUT STD_LOGIC); -CLK1HZ=1 Hz END ENTITY FPQ; ARCHITECTURE ART OF FPQ IS SIGNAL CNT100: INTEGER RANGE 0 TO 99; SIGNAL CLK1: STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(SCLK)BEGIN IF SCLKEVENT AND SCLK=1 THEN IF CNT100=99 THEN CNT

17、100=0; CLK1=NOT CLK1; ELSE CNT100=CNT100+1; END IF; ELSE CLK1=CLK1; END IF; CLK1HZ=CLK1; END PROCESS; END ARCHITECTURE ART;2等待判別模塊DDPB的VHDL源程序 -DDPB.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY DDPB IS PORT(START,WCLK:IN STD_LOG

18、IC; CLK1HZ:IN STD_LOGIC; DDBZ:OUT STD_LOGIC); END ENTITY DDPB; ARCHITECTURE ART OF DDPB IS SIGNAL T60S:STD_LOGIC; SIGNAL WCLKCOU:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN -產(chǎn)生60 s周期性跳變信號進(jìn)程 PROCESS(START, CLK1HZ) IS VARIABLE CNT60: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN IF START=1 THEN CNT60:=00000000; T60S=0;

19、 ELSIF CLK1HZEVENT AND CLK1HZ=1 THEN IF CNT60=00111100 THEN -CNT60=60 T60S=1; CNT60:=00000000; ELSE CNT60: =CNT60+1; T60S=0; END IF; END IF; END PROCESS ; -每分鐘行駛距離計算進(jìn)程PROCESS(START, WCLK, T60S) IS BEGIN IF START=1 THEN WCLKCOU=00000000; ELSIF WCLKEVENT AND WCLK=1 THEN IF T60S=1 THEN WCLKCOU=00000000

20、; ELSE WCLKCOU=WCLKCOU+1; -距離計算，單位為m END IF; END IF; END PROCESS ; -等待標(biāo)志判別進(jìn)程 PROCESS(WCLKCOU,T60S) IS BEGIN IF T60SEVENT AND T60S=1 THEN IF WCLKCOU=11001000 THEN -WCLKCOU=200 DDBZ=1; -等待 ELSE DDBZ=0; -行駛 END IF; END IF; END PROCESS ;END ARCHITECTURE ART;3里程計算模塊LCJS的VHDL源程序 -LCJS.VHD LIBRARY IEEE; US

21、E IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY LCJS IS PORT(START, DDBZ, WCLK: IN STD_LOGIC; XSLC: OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); LCBZ,JFBZ:OUT STD_LOGIC); END ENTITY LCJS; ARCHITECTURE ART OF LCJS IS SIGNAL BMS:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); SIG

22、NAL BMS1: INTEGER RANGE 0 TO 99999; SIGNAL JFBZ1: STD_LOGIC; BEGIN -里程計算及標(biāo)志產(chǎn)生進(jìn)程PROCESS(START,WCLK)運(yùn)行結(jié)果說明 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試成功后，可將單片機(jī)程序通過編程器固化到單片機(jī)中，并插入到EDA實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)中的單片機(jī)插座上，將VHDL設(shè)計經(jīng)過綜合適配后的網(wǎng)表對CPLD/FPGA進(jìn)行編程下載，輸入相關(guān)的信號，并進(jìn)行有關(guān)性能指標(biāo)的測試，直到滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求為止。 本系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)共設(shè)置了7各數(shù)碼管，其中6個作為常規(guī)顯示，另一個是狀態(tài)顯示，顯示情形如下：當(dāng)狀態(tài)顯示為A時，是當(dāng)前時間顯示，顯示方式為“XX.XX.XX”;當(dāng)狀態(tài)顯示為D時，是里程單價顯示，顯示方式為“X.XX”,單位為元、km;當(dāng)狀態(tài)顯示為L時，是全程里程顯示，顯示方式為“XXX.X”,單位為km;當(dāng)狀態(tài)顯示為F時，是用車費(fèi)用顯示，顯示方式為“XXX.XX”,單位為元；當(dāng)狀態(tài)顯示為H時，是等候時間顯示，顯示方式為“XX.XX”,即分和秒；總 結(jié)經(jīng)過這半個學(xué)期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下做