出租車計費器的設計

電子科技大學成都學院學院標準實驗報告（實驗）課程名稱數(shù)字電路EDA設計與應用姓名亂彈的枇杷學號1240830專業(yè)電氣工程及其自動化指導教師張一、實驗名稱出租車計費器的設計二、實驗目的1、認識出租車計費器的工作原理。2、學會用VHDL語言編寫正確的七段碼管顯示程序。3、數(shù)目掌握用VHDL編寫復雜功能模塊。4、進一步數(shù)目狀態(tài)積在系統(tǒng)設計中的應用。三、實驗原理出租車計費器一般都是按公里計費，平時是起步價xx元（xx元可以行走x公里），爾后再是xx元/公里。因此要達成一個出租車計費器，就要有兩個計數(shù)單位，一個用來計公里，別的一個用來計花費。平時在出租車的輪子上都有傳感器，用來記錄車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，而車輪子的周長是固定的，因此知道了圈數(shù)自然也就知道了里程。在這個實驗中，就要模擬出租車計費器的工作過程，用直流電機模擬出租車輪子，經(jīng)過傳感器，可以獲得電機每轉(zhuǎn)一周輸出一個脈沖波形。結(jié)果的顯示用8個七段碼管，前四個顯示里程，后三個顯示花費。在設計VHDL程序時，第一在復位信號的作用下將所實用到的寄存器進行清零，爾后開始設定到起步價記錄狀態(tài)，在此狀態(tài)時，在起步價規(guī)定的里程里都素來顯示起步價，直到行程高出起步價規(guī)定的里程時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到每公里計費狀態(tài)，此時每增添一公里，計費器增添相應的花費。為了便于顯示，在編寫過程中的數(shù)據(jù)用BCD碼來顯示，這樣就不存在數(shù)據(jù)格式變換的問題。比方表示一個三位數(shù)，那么就分別用四位二進制碼來表示，當個位數(shù)字累加大于9時，將其清零，同時十位數(shù)字加1，依此類推。四、實驗內(nèi)容本實驗要達成的任務就是設計一個簡單的出租車計費器，要求是起步價3元，準行1公里，今后1元/公里。顯示部分的七段碼管掃描時鐘選擇時鐘模塊的1KHz，電機模塊的跳線選擇GND端，這樣經(jīng)過旋鈕電機模塊的電位器，即可達到控制電機轉(zhuǎn)速的目的。別的用按鍵模塊的S1來作為整個系統(tǒng)的復位按鈕，每復位一次，計費器從頭開始計費。直流電機用來模擬出租車的車輪子，沒轉(zhuǎn)動一圈以為是行走1米，因此每旋轉(zhuǎn)1000圈，以為車子前進1公里。系統(tǒng)設計是需要檢測電機的轉(zhuǎn)動狀況，每轉(zhuǎn)一周，計米計數(shù)器增添1。七段碼管顯示要求為前4個顯示里程，后3個顯示花費。實驗中所用端口管腳分配關系以下：端口名使用模塊信號CLK數(shù)字信號源MOTOR直流電機模塊RST按鍵開關S1DISPLAY0數(shù)碼管A段DISPLAY1數(shù)碼管B段DISPLAY2數(shù)碼管C段DISPLAY3數(shù)碼管D段DISPLAY4數(shù)碼管E段DISPLAY5數(shù)碼管F段DISPLAY6數(shù)碼管G段SEG-SEL0位選DEL0SEG-SEL1位選DEL1SEG-SEL2位選DEL2

對應FPGA管腳說明C13時鐘為1KHZAE944E脈沖輸出P25復位信號F13F14F15E15F16F17計價器花費顯示E18G18G17G16五、實驗步驟1、打開QUARTUSII軟件，新建一個工程。2、建竣工程此后，再新建一個VHDLFile，打開VHDL編寫器對話框。3、依據(jù)實驗原理和自己的想法，在VHDL編寫窗口編寫VHDL程序。其程序以下所示：、編寫完VHDL程序后，保存起來。、對自己編寫的VHDL程序進行編譯，對程序的錯誤進行更正。曾出現(xiàn)的錯誤有：但當我把位選端的OUT種類改為BUFFER種類后，再編譯就沒出現(xiàn)問題。6、編譯無誤后，依據(jù)撥動開關、數(shù)碼管與FPGA的管腳連接表進行管腳分配。本次實驗管腳分配以下列圖所示：、分配達成后，再進行一次全編譯，以使管腳分配奏效。8、新建波形文件，對程序進行仿真。在仿真過程中，為了使仿真長度達到實驗中1KM以上，我將endtime設為1ms，將Rst設為高電平，將Clk設為。而為了使Motor脈沖每次都能在八個數(shù)碼管顯示達成后達到，使里程加1M，故將Motor時的周期設為，占空比%1。其仿真波形以下所示：在上圖中，可以看到當出租車開始啟動，八個數(shù)碼管的顯示分別（000-030），當Motor脈沖到后，八個數(shù)碼管的顯示為（0001-030），即行程加了一米；再來一個米脈沖后顯示為（0002-030）。則起步價為3元，出租車行程未到1KM，一直顯示基價3元，吻合題意。再如上圖所示，最左側(cè)的八個數(shù)碼管顯示為（1224-032），接下來的八個數(shù)碼顯示管顯示為（1225-032）。則為出租車跑到1224和1225米時，顯示價格為元，均吻合題意。因軟件原由，仿真也最多仿到里程為一千二百多米，但由前兩圖知仿真波形均吻合題意。9、用下載電纜經(jīng)過JTAG口將對應的sof文件加載到FPGA中。察看實驗結(jié)果可否與自己的編程思想一致。六、實驗現(xiàn)象及結(jié)果下載達成后，在實驗箱上的八個數(shù)碼管，前四個顯示里程，后三個顯示費用。當直流電機每轉(zhuǎn)完一圈時，數(shù)碼管的里程數(shù)加1，表示出租車行駛1米。當里程小于1KM時，數(shù)碼管顯示基價3元，以凡是跑100米，花費加1角。部分結(jié)果以