EDA課程設(shè)計(jì)-出租車(chē)計(jì)價(jià)器

改編輯改編輯精品精品doc精品精品doc摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面發(fā)展，各大中小城市的出租車(chē)營(yíng)運(yùn)事業(yè)發(fā)展迅速，出租車(chē)已經(jīng)成為人們?nèi)粘３鲂羞x擇較為普通的交通工具。出租車(chē)計(jì)價(jià)器是出租車(chē)營(yíng)運(yùn)收費(fèi)的專(zhuān)用智能化儀表，是使出租車(chē)市場(chǎng)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的重要設(shè)備。一種功能完備，簡(jiǎn)單易用，計(jì)量準(zhǔn)確的出租車(chē)計(jì)價(jià)器是加強(qiáng)出租車(chē)行業(yè)管理，提髙服務(wù)質(zhì)量的必需品。本設(shè)計(jì)采用VHDL硬件描述語(yǔ)言作為設(shè)計(jì)手段，采用自頂向下的設(shè)計(jì)思路，得到一種出租車(chē)計(jì)價(jià)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過(guò)Quartusll軟件下進(jìn)行仿真，證明所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)完成了出租車(chē)計(jì)價(jià)的功能，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。該設(shè)計(jì)雖然功能簡(jiǎn)單，智能化水平比較低，但仍具有一定的實(shí)用性。該設(shè)計(jì)是在VHDL的基礎(chǔ)上對(duì)出租車(chē)計(jì)價(jià)器進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)其基本功能的，與以往的基于單片機(jī)的數(shù)?；旌想娐废啾?，F(xiàn)PGA具有穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且非常適合做為出租車(chē)計(jì)價(jià)器的控制核心，所以選擇用VHDL來(lái)對(duì)計(jì)價(jià)器進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。關(guān)鍵詞：計(jì)價(jià)器Quartusll數(shù)碼管改編輯改編輯TT修改編輯精品精品doc精品精品doc一、設(shè)計(jì)目的和要求、設(shè)計(jì)一個(gè)出租車(chē)計(jì)價(jià)器，該計(jì)價(jià)器計(jì)費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：（1）實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：起步均價(jià)6元，并在車(chē)行駛3公里后以每公里1.6元計(jì)費(fèi)，當(dāng)計(jì)費(fèi)器達(dá)到或超過(guò)20元時(shí)，每公里加收50%的車(chē)費(fèi)，車(chē)輛停止和暫停時(shí)不收費(fèi)。計(jì)價(jià)范圍：0—999.9元，計(jì)價(jià)分辨率：0.01元；計(jì)程范圍：0—99公里，計(jì)程分辨率：0.01公里。（2）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示功能，能顯示行駛公里數(shù)、總費(fèi)用。（3）汽車(chē)具有啟動(dòng)、停止、暫停和換擋等狀態(tài)。二、設(shè)計(jì)原理1設(shè)計(jì)模塊本設(shè)計(jì)是對(duì)出租車(chē)計(jì)價(jià)器的四個(gè)模塊進(jìn)行分析的，綜述如下：分頻模塊：分頻模塊是其它模塊的基礎(chǔ)，輸入時(shí)鐘選為32Hz，分頻后的時(shí)鐘頻率為1Hz,為后續(xù)模塊提供基本時(shí)鐘。路程模塊：該模塊是對(duì)車(chē)輛行駛路程進(jìn)行計(jì)數(shù)，以1Hz時(shí)鐘為基礎(chǔ)，檢測(cè)行程脈沖，路程模塊中有內(nèi)部變量來(lái)判斷路程，當(dāng)大于3公里、20公里時(shí)，分別有相應(yīng)的使能信號(hào)對(duì)此作出記錄，最大路程顯示為99公里。計(jì)費(fèi)模塊：該模塊是基于等待時(shí)間模塊和路程模塊對(duì)費(fèi)用進(jìn)行控制的。通過(guò)內(nèi)部使能信號(hào)分別計(jì)算3公里以?xún)?nèi)、3-20公里以及20公里以后的費(fèi)用。譯碼顯示模塊:該模塊經(jīng)過(guò)8選1選擇器將計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)（4位BCD碼）、計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)（2位BCD碼）、計(jì)程數(shù)據(jù)（2位BCD碼）動(dòng)態(tài)選擇輸出。本設(shè)計(jì)是基于VHDL進(jìn)行編程，然后在Quartusll進(jìn)行波形仿真，實(shí)現(xiàn)出租車(chē)計(jì)價(jià)器的基本功能。2原理描述根據(jù)層次化設(shè)計(jì)理論，該設(shè)計(jì)問(wèn)題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊計(jì)量模塊、譯碼和動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊，其系統(tǒng)框圖如圖6-63所示，各模塊功能如下：圖6-63出租車(chē)自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)框圖2.1分頻模塊分頻模塊對(duì)頻率為240Hz的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到的頻率為16Hz，10Hz和1Hz的三種頻率。該模塊產(chǎn)生頻率信號(hào)用于計(jì)費(fèi)，每個(gè)1HZ脈沖為0.1元計(jì)費(fèi)控制，10HZ信號(hào)為1元的計(jì)費(fèi)控制，16Hz信號(hào)為1.6元計(jì)費(fèi)控制。2.2路程和計(jì)費(fèi)模塊計(jì)量控制模塊是出租車(chē)自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體部分，該模塊主要完成等待計(jì)時(shí)功能、計(jì)價(jià)功能、計(jì)程功能，同時(shí)產(chǎn)生3分種的等待計(jì)時(shí)使能控制信號(hào)enl,行程3公里外的使能控制信號(hào)enO。其中計(jì)價(jià)功能主要完成的任務(wù)是：行程3公里內(nèi)，且等待累計(jì)時(shí)間3分鐘內(nèi)，起步費(fèi)為8元；3公里外以每公里1.6元計(jì)費(fèi)，等待累計(jì)時(shí)間3分鐘外以每分鐘1元計(jì)費(fèi)；計(jì)時(shí)功能主要完成的任務(wù)是：計(jì)算乘客的等待累計(jì)時(shí)間，計(jì)時(shí)器的量程為59分，滿(mǎn)量程自動(dòng)歸零；計(jì)程功能主要完成的任務(wù)是：計(jì)算乘客所行駛的公里數(shù)。計(jì)程器的量程為99公里，滿(mǎn)量程自動(dòng)歸零。2.3譯碼顯示模塊該模塊經(jīng)過(guò)8選1選擇器將計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)（4位BCD碼）、計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)（2位BCD碼）、計(jì)程數(shù)據(jù)（2位BCD碼）動(dòng)態(tài)選擇輸出。其中計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)jifei4~jifei1~送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至百元、十元、元、角為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為999.9元；計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至分為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為59秒；計(jì)程數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至以公里為單位的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為99公里。修改編輯修改編輯修改編輯修改編輯精品精品doc精品精品doc三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1設(shè)計(jì)思路輸入2個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，分別模擬時(shí)間和路程。對(duì)等待時(shí)間、路程計(jì)數(shù)，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)費(fèi)用。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1。圖2-1自動(dòng)計(jì)價(jià)器的系統(tǒng)方框圖

2設(shè)計(jì)流程圖N單程?YN里程＞3YYN里程＞20N2.4元/公里N單程?YN里程＞3YYN里程＞20N2.4元/公里N總計(jì)1.6元/公里計(jì)費(fèi)8元開(kāi)始圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖乘客上車(chē)后，按下啟動(dòng)按鈕，計(jì)價(jià)器開(kāi)始工作，首先進(jìn)入初始化狀態(tài)，即計(jì)程從0開(kāi)始，計(jì)費(fèi)從6開(kāi)始。再根據(jù)單程信號(hào)判斷是否為單程，進(jìn)而確定計(jì)費(fèi)方式。單程：里程計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)路程超過(guò)3公里時(shí)，計(jì)費(fèi)開(kāi)始累加，按1.6元每公里計(jì)算，路程超過(guò)20公里時(shí)每公里2.4元。乘客下車(chē)后，按下復(fù)位鍵，則所有計(jì)數(shù)器進(jìn)入初始狀態(tài)。3總體設(shè)計(jì)封裝圖可修改編輯可修改編輯可修改編輯可修改編輯精品精品doc精品精品doc總體設(shè)計(jì)封裝圖如下圖所示。IMPLT!startisiplt!:taxisingle.stopI7PL1"niiedkminiip?0]startmin2|3..?]singlestopkm2|3..O]IMPLT!startisiplt!:taxisingle.stopI7PL1"niiedkminiip?0]startmin2|3..?]singlestopkm2|3..O]■rilepriced[3..0|price2[l.[}]price3[l.[}]pricE4；J.^pjTPJTr-SDUTPJT_|>km1RJTPJTSDUTPJTSDUTPJTDUTPJTknt2\price2\priceJp-TF-亍|p「c討4模塊設(shè)計(jì)4.1分頻模塊秒分頻模塊對(duì)頻率為240Hz的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到的頻率為16Hz,15Hz和1Hz的三種頻率。該模塊產(chǎn)生頻率信號(hào)用于計(jì)費(fèi)，每個(gè)1HZ脈沖為0.1元計(jì)費(fèi)控制，15HZ信號(hào)為1.5元的計(jì)費(fèi)控制，16Hz信號(hào)為1.6元計(jì)費(fèi)控制。4.2計(jì)費(fèi)模塊控制模塊是系統(tǒng)的核心部分，對(duì)計(jì)價(jià)器的狀態(tài)進(jìn)行控制。行程3公里內(nèi)，起步費(fèi)為8元；3公里外以每公里1元計(jì)費(fèi)，等待累計(jì)時(shí)間1分鐘外以每分鐘1元計(jì)費(fèi)。20公里外以每公里1.5元計(jì)費(fèi)，等待累計(jì)時(shí)間1分鐘外以每分鐘1.5元計(jì)費(fèi)。計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至以百元、十元、元、角為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示。4.3譯碼顯示模塊譯碼顯示模塊完成計(jì)價(jià)、計(jì)時(shí)、計(jì)程數(shù)據(jù)顯示。該模塊經(jīng)過(guò)8選1選擇器將計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)（4位BCD碼）、計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)（2位BCD碼）、計(jì)程數(shù)據(jù)（2位BCD碼）動(dòng)態(tài)選擇輸出。其中計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼,可修改編輯I-可修改編輯I-■-、可修改編輯I-可修改編輯I-■-、可修改編輯可修改編輯精品精品doc精品精品doc精品精品doc999.9元；計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至分為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為99分鐘；計(jì)程數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至以公里為單位的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為99公里。5系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析仿真波形圖分析各信號(hào)說(shuō)明：輸入信號(hào)：elk:系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，頻率32Hz；mile：車(chē)速時(shí)鐘，頻率8Hz；start：：?jiǎn)?dòng)信號(hào)，當(dāng)start=l時(shí)，出租車(chē)啟動(dòng)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；否則計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)；rst：復(fù)位信號(hào)，當(dāng)rst=l時(shí)，各計(jì)數(shù)器清0；當(dāng)rst=0時(shí)，計(jì)數(shù)器可以開(kāi)始計(jì)數(shù)，start=1表示計(jì)數(shù)開(kāi)始；one_way:單程信號(hào)，單程時(shí)由司機(jī)輸入；輸出信號(hào)：km0，km1:里程，單位為公里；eost0,eostl,eost2,eost3：費(fèi)用，單位為元，其中eost0表示小數(shù)位。Janen^_厶iy.-.dk1nile1startJanen^_厶iy.-.dk1nile1start:皿6」：珥]E-71：T0In]■■田C05tD■■曲COStlT0cost2T0coslJ■■::n:1-11I■]111II131p1Ai-hiliI1111111血111p1二131V111111111I19S98Iii91111IIIi811IH111111ill111II111u1111111111111111I111111111111111二：'ZLiy污:；Z；Z：：T:;bSZ'ZZl-:可:圖3單程行駛示意圖啟動(dòng)鍵、單程鍵有效，由圖可知，3公里之內(nèi)計(jì)費(fèi)顯示為6元；3-20公里之間每公里1.6元累計(jì)；超過(guò)20公里每公里2.4元累計(jì)。

]piGflO.Om;xzl.'jf!m2.96uz3.2us3.84osis5.L2tieS.76iniiiiiiiiiiimmtwnfflmimnoimmiiiiiniiiminmnI0~3I>X3DimmtwnfflmimnoimmiiiiiniiiminmnI0~3I>X3DF:m：】】F：:】F■廠tmi:-MXE壯:：,*JB-0□Dim；1亙m心）啟動(dòng)鍵、單程鍵有效，乘客下車(chē)時(shí)顯示費(fèi)用25元，復(fù)位信號(hào)有效，計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)有效時(shí)重新計(jì)數(shù)。改編輯改編輯改編輯改編輯精品精品doc精品精品docU!總結(jié)與致謝U!總結(jié)與致謝通過(guò)為期兩周的課程設(shè)計(jì)，出租車(chē)計(jì)價(jià)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已基本完成，能按預(yù)期的效果模擬汽車(chē)啟動(dòng)、等待、停止、復(fù)位等功能，并顯示車(chē)費(fèi)數(shù)目等待時(shí)間及行駛路程。出租車(chē)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了VHDL覆蓋面廣，描述能力強(qiáng)，是一個(gè)多層次的硬件描述語(yǔ)言及CPLD器件速度快，使用方便，便于修改等特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)在實(shí)用方面具有一定的價(jià)值。在本次設(shè)計(jì)中還存在很多不足，可以改進(jìn)的地方目前有以下幾點(diǎn):一、該設(shè)計(jì)雖然實(shí)現(xiàn)了基本的計(jì)費(fèi)和計(jì)程，但是很多問(wèn)題并沒(méi)有解決，如本設(shè)計(jì)只實(shí)了一種車(chē)速的計(jì)費(fèi)。若要實(shí)現(xiàn)出租車(chē)的不同檔位下的計(jì)程計(jì)費(fèi)，還需要進(jìn)一步討論。二、該設(shè)計(jì)智能化水平較低，啟動(dòng)、等待、復(fù)位等信號(hào)需要人為輸入，若在實(shí)際中出現(xiàn)操作偏差，會(huì)導(dǎo)致計(jì)費(fèi)不準(zhǔn)確。同時(shí)，感謝課程設(shè)計(jì)過(guò)程中楊紅娟老師的耐心指導(dǎo)，感謝同學(xué)們的相互糾正。五、參考文獻(xiàn)黃仁欣.EDA技術(shù)實(shí)用教程?北京：清華大學(xué)出版社，2006潘松，黃繼業(yè).EDA技術(shù)與VHDL.北京：清華大學(xué)出版社，2009江國(guó)強(qiáng)編著.EDA技術(shù)與應(yīng)用（第三版）..北京：電子工業(yè)出版社，2010夏宇聞編著.VerilogHDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程??北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008周祖成，程曉軍，馬卓釗編著.數(shù)字電路與系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)教程.北京：科學(xué)出版社，2010周潤(rùn)景，蘇良碧?基于QuartusII的數(shù)字系統(tǒng)VerilogHDL設(shè)計(jì)實(shí)例詳解?北京：電子工業(yè)出版社，2010（美國(guó)）SanirPalnitkar譯者：夏宇聞胡燕祥刁嵐松.VerilogHDL數(shù)字設(shè)計(jì)與綜合（第2版）．北京：電子工業(yè)出版社，2009云創(chuàng)工作室.VerilogHDL程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐.北京：人民郵電出版社，2009劉福奇，劉波.VerilogHDL應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講?北京：電子工業(yè)出版社，2009張延偉，楊金巖，葛愛(ài)學(xué).veriloghdl程序設(shè)計(jì)實(shí)例詳解.北京：人民郵電出版社，2008附錄(程序源代碼)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitytaxiisport(clk:instd_logic;start:instd_logic;wait_signal:instd_logic;mile:instd_logic;one_way:instd_logic;rst:instd_logic;cost0,cost1,cost2,cost3:outstd_logic_vector(3downto0);min0,min1:outstd_logic_vector(3downto0);km0,km1:outstd_logic_vector(3downto0));end;architecturebhvoftaxiissignalmile_r1,mile_r2,mile_clk,start_r,clk1hz:std_logic;signalcount:integerrange0to29;signalsec:integerrange0to59;signalc0,c1,c2,c3:std_logic_vector(3downto0);signalk0,k1,m0,m1:std_logic_vector(3downto0);signalen0,en1:std_logic;signalwait_clk,cost_clk:std_logic;beginU1:process(rst,clk)beginifrst='0'thenifclk'eventandclk='1'thenifcount=5thencount<=0;clk1hz<='1';elsecount<=count+1;clk1hz<='0';endif;endif;endif;endprocess;U2:process(rst,clk1hz,start,wait_signal)beginifrst='1'thenm0<="0000";m1<="0000";elsifstart='0'thenwait_clk<='0';elsifclk1hz'eventandclk1hz='1'thenifwait_signal='1'thenifsec=5thensec<=0;wait_clk<='1';ifm0="1001"thenm0<="0000";ifm1="0101"thenm1<="0000";elsem1<=m1+'1';endif;elsem0<=m0+'1';endif;elsewait_clk<='0';sec<=sec+1;endif;elsewait_clk<='0';endif;endif;endprocess;U3:process(rst,clk1hz,mile,start)beginifrst='0'thenifclk1hz'eventandclk1hz='1'thenmile_r2<=mile_r1;mile_r1<=mile;start_r<=start;endif;endif;endprocess;mile_clk<=mile_r1andnot(mile_r2);cost_clk<=wait_clkwhenwait_signal='1'elsemile_clkwhenen0='1'oren1='1'else'0';U4:process(rst,start,mile_clk)beginifrst='1'thenk0<="0000";k1<="0000";elsifstart='0'thenk0<="0000";k1<="0000";en0<='0';en1<='0';elsifmile_clk'eventandmile_clk='1'thenifk1&k0>="00100000"andone_way='1'thenen1<='1';en0<='0';endif;ifk1&k0="00000011"thenen0<='1';endif;ifk0="1001"thenk0<="0000";ifk1="1001"thenk1<="0000";elsek1<=k1+'1';endif;elsek0<=k0+'1';endif;endif;endprocess;U5:process(rst,start,cost_clk,start_r)beginifrst='1'thenc0<="0000";c1<="0000";c2<="0000";c3<="0000";elsifstart='1'andstart_r='0'thenc0<="0000";c1<="1000";c2<="0000";c3<="0000";elsifcost_clk'eventandcost_clk='1'thenifen1='0'anden0='1'thenifc1="1001"thenc1<="0000";ifc2="1001"thenc2<="0000";ifc3="1001"thenc3<="0000";elsec3<