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1、湖南人文科技學院課程設計報告課程名稱：VHDL語言與EDA課程設計設計題目：出租車自動計價器設計系別：專業(yè)：班級：學生姓名:學號:起止日期:2011年6月13日～2011年6月26日指導教師:教研室主任:指導教師評語：指導教師簽名：年月日成績評定項目權重成績1、設計過程中出勤、學習態(tài)度等方面0.22、課程設計質量與答辯0.53、設計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總成績教研室審核意見：教研室主任簽字：年月日教學系審核意見：主任簽字：年月日摘要隨著我國社會經(jīng)濟的全面發(fā)展，各大中小城市的出租車營運事業(yè)發(fā)展迅速，出租車已經(jīng)成為人們日常出行選擇較為普遍的交通工具
2、。出租車計價器是出租車營運收費的專用智能化儀表，是出租車市場規(guī)范化、標準化以及減少司機與乘客之間發(fā)生糾紛的重要設備。一種功能完備、簡單易用、計量準確的出租車計價器是加強出租車行業(yè)管理、提高服務質量的必備品。根據(jù)預定的設計要求和設計思路，我們使用VHDL硬件描述語言設計了一個實際的基于AlteraFPGA芯片的出租車自動計價器系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的電路結構和程序設計。通過在QuartusII6.0軟件中編譯和下載測試，得到了仿真波形和關鍵的設計結果。經(jīng)過在實驗箱上進行硬件測試，證明該出租車計價系統(tǒng)具有實用出租車計價器的基本功能，如能進一步完善，將可以實用
3、化和市場化。關鍵詞：出租車自動計價器；VHDL；FPGA；QuartusII6.0目錄設計要求11、方案論證與對比11.1方案一11.2方案二21.3兩種方案的對比22、實驗步驟和設計過程22.1計程模塊22.2等待計時模塊22.3計費模塊33、調試與操作說明33.1QuartusII中的VHDL程序33.2程序的編譯與及仿真波形63.3程序的下載與功能的測試74、課程設計心得體會95、元器件及儀器設備明細106、參考文獻117、致謝12出租車自動計價器設計設計要求設計一個出租車自動計費器，具有行車里程計費、等候時間計費、及起價三部分，用四位數(shù)碼管顯
4、示總金額，最大值為99.99元，行車里程單價1元/公里，等候時間單價0.5元/10分鐘，起價3元（3公里起價）。設計的主要技術指標如下：1)計價范圍：0～99.99元計價分辨率：0.01元2)計程范圍：0～99公里計程分辨率：1公里3)計時范圍：0～59分計時分辨率：1分1、方案論證與對比根據(jù)本課程設計要求，需要對出租車當行駛公里數(shù)和等待時間兩種情況對應進行計數(shù)計費，同時要求顯示出對應行駛公里數(shù)、等待時間和出租車費用，我們想到了以下兩種方案。1.1方案一用分頻器將外部時鐘分為三路頻率的信號，用來計時和計程，同時也供整個系統(tǒng)工作，通過設置使能信號，使系
5、統(tǒng)自動對等待時間計時和對行駛公里數(shù)的計數(shù)，最后將所得結果分別在數(shù)碼管上顯示出來。數(shù)碼管顯示等待時間脈沖公里脈沖計費/復位FPGA控制器計程計時計費圖圖1方案一設計結構圖1.2方案二各部分主要功能包括：信號輸入模塊對車輪傳感器傳送的脈沖信號進行計數(shù)，并以高低脈沖模擬出租汽車啟動、停止按鈕，具有輸入信號作用；數(shù)據(jù)轉換模塊將計費模塊輸出的車費和路程轉換成十進制數(shù)據(jù)；譯碼／動態(tài)掃描模塊將路程與費用的數(shù)值譯碼后用動態(tài)掃描的方式驅動數(shù)碼管[5]；數(shù)碼管顯示模塊將公里數(shù)和計費金額顯示出來。信號輸入模塊片選信號產(chǎn)生模塊數(shù)據(jù)轉換模塊數(shù)碼管控制模塊動態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管
6、顯示模塊圖2方案二設計結構圖1.3兩種方案的對比經(jīng)分析，兩種方案都要通過模塊組合來實現(xiàn)出租車計價器的功能。方案一模塊數(shù)量比方案二多一些，但思路簡單，各模塊程序也相對簡單，因此較容易實現(xiàn)，適合我們初學EDA的編程設計。方案二模塊較少，但單個模塊功能要求較高，程序復雜。所以，我們選擇方案一。2、實驗步驟和設計過程2.1計程模塊計程模塊：根據(jù)提供的里程脈沖信號fin，計算乘客上車后出租車所行駛的里程數(shù)。fin每來一個上升沿，計程模塊實現(xiàn)一次計數(shù)，里程數(shù)就加1。當行駛里程大于3Km時，本模塊中en0信號變?yōu)?；進行行駛公里都計費。2.2等待計時模塊等待計時模
7、塊：根據(jù)分頻得到的時鐘信號f_1，計算乘客的等待累計時間。計時器的量程為59min，滿量程歸零。等待時間大于3min時，本模塊中en1信號變?yōu)?；f_1每來一個上升沿，計量模塊實現(xiàn)一次計數(shù)，等待時間加1。2.3計費模塊計費模塊：實現(xiàn)計價、計時和計程的數(shù)據(jù)計費。計量模塊實現(xiàn)對于出租車在行駛和等待過程中的里程數(shù)和計時功能：計費時鐘每來一個上升沿，計量模塊實現(xiàn)一次計數(shù)，里程數(shù)或者等待時間加1。當行駛里程大于3Km時，本模塊中en0信號變?yōu)?；進行的是行駛公里數(shù)大于3公里以每公里1.6元計費的操作；當?shù)却龝r間大于2min時，本模塊中en1信號變?yōu)?，進行的是
8、等待時間大于2分鐘以每分鐘1.6元計費的操作；最后用cha3，cha2，cha1，cha0來組成的4位數(shù)顯示
