基于VHDL简易出租车计价器设计.docVIP

目录 一 概述 1 二 意义 2 三 总体设计 3 3.1 设计要求 3 3.2 设计思路 3 3.3 设计方法 3 3.4 设计流程图 4 四 系统仿真结果及分析 6 仿真波形图分析 6 五 总结及体会 9 六 参考文献 10 附录（程序源代码） 11 VHDL硬件描述语言作为设计手段，采用自顶向下的设计思路，得到一种出租车计价系统的软件结构，通过QuartusⅡ软件下进行仿真，证明所设计的电路系统完成了出租车计价的功能，各项指标符合设计要求。该设计虽然功能简单，智能化水平比较低，但仍具有一定的实用性。 该设计是在VHDL的基础上对出租车计价器进行设计来实现其基本功能的，与以往的基于单片机的数模混合电路相比，FPGA具有稳定性好，抗干扰能力强等优点，且非常适合做为出租车计价器的控制核心，所以选择用VHDL来对计价器进行设计来实现其功能。 本设计是对出租车计价器的四个模块进行分析的，综述如下： 分频模块：分频模块是其它模块的基础，输入时钟选为64Hz，分频后的时钟频率为1Hz,为后续模块提供基本时钟。 等待时间模块：该模块针对乘客确认下车前的等待而言，比如堵车、中途下车的情况，通过1Hz脉冲计数，每一分钟计时加一，最大计时时间显示为59分钟。 路程模块：该模块是对车辆行驶路程进行计数，以1Hz时钟为基础，检测行程脉冲，路程模块中有内部变量来判断路程，当大于3公里、20公里时，分别有相应的使能信号对此作出记录，最大路程显示为99公里。 计费模块：该模块是基于等待时间模块和路程模块对费用进行控制的。通过内部使能信号分别计算3公里以内、3-20公里以及20公里以后的费用。 本设计是基于VHDL进行编程，然后在QuartusⅡ进行波形仿真，实现出租车计价器的基本功能。 二 意义 汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是具有一定意义的。 随着生活水平的提高，人们已不再满足于衣食住的享受，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着买卖纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器。用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。 多年来国内普遍使用的计价器只具备单一的脊梁功能。最早的计价器全部使用机械齿轮结构，只能简单的计程功能，可以说，早期的计价器就是个里程表。随着科学技的发展，产生了第二代计价器。它采用手摇计算机与机械结构相结合的方式实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善。出租车计价器是一种专用的计量仪器，它安装在出租车上，能够连续累加，并只是出行中任意时刻乘客应付费用。随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完善，便产生了能够自主计费，以及现在的能够打一发票和语音提示、按时间自主变动单价等功能。 三 总体设计 3.1 设计要求 （1）起步价为8.00元，起步公里为3公里； （2）超过3公里，每公里按1元收费； （3）单程行驶里程超过20公里，每公里租价加收50%； （4）等候时间超过1分钟，每分钟按这公里的租价计算。 要求显示里程、计费及等候时间。乘客上车后，按下启动键开始计费。若非往返，按下单程键，计费显示三位整数、一位小数。 3.2 设计思路 输入2个时钟信号，分别模拟时间和路程。对等待时间、路程计数，进而统计费用。 系统结构框图如下： 上图中，计数器1对分频后的1Hz脉冲计数，计数60次，计数器加1，对应等待时间，计数器2对车速脉冲计数，其上升沿到来计数加1，对应里程。 3.3 设计方法 本设计将使用硬件描述语言VHDL设计出租车计价器系统。VHDL是高速集成电路硬件描述语言的简称。VHDL是采用可编程逻辑器件通过对器件内部的设计来实现系统功能的，是一种基于芯片的设计方法。程序调试无误后，在实验箱上进行硬件测试，证明该出租车计价系统具有使用计价器的基本功能。 3.4 设计流程图 乘客上车后，按下启动按钮，计价器开始工作，首先进入初始化状态，即计程从0开始，计费从8开始。再根据单程信号判断是否为单程，进而确定计费方式。单程：里程计数器开始计数，当路程超过3公里时，计费开始累加，按1元每公里计算，路程超过20公里时每公里1.5元。当路程超过3公里有等待时，按下等待信号，每等待1分钟费用与当前计费方式相同。往返：每公里1元，等待计费为每分钟1元。乘客下车后，按下复位键，则所有计数器进入初始状态。 四 系统仿真结果及分析 仿真波