改編輯改編輯精品精品doc精品精品doc摘要隨著我國經濟社會的全面發展，各大中小城市的出租車營運事業發展迅速，出租車已經成為人們日常出行選擇較為普通的交通工具。出租車計價器是出租車營運收費的專用智能化儀表，是使出租車市場規范化、標準化的重要設備。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管理，提髙服務質量的必需品。本設計采用VHDL硬件描述語言作為設計手段，采用自頂向下的設計思路，得到一種出租車計價系統的軟件結構，通過Quartusll軟件下進行仿真，證明所設計的電路系統完成了出租車計價的功能，各項指標符合設計要求。該設計雖然功能簡單，智能化水平比較低，但仍具有一定的實用性。該設計是在VHDL的基礎上對出租車計價器進行設計來實現其基本功能的，與以往的基于單片機的數?；旌想娐废啾?，FPGA具有穩定性好，抗干擾能力強等優點，且非常適合做為出租車計價器的控制核心，所以選擇用VHDL來對計價器進行設計來實現其功能。關鍵詞：計價器Quartusll數碼管改編輯改編輯TT修改編輯精品精品doc精品精品doc一、設計目的和要求、設計一個出租車計價器，該計價器計費系統技術參數和設計要求：（1）實現計費功能，計費標準為：起步均價6元，并在車行駛3公里后以每公里1.6元計費，當計費器達到或超過20元時，每公里加收50%的車費，車輛停止和暫停時不收費。計價范圍：0—999.9元，計價分辨率：0.01元；計程范圍：0—99公里，計程分辨率：0.01公里。（2）數碼管動態顯示功能，能顯示行駛公里數、總費用。（3）汽車具有啟動、停止、暫停和換擋等狀態。二、設計原理1設計模塊本設計是對出租車計價器的四個模塊進行分析的，綜述如下：分頻模塊：分頻模塊是其它模塊的基礎，輸入時鐘選為32Hz，分頻后的時鐘頻率為1Hz,為后續模塊提供基本時鐘。路程模塊：該模塊是對車輛行駛路程進行計數，以1Hz時鐘為基礎，檢測行程脈沖，路程模塊中有內部變量來判斷路程，當大于3公里、20公里時，分別有相應的使能信號對此作出記錄，最大路程顯示為99公里。計費模塊：該模塊是基于等待時間模塊和路程模塊對費用進行控制的。通過內部使能信號分別計算3公里以內、3-20公里以及20公里以后的費用。譯碼顯示模塊:該模塊經過8選1選擇器將計費數據（4位BCD碼）、計時數據（2位BCD碼）、計程數據（2位BCD碼）動態選擇輸出。本設計是基于VHDL進行編程，然后在Quartusll進行波形仿真，實現出租車計價器的基本功能。2原理描述根據層次化設計理論，該設計問題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊計量模塊、譯碼和動態掃描顯示模塊，其系統框圖如圖6-63所示，各模塊功能如下：圖6-63出租車自動計費器系統框圖2.1分頻模塊分頻模塊對頻率為240Hz的輸入脈沖進行分頻，得到的頻率為16Hz，10Hz和1Hz的三種頻率。該模塊產生頻率信號用于計費，每個1HZ脈沖為0.1元計費控制，10HZ信號為1元的計費控制，16Hz信號為1.6元計費控制。2.2路程和計費模塊計量控制模塊是出租車自動計費器系統的主體部分，該模塊主要完成等待計時功能、計價功能、計程功能，同時產生3分種的等待計時使能控制信號enl,行程3公里外的使能控制信號enO。其中計價功能主要完成的任務是：行程3公里內，且等待累計時間3分鐘內，起步費為8元；3公里外以每公里1.6元計費，等待累計時間3分鐘外以每分鐘1元計費；計時功能主要完成的任務是：計算乘客的等待累計時間，計時器的量程為59分，滿量程自動歸零；計程功能主要完成的任務是：計算乘客所行駛的公里數。計程器的量程為99公里，滿量程自動歸零。2.3譯碼顯示模塊該模塊經過8選1選擇器將計費數據（4位BCD碼）、計時數據（2位BCD碼）、計程數據（2位BCD碼）動態選擇輸出。其中計費數據jifei4~jifei1~送入顯示譯碼模塊進行譯碼，最后送至百元、十元、元、角為單位對應的數碼管上顯示，最大顯示為999.9元；計時數據送入顯示譯碼模塊進行譯碼，最后送至分為單位對應的數碼管上顯示，最大顯示為59秒；計程數據送入顯示譯碼模塊進行譯碼，最后送至以公里為單位的數碼管上顯示，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、設計內容1設計思路輸入2個時鐘信號，分別模擬時間和路程。對等待時間、路程計數，進而統計費用。系統結構框圖如圖2-1。圖2-1自動計價器的系統方框圖

2設計流程圖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1.6元/公里計費8元開始圖2系統設計流程圖乘客上車后，按下啟動按鈕，計價器開始工作，首先進入初始化狀態，即計程從0開始，計費從6開始。再根據單程信號判斷是否為單程，進而確定計費方式。單程：里程計數器開始計數，當路程超過3公里時，計費開始累加，按1.6元每公里計算，路程超過20公里時每公里2.4元。乘客下車后，按下復位鍵，則所有計數器進入初始狀態。3總體設計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總體設計封裝圖如下圖所示。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模塊設計4.1分頻模塊秒分頻模塊對頻率為240Hz的輸入脈沖進行分頻，得到的頻率為16Hz,15Hz和1Hz的三種頻率。該模塊產生頻率信號用于計費，每個1HZ脈沖為0.1元計費控制，15HZ信號為1.5元的計費控制，16Hz信號為1.6元計費控制。4.2計費模塊控制模塊是系統的核心部分，對計價器的狀態進行控制。行程3公里內，起步費為8元；3公里外以每公里1元計費，等待累計時間1分鐘外以每分鐘1元計費。20公里外以每公里1.5元計費，等待累計時間1分鐘外以每分鐘1.5元計費。計費數據送入顯示譯碼模塊進行譯碼，最后送至以百元、十元、元、角為單位對應的數碼管上顯示。4.3譯碼顯示模塊譯碼顯示模塊完成計價、計時、計程數據顯示。該模塊經過8選1選擇器將計費數據（4位BCD碼）、計時數據（2位BCD碼）、計程數據（2位BCD碼）動態選擇輸出。其中計費數據送入顯示譯碼模塊進行譯碼,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；計時數據送入顯示譯碼模塊進行譯碼，最后送至分為單位對應的數碼管上顯示，最大顯示為99分鐘；計程數據送入顯示譯碼模塊進行譯碼，最后送至以公里為單位的數碼管上顯示，最大顯示為99公里。5系統仿真結果及分析仿真波形圖分析各信號說明：輸入信號：elk:系統時鐘信號，頻率32Hz；mile：車速時鐘，頻率8Hz；start：：啟動信號，當start=l時，出租車啟動，計數器開始計數；否則計數器停止計數；rst：復位信號，當rst=l時，各計數器清0；當rst=0時，計數器可以開始計數，start=1表示計數開始；one_way:單程信號，單程時由司機輸入；輸出信號：km0，km1:里程，單位為公里；eost0,eostl,eost2,eost3：費用，單位為元，其中eost0表示小數位。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鍵、單程鍵有效，由圖可知，3公里之內計費顯示為6元；3-20公里之間每公里1.6元累計；超過20公里每公里2.4元累計。

]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）啟動鍵、單程鍵有效，乘客下車時顯示費用25元，復位信號有效，計數器清零，當啟動信號有效時重新計數。改編輯改編輯改編輯改編輯精品精品doc精品精品docU!總結與致謝U!總結與致謝通過為期兩周的課程設計，出租車計價器系統的設計已基本完成，能按預期的效果模擬汽車啟動、等待、停止、復位等功能，并顯示車費數目等待時間及行駛路程。出租車計費系統的設計中體現了VHDL覆蓋面廣，描述能力強，是一個多層次的硬件描述語言及CPLD器件速度快，使用方便，便于修改等特點，本設計在實用方面具有一定的價值。在本次設計中還存在很多不足，可以改進的地方目前有以下幾點:一、該設計雖然實現了基本的計費和計程，但是很多問題并沒有解決，如本設計只實了一種車速的計費。若要實現出租車的不同檔位下的計程計費，還需要進一步討論。二、該設計智能化水平較低，啟動、等待、復位等信號需要人為輸入，若在實際中出現操作偏差，會導致計費不準確。同時，感謝課程設計過程中楊紅娟老師的耐心指導，感謝同學們的相互糾正。五、參考文獻黃仁欣.EDA技術實用教程?北京：清華大學出版社，2006潘松，黃繼業.EDA技術與VHDL.北京：清華大學出版社，2009江國強編著.EDA技術與應用（第三版）..北京：電子工業出版社，2010夏宇聞編著.VerilogHDL數字系統設計教程??北京：北京航空航天大學出版社，2008周祖成，程曉軍，馬卓釗編著.數字電路與系統教學實驗教程.北京：科學出版社，2010周潤景，蘇良碧?基于QuartusII的數字系統VerilogHDL設計實例詳解?北京：電子工業出版社，2010（美國）SanirPalnitkar譯者：夏宇聞胡燕祥刁嵐松.VerilogHDL數字設計與綜合（第2版）．北京：電子工業出版社，2009云創工作室.VerilogHDL程序設計與實踐.北京：人民郵電出版社，2009劉福奇，劉波.VerilogHDL應用程序設計實例精講?北京：電子工業出版社，2009張延偉，楊金巖，葛愛學.veriloghdl程序設計實例詳解.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<