EDA课程设计--出租车计价器(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上EDA课程设计专题实践题目：出租车自动计费器姓 名： 学 院： 电子与信息工程学院 专 业：电子信息科学与技术 班 级： 电信1204班 一、 设计题目：出租车自动计费器二、 设计目标： 1、设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费、等候时间计费、及起价三部分，用四位数码管显示总金额，最大值为99.99元；2、行车里程单价1.7元/公里，等候时间单价1.7元/5分钟，起价8元（3公里起价）。3、行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲模拟汽车前进十米比例系数，从而计算出具体费用。4、用LED显示

2、行驶公里数，四个数码管显示收费金额。三、 设计原理： 将汽车行驶的里程数和等候时间分别转换成与之成正比的脉冲数，然后将里程脉冲和等待脉冲乘以分别的单价得到具体的费用，再将几项收费相加，得到最终的金额。再用分码器将钱的每一位分开，用四个数码管表示总的计费结果。本次设计的模块包括：分频器、计数器、比例乘法器、分码器、数码管扫频电路。另设4个按键：RST(停止)、EN（启动）、START（行驶）、STOP（等待），通过按下RST模拟汽车的停止，按下EN模拟汽车的发动此时计价器显示起步价8元，按下START键时模拟汽车在行驶，此时开始计公里数，按下STOP键时，模拟出租车在等待，计数器计等待时间。总设

3、计的实验框图如下：费用计算分码分频器里程计数费用显示输入时钟分码器时间计数图（1）原理框图四、 设计内容： (1) 分频器模块 其功能是将实验室的48MH的频率分别分成1HZ、10HZ、1HZ。将1HZ作为等待时间计数的脉冲，每一个脉冲代表1s。10HZ的脉冲作为里程计数的输入脉冲，每一个脉冲代表10m。1KHZ用于数码管扫频电路的扫频中。 图（2） 分频器程序代码：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.NUMERIC

4、_BIT.ALL;-包含移位函数等.ENTITY int_divISGENERIC(F_DIV:Integer:=;-分频系数F_DIV_WIDTH:Integer:=32-分频计数器宽度);PORT(clock :INSTD_LOGIC;clock_out:OUTSTD_LOGIC);END;ARCHITECTURE one OFint_divISSIGNAL clk_p_r:STD_LOGIC;-上升沿输出时钟SIGNAL clk_n_r:STD_LOGIC;-下降沿输出时钟SIGNAL count_p:STD_LOGIC_VECTOR(f_div_width-1DOWNTO 0);-上升

5、沿脉冲计数器SIGNAL count_n:STD_LOGIC_VECTOR(f_div_width-1DOWNTO 0);-下降沿脉冲计数器-SIGNAL f_div_width_r:STD_LOGIC_VECTOR(f_div_width-1DOWNTO 0);SIGNAL clock_out_r:STD_LOGIC;SIGNAL full_div_p:STD_LOGIC;-上升沿计数满标志SIGNAL half_div_p:STD_LOGIC;-上升沿计数半满标志SIGNAL full_div_n:STD_LOGIC;-下降沿计数满标志SIGNAL half_div_n:STD_LOGIC

6、;-下降沿计数半满标志BEGINclock_out=clock_out_r;-clock_out=clock WHEN (F_DIV=1) ELSE (clk_p_r=1 AND clk_n_r=1) WHEN (F_DIV(0)=1) clk_p_r); -判断计数标志位置位与否.full_div_p=1 WHEN (count_pF_DIV-1) ELSE 0;half_div_p=1 WHEN (count_p(F_DIV/2 )-1) ELSE 0;full_div_n=1 WHEN (count_nF_DIV -1) ELSE 0;half_div_n=1 WHEN (count_n

7、(F_DIV/2)-1)ELSE 0;PROCESS(clock)-上升沿脉冲计数-VARIABLE i:Integer RANGE 0 TO 31;BEGINIFRISING_EDGE(clock)THENIF full_div_p=1 THENcount_p=count_p+1;IF (half_div_p=1) THENclk_p_r=0;ELSEclk_p_r=1;END IF;ELSEcount_p0);clk_p_r= 0;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(clock)-下降沿脉冲计数BEGINIFFALLING_EDGE(clock)THENIF

8、 full_div_n=1 THENcount_n=count_n+1;IF half_div_n=1 THENclk_n_r=0;ELSEclk_n_r=1;END IF;ELSEcount_n0);clk_n_r = 0;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(clock)BEGINIFRISING_EDGE(clock)THENIF F_DIV= 1 THENclock_out_r=clock;ELSEIF (F_DIV REM 2) =1 THENclock_out_r= clk_p_r AND clk_n_r;ELSEclock_out_r=clk_p_r

9、;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END;(2) 里程计数模块其功能是得到出租车行驶的公里数。每一个脉冲模拟的是10m，所以100个脉冲为1km，需要两个一百进制计数器，第一个计数器计满数后进位输出作为高位计数器的输入时钟，高位100计数器输出的是里程公里数。当按下REST键时计数器清零。按下EN键后，再按下START键，此时里程计数器开始计数，来一个脉冲加1，到99时为1公里，高位100进制计数器计数加1，并输出公里数。图（3） 里程计数器程序代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_l

10、ogic_unsigned.all;entity CNT0100 is port (clk,start,stop,rst,EN:in std_logic;kilo:out integer range 0 to 100);end;architecture behav of CNT0100 isbeginprocess(clk,rst,start,stop,en)variable cqi,k: integer range 0 to 100;variable flag1,flag2:std_logic:=0; -flag1控制计数器是否清零，flag2控制计数是否计数beginif rst=0 th

11、en cqi:=0;flag2:=0;flag1:=0;k:=0; elsif clk event and clk=1 then if en=0 then flag2:=1; else flag2:=flag2; end if; if stop=0and flag2=1 then flag1:=0; else flag1:=flag1; end if; if start=0and flag2=1 then flag1:=1; -计数器开始计数 else flag1:=flag1; end if; if flag1=0 then cqi:=cqi; else if cqi99 then cqi:

12、=cqi+1; -小于99时继续计数加1，否则计数清零 else cqi:=0; end if; if cqi=99 then -计满99时加1 if k99 then K:=K+1; else k:=0; end if; else K:=K; end if; end if;end if;kilo=k; -输出公里数end process;end;（3）计时模块 其功能室得到等待的时间数。每一个脉冲的是1s，所以60个脉冲为1分钟，需要两个一60进制计数器，第一个计数器计满数后进位输出作为高位计数器的时钟，高位60计数器输出的是分钟数。当按下REST键时计数器清零。按下EN键后，再按下STOP

13、键，此时等待时间计数器开始计数，来一个脉冲加1，到59s时为1分钟，高位60进制计数器计数加1，并输出分钟数。图（4） 等待时间计数器程序代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity WAIT60 is port (clk,start,stop,rst,en:in std_logic;waitime:out integer range 0 to 60);end;architecture behav of WAIT60 isbeginprocess(clk,rst,start,

14、stop,en)variable cqi,W:integer range 0 to 60;variable flag1,flag2:std_logic:=0; -控制计数器的清零和计数，受rst,en,stop的控制beginif rst=0 then cqi:=0;flag2:=0;flag1:=0; elsif clk event and clk=1 then if en=0 then flag2:=1; else flag2:=flag2; end if; if stop=0AND flag2=1 then flag1:=1;w:=0; else flag1:=flag1; end if

15、; if start=0and flag2=1 then flag1:=0; else flag1:=flag1; end if; if flag1=0 then cqi:=cqi; -计数保持 else if cqi59 then cqi:=cqi+1; -计数加1 else cqi:=0; end if; if cqi=59 then if w59 then W:=W+1; else w:=0; end if; else W :=W; end if; end if;end if;waitime=W; -输出分钟数end process;end;（4） 费用计算模块 其功能是得到总的费用，并

16、将其三个十进制数表示。每1km是1.7元，所以将公里数乘上1.7元，得到公里数的钱的10倍。每等待5分钟是1.7元，将等待时间对5去整再乘以1.7元，得到等待时间钱的10倍。再将行驶时的费用，等待时的费用和起步价相加得到总费用。再将费用对100取整得到十元位，再得到元位和角位。当在3公里以内是固定输出8元，否则输出正常计数所得的钱。按rest键时，输出钱为0元。当按下en后，公里数小于3时输出8元，公里数大于3后，按正常计费的前输出。图（5） 费用计算模块程序代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsig

17、ned.all;entity sum_fee is PORT( kilo:in integer range 0 to 100; -公里数 waitime:in integer range 0 to 60; -等待时间数 REST,EN,clk: in std_logic; Y1,Y2,Y3:out integer range 0 to 9); -分别输出费用的角位、元位和十元位end; architecture one of sum_fee isbeginprocess(REST,EN,clk,kilo,waitime)variable shi1,yuan1,jiao1:integer ran

18、ge 0 to 9;variable sum:integer range 0 to 1000;VARIABLE FLAG: STD_LOGIC:=0; -标志位控制是否将钱清零，受rest和start控制beginIF REST=0 THEN FLAG:=0; ELSE FLAG:=FLAG;END IF; IF EN=0 THEN FLAG:=1; ELSE FLAG:=FL AG; END IF; IF FLAG=0 THEN Y1=0;Y2=0;Y3=0; -当rest清零时，全部输出为0 ELSE if clk event and clk=1 then sum:=(kilo-3)*17

19、+(waitime/5)*17+80; -总钱数的十倍 shi1:=sum/100; -得到总钱数的十元位 yuan1:=(sum-shi1*100)/10; -得到总钱数的元位 jiao1:=sum-shi1*100-yuan1*10; -得到总钱数的角位 end if; if kilo3 then sum1:=0;sum2:=8;sum3:=0; -在3公里以内固定输出8元 else -否则输出正常计数是的钱 sum1:=shi1; sum2:=yuan1; sum3:=jiao1; end if;Y1=sum1;Y2=sum2;Y3=sum3; -将分开的位输出 END IF; end

20、process; end architecture;（5）分码器其功能是将公里数和等待时间数的十位和个位分开并输出。将公里数和等待时间分别对10得到十位，再得到个位。当按下rest键时，输出清零。当在正常计数时，当按下的是start键，输出公里数；当按下stop键，输出等待时间数。图（6） 分码器程序代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity COUNT is port (clk,rest,stop,start:in std_logic; kilo:in integer r

21、ange 0 to 100; -输入公里时 waitime:in integer range 0 to 60; -输入时间数 y1,y2: out integer range 0 to 9); -分别代表个位和十位上的数end;architecture behav of COUNT isbegin process(clk,rest,stop,start,kilo,waitime)variable shi1,ge1,shi2,ge2:integer range 0 to 9;variable flag:std_logic:=0;begin if start=0 then flag:=1; els

22、e flag:=flag; end if; if stop=0 then flag:=0; else flag:=flag; end if;if rest=0 then Y1=0;y2=0;elseif clk event and clk=1 thenshi1:=kilo/10; -公里数的十位ge1:=kilo-shi1*10;-公里数的个位shi2:=waitime/10;-等待时间的十位ge2:=waitime-shi2*10;-等待时间的个位end if;if flag=1 then y1=ge1;y2=shi1;else y1=ge2;y2 BT =;A BT =;A BT =;A

23、BT =;A BT =;A BT =;A BT =;A BT =;A NULL;END CASE;END PROCESS P1;P2:PROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN CNT8=CNT8+1;if CNT8=001 then FLAG=1 ;else FLAGSG0:=;WHEN 1=SG0:=;WHEN 2 =SG0:=;WHEN 3=SG0:=;WHEN 4 =SG0:=;WHEN 5=SG0:=;WHEN 6 =SG0:=;WHEN 7=SG0:=;WHEN 8 =SG0:=;WHEN 9=SG0:=;WHEN 10 =SG0:=

24、;WHEN 11=SG0:=;WHEN 12 =SG0:=;WHEN 13=SG0:=;WHEN 14 =SG0:=;WHEN 15=SG0:=;WHEN OTHERS= NULL;END CASE;IF FLAG=1 THEN SG=SG0 AND POINT;ELSE SG=SG0;END IF;END PROCESS P3;END;（7）顶层原理图图（8） 顶层原理图（8） 实验仿真因为实验室按下键为低电平，所以REST，EN，START,STOP均为低电平有效。Y3代表金额的十元位，Y2代表金额的元位，Y1代表角位。LED1代表公里数或等待时间的个位，LED2代表公里数或等待时间的十位

25、。1. 仿真图（1） 从图中可以看出，当rest保持高电平时，en按下（即为一次低电平）时，金额Y2为8（代表8元钱），当按下START后,LED显示的公里数开始增加，但小于3时金额显示仍然为8，当大于3时，每增加一公里金额增加1.7元。仿真图（1）2. 仿真图（2）当按下STOP键（stop为一次地点平）时，LED开始显示等待时间的分钟数，当分钟数等于5时，计数金额的总数加1.7元。仿真图（2）3. 仿真图（3）当按下rest键时，所有计数全部清零，等待EN键。五、 实验现象 当按下REST键时，全部显示复位，把段数码的右四位（金额）和左两位（里程数或时间数）都为0，中间两位不显示。当按下E

26、N键时，金额显示位8，里程和等待时间为0，当按下STRAT键时，左两位显示里程数开始增加，小于3公里时，金额显示仍然为8元，大于3公里后，,每增加一公里，数码管显示金额加1.7元。当按下STOP键时，左两位显示的是等待时间数，没过5分钟，显示金额数加1.7元。六、 实验感想通过本次设计实验收获很多，让我从理论到实践得到了升华。在第一次构思时，计数的类型选择的是STD_LOGIC型，发现对钱的处理很复杂，当换INTEGER型时，对钱的处理就变得简单明了。最初设计时，使用了很多模块，但在逐渐的分析过程中程序被一步一步的简化，发现有的模块用几句程序代码就能代替。因此，对一个功能的实现能写出很多种代码，我们必须要经常的设计和应用，积累经验，才能设计出最合适的程序。在设计的过程中，会产生很多的疑问，但通过老师的指导和与同学的交流总能找出许多的解决方法，在这个过程深化我了对知识的理解，提高了我的思维能力。在实验设计的过程中，对各模块的调试仿真也非常的重要，通过对程序的仿真来判断程序的正确性和找出问题，所以我们应该重视对调试的方法和技巧的掌握。通过这次设计实验，使我对理论知识的掌握更加的牢固，对基本知识的应用也更加的灵活，提升了我对知识的利用能力。专心-专注-专业