山东建筑大学课程设计说明书封面.pdf

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1、精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门摘要No.:00000000000004444 随着我国经济社会的全面发展，各大中小城市的出租车营运事业发展迅速，出租车已经成为人们日常出行选择较为普通的交通工具出租车计价辑是出租车营运收费的专用智能化仪表，是使出租车市场规范化、标准化的重要设备一种功能完备，简单易用，计量准确的出租车计价穗是加强出租车行业管理，提高服务质量的必需品本设计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Quartusll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

2、，但仍具有定的实用性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嚣的控制核心，所以选择用VHDL来对计价模进行设计来实现其功能关键词：计价帮Quartusll 数码管11 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门一、设计目的和要求设计一个出租车计价器，该计价器计费系统技术参数和设计要求：(1）实现计费功能，计费标准为：起步均价6元，并在车行驶3公里后以每公里1.6元计费，当计费器达到或超过20元时，每公里加收50%的车费，车辆停止和暂停时不收费。计价范围：。-999.9元，计价分辨率：0.01元：计程范围：0-

3、99公里，计程分辨率：0.01公里(2）数码管动态显示功能，能显示行驶公里数、总费用(3）汽车具有启动、停止、暂停和换挡等状态12 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门二、设计原理1设计模块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2分频模块：分频模块是其它筷块的基础，输入时钟选为32胁，分频后的时钟频率为1胁，为后续模块提供基本时钟路程模块该模块是对车辆行驶路程进行计数，以lHz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2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

4、筷块对费用进行控制的通过内部便能信号分别计算3公里以内、320公里以及20公里以后的费用译码显示模块：该模块经过s选1选择络将计费数据（4位BCD码、计时数据（2位BCD码、计程数据（2位BCD码动态选择输出本设计是基于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2原理描述根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为分频筷块，控制模块计量模块、译码和动态扫描显示模块，其系统框图如图663所示，各模块功能如下z问坐一一；时附盯T1分脚计费HI 等待信号计时制F罪码显示公里脉冲控制得兰兰兰兰一=:-1-1主主且一！图6-63出租车自动计费.ff系统德图2.1分

5、频模块分频模块对频率为Z咽陆的输入脉冲进行分频，得到的频率为16胁，10胁和lHz的三种频率该模块产生频率信号用于计费，每个1H2Jlik，中为0.1元计费控制，lOHZ信号为1元的计费控制，16Hz信号为1.6元计费控制2.2路程和计费模块计量控制模块是出租车自动计费器系统的主体部分，该模块主要完成等待计时功能、计价功能、计程功能，同财产生3分种的等待计时使能控制信号enl，行程3公里外的使能控制信号eno.其中计价功能主要完成的任务是：行程3公里内，且等待累计时问3分钟内，起步费为s元：3公里外以每公里1.6元计费，等待累计时问13 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下

6、载使用门3分钟外以每分钟1元计费：计时功能主要完成的任务是计算乘客的等待累计时间，计时器的量程为59分，满量程自动归零：计程功能主要完成的任务是：计算乘客所行驶的公里数计程稽的量程为99公里，满量程自动归零2.3译码显示模块该模块经过s选1选择器将计费数据（4位BCD码、计时数据（z位BCD码、计程数据（z位BCD码动态选择输出其中计费数据ifei4Njifeil N送入显示译码模块进行译码，最后送至百元、十元、元、角为单位对应的数码管上显示，最大显示为999.9元：计时数据送入显示译码模块遂行译码，最后送至分为单位对应的数码管上显示，最大显示为59秒；计程数据送入显示译码模块进行译码，最后送

7、至以公里为单位的数码管上显示，最大显示为99公里1设计思路一一、设计内容输入Z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。系统结构框圈如图2-1.14 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门,|分频器些生j计费.壁垒卜计程晏刁可全翌J控制器”计费图21自动计价器的系统方框图2设计流程图开计费6I 15 N 一一一精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门略计图z系统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o开始，计费从6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z里程计数

8、器开始计敛，当路程超过2公里时，计费开始累加，按1.6元每公里计算，路程超过zo公里时每公里Z.4元乘客下车后，按下复位键，则所有计数器进入初始状态3总体设计封装图总体设计封装图如下图所示i制icik 令E二俨刊户I I dk sl而一100;I 如gi接5.i I:;,;-.,.,i.;,一slve slop kml!3.0J km2j3.0J m阳12.阳由pnc,1 pnce2 pnc,4模块设计min1!3.0J min2j3.0J，令“.“令“凹TO.川m nl,mi price13.町price23.坷price割（3.坷price43.坷？一一一一.a田”、，”、，、，”“”、，

9、4.1分频模块s m.句，咿，叫一，、，一唱.秒分频模块对频率为240陆的输入脉冲进行分颜，得到的频率为16胁，15胁和1陆的三种频率该模块产16 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门频率信号用于计费，每个lHZ脉冲为0.1元计费控制，lSHZ信号为1.5元的计费控制，16Hz信号为1.6元计费控制4.2计费模块控制模块是系统的核心部分，对计价糠的状态进行控制行程3公里内，起步费为6元；3公里外以每公里1元计费，等待累计时间1分钟外以每分钟1元计费.20公里外以每公里1.5元计费，等待累计时间1分钟外以每分钟l.S元计费。计费数据送入显示译码模块进行译码，最后送至以

10、百元、十元、元、角为单位对应的数码管上显示。4.3译码显示模块译码显示模块完成计价、计时、计程数据显示该模块经过8选1选择器将计费数据（4位BCD码、计时数据（2位BCD码、计程数据（2位BCD码动态选择输出。其中计费数据送入显示译码模块进行译码，最后送至百元、十元、元、角为单位对应的数码管上显示，最大显示为999.9元；计时数据送入显示译码模块进行译码，最后送至分为单位对应的数码管上显示，最大显示为99分钟；计程数据送入显示译码模块进行译码，最后送至以公里为单位的数码管上显示，最大显示为99公里5系统仿真结果及分析仿真波形图分析各信号说明：输入信号：elk：系统时钟信号，频率32Hz;mil

11、e.车速时钟，频率BHz;嗣同：启动信号，当start=l时，出租车启动，计数器开始计数：否则计数穗停止计数；阳t：复位信号，当时1时，各计数器清。；当时：o时，计数稽可以开始计数，sta而且表示计数开始；。ne_way：单程信号，单程时由司机输入；输出信号：kmO,kml：里程，单位为公里；costO，四时，c。st2,c。st3：费用，单位为元，其中c。目。表示小数位17 欢迎下载使用门6.毛5!5.16 !5.12 !用心整理的下载即可修改使用lI u咱也!3.81 us!3.2 u!！.目也!精品企业管理资料，1呼也1.28 !E份自邸!Int iioo I cl!:I r 至飞j；r

12、-jn111f跚跚跚1111翩翩n删舰！配翩翩n翩翩i翩翩翩翩翩翩翩翩删！一一主!J制II II irJ I 叨叨iI II:t1 I llJlrll I,ro叮叮可n可可了怀丁可百丁可丁于fY可言币币百NI可Y可百tr同&9 I l!J1n1 I,1 o!(;1 Y.1;r1&il lllmtD I,1;Q ITT1T:(王I&11 I Ill州IT：寸百了丁可可1of1丁nr丁可百ITTTfY可厅Y百Y百Nff:(8订百在引画Ill m咀ITl仁土生E立3tt1 I 2 cttt=主38四IIll，创咀I Tl i O:;j:_j:_j 8 1 5 单程行驶示意图图3超过3-20公里之间每

13、公里1.6元累计：3公里之内计费显示为6元；由图可知，单程键有效，启动键、6 t也5.12 飞33倒 也3.2 2.s,;臼I.(!l 28飞20公里每公里2.4元累计乎dz!?.Ill k!ll 句i!！？寸rx r1111 ii汇二二二tttjE辽汇主江E江汇E仨二二cg;？飞uI，：zi71二却主izi8 门H川一材门门川H门一跚跚I44 tttt 付TT主主主00?言三 3-z 1 。,x,i 2 elt-SBBB 88880 BBMMOM a。888。”。”。uu面，。曲3画2画1,._.”画，I i.i 面SI nl 16 1,;,JJ S川il崎1.iij叫莎翁IO川4辛茹Im,

14、8咐Icoss la,创笛l.1 单程行驶复位示意图因5ij O 当启动信号有效时重新计计数器清零，复位信号有效，18 乘客下车时显示费用25元，单程键有效，启动键、数精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门四、总结与致谢通过为期两周的课程设计，出租车计价器系统的设计己基本完成，能按预期的效果模拟汽车启动、等待、停止、复位等功能，并显示军费数目等待时间及行驶路程出租车计费系统的设计中体现了VHDL覆盖面广，描述能力强，是一个多层次的硬件描述语言及CPLO器件速度快，使用方便，便于修改等特点，本设计在实用方面具有一定的价值在本次设计中还存在很多不足，可以改进的地方目前有以

15、下几点一、该设计屋然实现了基本的计费和计程，但是很多问题并没有解决，如本设计只实了一种车速的计费若要实现出租车的不同档位下的计程计费，还需要进一步讨论二、该设计智能化水平较低，启动、等待、复位等信号需要人为输入，者在实际中出现操作偏差，会导致计费不准确同时，感谢课程设计过程中杨红娟老师的耐心指导，感谢同学们的相互纠正19 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门五、参考文献(l黄仁欣.EDA技术实用教程北京z清华大学出版社，20062潘松，黄继业.EDA技术与VHDL.北京：清华大学出版社，却093江国强编著.EDA技术与应用第三版北京：电子工业出版社，2010(4夏字

16、同编著.Veril。gHDL数字系统设计教程北京：北京航空航天大学出版社，2008SJ周祖成，程晓军，马卓钊编著数字电路与系统教学实验教程北京z科学出版社，2010(6周润景，苏良碧基于QuartusH的数字系统Veril。EHDL设计实例详解北京z电子工业出版社，20107（美国）SanirPain陆ar译者2夏字用胡燕祥刁岚松.Veril。EHDL数字设计与综合（第z版北京z电子工业出版社，2009(8云创工作室.Veril。gHDL程序设计与实践北京：人民邮电出版社，2009(9如j福帘，刘波Veril。EHDL应用程序设计实例精讲北京2电子工业出版社，2009(10张延伟，杨金岩，葛爱

17、学.veri I。zhdl程序设计实例详解北京：人民邮电出版社，2008110 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门附录（程序源代码）m。duletaxi(money,distance,elk,start，目。p.pause,speedup),input elk,input start,input st。p;input pause;input(1泪lspeedup;。utput(12:0)money;。utput(12:0)distance;reg12:0)m。ney;reg12:0)distance;reg12:0)m。ney_reg;reg(12:0)dista

18、nceeg,reg(3均Jnum;reg12:0)dis;reg d;always(p。sedgeelk)begin if(sl。p)汽车停止，计级和路程消零end begin money_ reg=dO;distance_reg=dO;dis=dO;num=dO,else if(sta叫汽车跑动后，起步价为6元begin m。ney_regd600;distance_reg=dO,dis=do;num=dO;end else begin 111 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门if(!srart&!speedup&!pause！目。pbein if(num=d

19、9 begin num=do,d ista nce_reg:d,stance_reg+1,dis=dis+I;end else begin num=num抖，endend else if(!start&speedup:bOl&!pause&!stop)begin if(num:d9 begin num=dO;distance_reg=d,stance_reg+Z;dis=dis+Z;end else begin num=num刊，endend else if（！到art&speedup:blO&!pause！目。p)begin if(num=d9 begin num=dO;distance_r

20、eg:d,stance_reg+S,dis=dis+S;end else begin num=num+l,end end else if(!start&speedup:b 11&!pause&!stop)begin distance_reg=d,stance_reg+1,dis=dlOO begin d=dl;dis=dO;end else begin d=d300 begin if(money_regdZOOO&d:dli)begin m。ney_reg=dZOOO&d:d 1)begin m。ney_reg=m。ney_regd180;end 112 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修

21、改使用l l欢迎下载使用门当计费暴达到20元时，每千米身日收50%的车费end m。ney=m。ney_reg;dostance=distance_reg;end endm。dule(2）译码显示模块decoder的源代码：m。duledeceder(scan,seg7,dp,clk20mhz,m。ney_in,distance _in);output(7:0)scan;数码管地址选择信号。utput(6:OJ seg7;I/7段显示控制信号（abcdelg)。utputdp;小数点input clk20mhz;一系统时钟20MHzinput(l2:0J m。ney_in;input(12:0

22、)distance_in;路程reg(7:0)scan;reg(6:OJ seg7;reg clklkhz;/lkHz的分频时钟，用于构描放码管地址reg(3。）data;reg(3.。m_one,m_ten,m_hun,m_tho;reg(3，。ld。”e,d_ten,d_hun,d_th。，reg(IS泪lc。unt;reg(lS:O)com bl;reg(3均lcomb l_a,c。mbl_b,combl _c,c。mbl_d;reg(iS:O)c。mb2;reg(3 OJ comb2_a，”mb2_b,comb2_c,c。mb2_d,reg(2:0)cnt;lkHz分频，用于扫描数由管

23、地址always(p。sedgeclk20mhz)begin ifcount=d 10000)begin elk l khz=clk l khz;c。untdO;endelse begin c。unt=count+l;end 一“将车费的十进制数转化为4位十进制数ifcombl money_in)begin 刊（c。mbl_a:d9&combl_b：d9&combl_cd9)begin comb l a:bOOOO;comb I b:bOOOO;comb I c=bOOOO;comb l_d=c。mbl_d+l,”mb l=conib l+l;end aJ JU P-.u嘈Lu m。c&aJ

24、JO P.a to m。c f e ea en wh-e tB 113 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门c。mbl_a=bOOOO;combl_b:bOOOO;c。mbl_cc。mbl_c+I;combl=c。mbl+I;end else ifc。mbl_a:d9)begin combl_a=bOOOO;combl b=c。mblb+l;comb I句。mbl+l,end else begin c。mba=c。mbla+l;combl=c。mbl+l;end end else ifl(c。mbl=m。ney_in)begin end m_one=c。mbla;m

25、_ten=combl_b;m hun=c。mblc;m_thom。ney_in)Begin c。mbla=bOOOO;combl b=bOOOO;c。mbl_cbOOOO;c。mbl_dbOOOO;c。mbl=dO;end 将路程的十进制数转化为4位十迸制数if(combZd阳tance_in)begin ifc。mbZ_a=d9&combZ_b：d9&c。mbZ_c=d9)begin c。mbZ_abOOOO;c。mbZ_b:bOOOO;c。mbZ_c:bOOOO;c。mbZd=c。mbZ_d+l;c。mbZ=c。mbZ+l;end else if(c。mbZ_ad9。mbZ_b：d9)be

26、gin c。mbZa:bOOOO;e。mbZ_b：bOOOO;114 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门comb2_c=c。mb2_c+l,c。mb2=c。mb2+1;end.else if(comb2_a:d9)begin comb2 a=bOOOO;C咀mb2b=c。mb2b+l;c。ma2=c。mb2刊，end else begin comb2_a=comb2_a+I;C咀mb2=c。mb2+1;end end el四if(comb2=distance_in)begin d。ne=comb2a;d_ten=c。mb2b;d_hundistance_in)be

27、gin comb2 a=bOOOO;comb2 b:bOOOO;comb2 c=bOOOO;comb2_d=bOOOO;comb2=dO;end end 数码管动态扫描always(posedge clklkhz)begin cnt=cnt+I,end always(cnt)begin case(cnt)bOOO:begin data=m。ne;dp：dO;scan:,bOOOOOOOl;endbOOl:begin data=m_ten;dp=dO;scan:,bOOOOOOlO;end bOlO:begin data=m_hun;dp=dl;scan=,bOOOOOlOO;end bOll:

28、begin data=m_tho;dp=dO;scan=,bOOOOlOOO;end blOO:begin data=d。ne;dp:dO;scan=,bOOOlOOOO;end blOl:begin data=d_ten;dp:dO;scan=,bOOlOOOOO;end bllO:begin data=d_hun;dp=dl;scan=,bOlOOOOOO;end 115 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门blll:begin data=d_th。，dpdO;scan=,blOOOOOOO;endDefault:begin databx;dpbx;scanb啊

29、，endendcase end/-7段译码always(data)begin case(data(3边4bOOOO:seg7(6:0J:7bl 111110;4b0001:seg7(6均7b0110000;4b0010:seg7(6:07bl101101;4b0011:seg7(6:0J:7bllllOOI;4b0100:seg7(6:0=7bOl 10011;4 b0101:seg7(6:0=7 blOllOll;4bOl 10:seg7(6:0=7blOlllll;4bOl ll:seg7(6:0=7bl 1110000;4blOOO:seg7(6:0=7blllllll;4bl001se

30、g7(6:0=7bllllOll;default:seg7(6:0=7bOOOOOOO;endcase end endm。dule116 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门目录摘要.-.-.-.l 一、设计目的和要求.2 一、设计原理.3 1设计模块.3 z原理描述.3 2.1分频模块.3 2.2路程和计费模块.叫.3 2.3译码显示模块.4 二、设计内容.-.-.4 1设计思路.4 z设计流程图.-.-.-.5 s总体设计封装图.-.-.6 4模块设计.6 4.1分频模块.64.2计费模块.7 4.3译码显示模块.-.7 5系统仿真结果及分析.-.-.7 四、总结与致谢.-.-.-.9 五、参考文献.-.10 附录程序源代码.11 目录.-.17 117 精品企业管理资料，用心整理的下载即可修改使用l l欢迎下载使用门编号：202004061636118