EDA课程实践设计-出租车计价器.doc

EDA出租车计价器
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班级:1
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一概述
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。出租车计价器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器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32Hz,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99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。
二总体设计
设计要求
(1),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。
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:
·
显示
计费
里程
计数器2
等待时间
计数器1
车速时钟
分频
基础时钟
时钟
图1 系统结构框图
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。
设计流程图
N
N
Y
Y
N
Y
N
Y
Y
N
1元/公里

总计
1元/分钟

等待?
等待?
里程>20
里程>3
单程?
计费8元
开始
图2 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,。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。
三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:clk:系统时钟信号,频率32Hz;
mile:车速时钟,频率8Hz;
start::启动信号,当start=1时,出租车启动,计数器开始计数;否则计数器停止计数;
rst:复位信号,当rst=1时,各计数器清0;当rst=0时,计数器可以开始计数,start=1表示计数开始;
one_way:单程信号,单程时由司机输入;
wait_siignal:等待信号,处于等待状态时由司机输入;
输出信号:km0,km1:里程,单位为公里;
min0,min1:等待时间,单位为分钟;
cost0,cost1,cost2,cost3:费用,单位为元,其中cost0表示小数位。
图3 单程行驶示意图
启动键、单程键有效,由图可知,3公里之内计费显示为8元;3-20公里之间每公里1元累计;。
图4 单程行驶中途等待示意图
启动键、单程键有效,行驶一段时间等待信号有效,等待后继续行驶。由图可知,3公里之内计费