基于fpga的出租车计价器设计.doc

基于fpga的出租车计价器设计.doc基于FPGA的出租车计价器设计
摘要
介绍了出租车计费器系统的组成及工作原理,简述了在EDA平台上用FPGA器件构成该数字系统的设计思想和实现过程。论述了计程模块,计费模块,计时模块, 译码动态扫描模块等的设计方法与技巧。
引言
随着EDA技术的高速发展,电子系统的设计技术发生了深刻的变化,人规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA的出现,给设计人员带来丫诸多方便。利用它进行产品开发,不仅成本低、周期短、可靠性高,而且具有完全的知识产权。本文介绍了一个以Altera公句可编程逻辑芯片cyclone2系列的EP2C5T144C8的FPGA芯片为控制核心、附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。随着社会的不断进步,人们生活水平的不断提高,出租车逐渐成为人们円常生活不可缺少的交通工具。而计价器作为出租车的一个重要组成部分,关系着出租车司机和乘客双方利益,起着重要的作用,因而岀租车计价器的发展非常迅猛。
出租车计费系统的实验任务及要求

掌握较复杂逻辑的设计、调试。
进_步掌握用VHDL语言设计数字逻辑电路。
掌握用Max+pulsII软件的原理图输入的设计方法。
2. 2功能要求
基本功能:
按行驶里程收费,,并在车行3公里后再按3元/公里计算车费。
实现模拟功能:能模拟汽车启动、停止。
设计动态扫描电路:将车费、里程、等待吋间动态的显示出来。
用VHDL语言设计符合上述功能要求的出租车计费器,并用层次化设计方法
F P G A
设计该电路 ..... 动态显示电路
开►模 块
各计|关-数状态用功辦 H正,并通: .一各设
计是否正硝
路
附加功能:
増加了晚上计费功能和等待功能。晚上起步价为12. 00元,并在车行3公里后再按4元/公里计算车费。车白天停止超过三分钟后按1元/分钊•计算,晚上超过3分钟按2元/分钟计算。
实现预置功能:能预置起步费、每公里收费、等待加费时间。
实现模拟功能:白天、黑夜;等待、行驶状态。
设计超过三公里提醒功能。
2. 3本人任务
本人负责软件部分。
4任务书(附录一)
方案设计及原理框图
硬件系统组成框图
各模块的作用和组成:
开关模块
该模块的作用是用于电路的输入的信号。
主要有三个开关以及三个限流电阻,电源构成。
(3)动态显示模块:
此模块由六个数码管和三个二极管所构成,17个200Q电附起到限制电流的作川,使得流到数码管的电流适当,防止数码管中的电流过人,而使得数码管损坏。数码管将计费、等待吋
及盾控制
芯片
动态显不模块
间和里程动态的显r
信号输入
3输
入
信
号
各种控制信号经输入端给控制芯片。•:采用的有CPLD或者FPGA等。
动态显示电路:采用的是数码管來实现功能的输出。
FPGA内部具体框
及方案设计:
出租车的一般计费过程为:出租车载客后,启动计费器,整个系统丌始运行, 里程计数器从0开始计数,费用计数器从9开始计算;出租车载客中途等待, 等待吋间计数器从0开始计数。最后根据行驶里程或停止等待的吋间的计费标准计费。出租车到达口的地停止后,停止计费器,显示总费用。
根据岀租车计费器的工作过程,本系统采用分层次、分模块的方式设计,其FPGA 内部具体框阁如下所示。
车行驶状态
►车费计数
>模块
输
出
控
制
模
块
译
码
模
块
各模块的功能:
由FPGA晶振电路产生50MHz时钟信号并输入。
分频器:将时钟信号进行分频。
标志模块:将按钮产生的脉冲转化为一种标志信号。
计程模块:在等待信号未作用时,来一个时钟脉冲信号,里程值加1。该模块还包含一个路程计费标志的小模块,输出一个路程计费的信号。
等待状态模块:等待信号作用吋,该模块可以记录等待的吋间,并产生等待计费的信号。
车费计数模块:按行驶里程收费,分为白天和黑夜。白天收费标准:起步费为12. 00元,超过3公里按4元/公里,车暂停超过三分钟按2元/分钟计算。黑夜收费标准:起步费为15. 00元,超过3公里按5元/公里,车暂停超过三分钟按1元/分钟计算。
输岀控制模块:分时输出里程、等待时问、费用三个信号,实现动态敁示功能。
译码模块:实现将车费计数模块、等待状态模块和里程计数模块输出的BCD 码转换成七段码输出。
各单元模块设计,仿真结果及分析
本系统采用层次化、模块化的设计方法,设计顺序为自下向上。首先实现系统框图中的各子模块,然后由顶层模块调用各子模块来完成整个系统。
:

PULSE
CLKO FOUT
inst5
图3. 1. 1分频器的实