出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 EDA課程設(shè)計(jì).doc

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1、第14章出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析14.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求14.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案14.3主要源程序14.4系統(tǒng)仿真/硬件驗(yàn)證14.5設(shè)計(jì)技巧分析14.6系統(tǒng)擴(kuò)展思路14.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求以CPLD/FPGA為主體，設(shè)計(jì)并制作一臺出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，系統(tǒng)的方框圖如圖14.1所示。1．計(jì)費(fèi)及顯示(1)里程，即汽車行駛里程，用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX.X”，單位為km，精確到0.1km。(2)單價(jià)，即里程單價(jià)，用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“X.XX”，單價(jià)為元/km，根據(jù)每天不同的時(shí)間段有兩種情況：當(dāng)時(shí)間段為06:00～23:00時(shí)單價(jià)為1.40元/km，其他時(shí)間段內(nèi)單價(jià)為1.80元/km。(3)等候時(shí)

2、間，用四位數(shù)字顯示分鐘和秒，顯示方式為“XX:XX”，等候的定義是：當(dāng)汽車行駛速度小于或等于12km/h時(shí)為“等候”。(4)等候單價(jià)，等候單價(jià)有兩種情況：在等候時(shí)間小于1小時(shí)的情況下，等候單價(jià)為1元每5分鐘；在等候時(shí)間大于1小時(shí)的情況下，等候單價(jià)為20元每小時(shí)。(5)費(fèi)用的計(jì)算，出租車的起價(jià)為5.00元，當(dāng)里程小于2km時(shí)，按起價(jià)計(jì)算費(fèi)用；當(dāng)里程大于2km時(shí)按下式計(jì)算費(fèi)用：費(fèi)用=里程╳里程單價(jià)+等候時(shí)間╳等候單價(jià)(6)費(fèi)用的顯示，用五位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX.XX”，單價(jià)為元。2．時(shí)鐘及顯示當(dāng)出租車在常運(yùn)狀態(tài)下，應(yīng)能顯示當(dāng)前的時(shí)間。在汽車熄火的情況下，時(shí)鐘必須正常運(yùn)行，但是可以不顯示時(shí)

3、鐘。3．計(jì)費(fèi)開始提示當(dāng)出租車載上乘客并起步后，將空車指示牌扳倒時(shí)，空車指示牌里的指示燈熄滅，并有語音或燈光提示信號。14.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案14.2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)擬采用單片機(jī)和FPGA的結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)原理框圖如圖14.2所示。14.2.2測控FPGA的VHDL程序設(shè)計(jì)?根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，我們可將整個(gè)測控FPGA系統(tǒng)CZJFXT分為七個(gè)模塊，它們分別是：分頻器模塊FPQ，等待判別模塊DDPB，里程計(jì)算模塊LCJS，里程計(jì)費(fèi)模塊LCJF，等待計(jì)時(shí)模塊DDJS，等待計(jì)費(fèi)模塊DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊SCXZ。其內(nèi)部組成原理圖如圖14.3所示。分頻器模塊FPQ：將外部時(shí)鐘信號

4、SCLK(設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)為200Hz)經(jīng)過適當(dāng)分頻后，產(chǎn)生1Hz的系統(tǒng)工作用基準(zhǔn)時(shí)鐘信號CLK1HZ，供系統(tǒng)中的有關(guān)模塊計(jì)時(shí)用。等待判別模塊DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號WCLK和分頻器產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號CLK1HZ，計(jì)算單位時(shí)間里WCLK的脈沖個(gè)數(shù)(每km產(chǎn)生1000個(gè)脈沖信號，即每米產(chǎn)生1個(gè)脈沖信號)，亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標(biāo)志信號DDBZ。里程計(jì)算模塊LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號WCLK和等待標(biāo)志DDBZ，對出租車行駛的里程數(shù)XSLC進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)發(fā)出里程標(biāo)志信號LCBZ和里程計(jì)費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ。里程計(jì)費(fèi)模塊LCJF：在計(jì)費(fèi)標(biāo)志信號JFBZ、等

5、待標(biāo)志信號DDBZ、里程標(biāo)志信號LCBZ和時(shí)段標(biāo)志信號XDBZ等信號的控制下，計(jì)算行駛里程超過2km以上里程的費(fèi)用LCFY。等待計(jì)時(shí)模塊DDJS：在等待標(biāo)志信號DDBZ和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號CLK1HZ的控制下，進(jìn)行等待時(shí)間DDSJ的計(jì)算，其中DDSJ的低8位表示等待時(shí)間的秒數(shù)，DDSJ的高8位表示等待時(shí)間的分鐘數(shù)，同時(shí)根據(jù)等待時(shí)間的長短發(fā)出一個(gè)熄燈標(biāo)志信號XDBZ。等待計(jì)費(fèi)模塊DDJF：在等待標(biāo)志信號DDBZ和熄燈標(biāo)志信號XDBZ控制下，進(jìn)行等待費(fèi)用DDFY的計(jì)費(fèi)操作。輸出數(shù)據(jù)選擇模塊SCXZ：根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸選擇控制信號SEL，選擇有關(guān)計(jì)算處理結(jié)果傳輸給單片機(jī)。SEL與被傳送數(shù)據(jù)的具體關(guān)

6、系如表14.1所示。14.2.3單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)?單片機(jī)模塊包括單片機(jī)AT89C51及其控制的顯示和鍵盤系統(tǒng)，控制口如圖14.3（略）所示。AT89C51對FPGA的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出用車總費(fèi)用并送顯示系統(tǒng)顯示，同時(shí)它接收鍵盤信息并處理顯示切換。系統(tǒng)采用6+1顯示，6個(gè)數(shù)碼管作常規(guī)顯示，一個(gè)數(shù)碼管作狀態(tài)顯示。按鍵共有5個(gè)，分別是功能切換鍵、確定鍵、修改鍵、啟動(dòng)模擬鍵和空車牌壓下模擬鍵。涉及的主要流程圖如圖14.4~14.8所示。14.3主要源程序14.3.1主要VHDL源程序1．分頻器模塊FPQ的VHDL源程序--FPQ.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_

7、1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYFPQISPORT(SCLK:INSTD_LOGIC;--SCLK=200HzCLK1HZ:OUTSTD_LOGIC);--CLK1HZ=1HzENDENTITYFPQ;ARCHITECTUREARTOFFPQISSIGNALCNT100:INTEGERRANGE