1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景1</p><p>　　1.2 QUARTUS II簡介1</p><p>　　1.3 VHDL語言基礎(chǔ)2</p><p>

2、　　2 出租車計(jì)費(fèi)器總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和目的2</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的2</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)3</p><

3、p>　　2.4 出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)工作流程圖4</p><p>　　3 出租車計(jì)費(fèi)器的實(shí)現(xiàn)5</p><p>　　3.1 出租車計(jì)費(fèi)器的頂層原理圖5</p><p>　　3.2 系統(tǒng)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)5</p><p>　　3.2.1 計(jì)費(fèi)模塊JIFEI5</p><p>　　3.2.2 計(jì)量模

4、塊JILIANG6</p><p>　　3.2.3 顯示控制模塊SELTIME7</p><p>　　3.2.4 顯示模塊DELED7</p><p>　　4 出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)仿真及分析8</p><p>　　4.1 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的仿真8</p><p>　　4.2 單元模塊的仿真及分析10</

5、p><p>　　4.2.1 譯碼顯示模塊的仿真及分析10</p><p>　　4.2.2 顯示控制模塊的仿真及分析12</p><p>　　4.2.3 計(jì)量模塊的仿真及分析13</p><p>　　4.2.4 計(jì)費(fèi)模塊的仿真及分析13</p><p>　　5 鎖定管腳及硬件實(shí)現(xiàn)14</p>

6、<p>　　5.1 鎖定管腳圖14</p><p>　　5.2 硬件實(shí)現(xiàn)14</p><p>　　5.2.1 顯示結(jié)果的幾種情況15</p><p>　　5.2.2 硬件實(shí)現(xiàn)總結(jié)16</p><p>　　6 設(shè)計(jì)體會與總結(jié)17</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18<

7、/b></p><p><b>　　附 錄19</b></p><p>　　1 JILIANG模塊的VHDL編程19</p><p>　　2 JIFEI模塊的VHDL編程21</p><p>　　3 SELTIME控制模塊的VHDL編程22</p><p>　　4 DE

8、LED模塊的VHDL編程23</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，各大中小城市的出租車營運(yùn)事業(yè)發(fā)展迅速，出租車已經(jīng)成為人們?nèi)粘３鲂羞x擇較為普通的交通工具。于是，出租車行業(yè)以低價高質(zhì)的服務(wù)給人們帶來了出行的享

9、受。但是總存在著買賣糾紛困擾著行業(yè)的發(fā)展。而在出租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法就是改良計(jì)價器。汽車計(jì)價器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具，它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價器無論是對廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計(jì)價器的研究也是具有一定意義的。出租車計(jì)費(fèi)器是出租車營運(yùn)收費(fèi)的專用智能化儀表，是出租車市場規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化以及減少司機(jī)與乘客之間發(fā)生糾紛的重要設(shè)備。

10、一種功能完備，簡單易用，計(jì)量準(zhǔn)確的出租車計(jì)費(fèi)器是加強(qiáng)出租車行業(yè)管理，提高服務(wù)質(zhì)量的必需品。本設(shè)計(jì)就是采用VHDL硬件描述語言作為設(shè)計(jì)手段，采用自己的設(shè)計(jì)思路，得到一種出租車計(jì)價系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過Quartus II 6.0軟件下進(jìn)行仿真，證明所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)完成了出租車計(jì)價的功能，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，具有一定的實(shí)用性。</p><p>　　1.2 QUARTUS II簡介</p><p&

11、gt;　　QUARTUS II 是Altera公司的綜合性CPLD/FPGA開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整CPLD設(shè)計(jì)流程。QUARTUS II 支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開發(fā)，集系統(tǒng)級設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開發(fā)平臺。Altera QUARTUS II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境

12、, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。</p><p>　　1.3 VHDL語言基礎(chǔ)</p><p>　　一般而言，一個相對完整的VHDL語言程序至少應(yīng)三個基本組成部分：①庫（Library）、程序包（Package）使用說明；②實(shí)體（Entity）說明；③實(shí)體對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體（Architecture）說明。其中，庫、程序包使用說明用于打開（調(diào)用）本設(shè)計(jì)

13、實(shí)體將要用到的庫、程序包；實(shí)體說明用于描述該設(shè)計(jì)實(shí)體與外界的接口信號說明，是可視部分；結(jié)構(gòu)體說明用于描述該設(shè)計(jì)實(shí)體內(nèi)部工作的邏輯關(guān)系，是不可視部分。在一個實(shí)體中，允許含有一個或多個結(jié)構(gòu)體，而在每一個結(jié)構(gòu)體中又可以含有一個或多個進(jìn)程以及其他的語句。根據(jù)需要，實(shí)體還可以有配置說明語句。配置說明語句主要用于以層次化的方式對特定的設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行元件例化，或是為實(shí)體選定某個特定的結(jié)構(gòu)體。</p><p>　　2 出租車計(jì)費(fèi)

14、器總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和目的</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1.起步價為5.0元，起步公里為3公里；</p><p>　　2.超過3公里，每公里按1元收費(fèi)，也可每0.1公里按0.1元收費(fèi)；</p><p>　　3.等候時間累計(jì)1分鐘，按每分鐘0.

15、1元收費(fèi)；</p><p>　　4.用三個數(shù)碼管顯示總金額，最大值為99.9元；用三個數(shù)碼管顯示總里程，最大值99.9公里；用兩個數(shù)碼管顯示等待時間，最大值99分鐘。</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的</p><p>　　1.通過這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使我們加深對EDA技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)理論和概念的理解，培養(yǎng)我們的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，特別是實(shí)際動手能力。&l

16、t;/p><p>　　2.學(xué)習(xí)使用QUARTUS II軟件設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3.根據(jù)原理圖學(xué)會用VHDL語言設(shè)計(jì)時序電路。</p><p>　　4.學(xué)會繪制功能仿真波形圖。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電路具有計(jì)時、計(jì)

17、程、計(jì)費(fèi)功能，用數(shù)碼管顯示行駛公里數(shù)、等待時間、收費(fèi)金額，行車?yán)锍毯偷却龝r間的處理電路將汽車行駛的里程數(shù)、轉(zhuǎn)換成與之成正比的計(jì)費(fèi)脈沖，然后由計(jì)費(fèi)電路轉(zhuǎn)換成收費(fèi)金額，實(shí)驗(yàn)中以一個脈沖模擬汽車前進(jìn)十米，則每100個脈沖表示1公里，3公里以后每0.1公里產(chǎn)生一個計(jì)費(fèi)脈沖，一個1HZ的脈沖用來表示等待時間，60個脈沖代表1分鐘，1分鐘即60個脈沖產(chǎn)生一個等待計(jì)費(fèi)脈沖，然后用計(jì)費(fèi)電路對計(jì)費(fèi)脈沖進(jìn)行計(jì)費(fèi)。</p><p>　

18、　2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　出租車計(jì)費(fèi)器的組成如上圖所示，通過控制模塊以高低脈沖模擬出租汽車啟動、行駛、暫停，具有控制作用；通過控制模塊控制出租車的狀態(tài)來選擇出租車是計(jì)里程還是計(jì)等待時間，相應(yīng)產(chǎn)生的時間計(jì)費(fèi)脈沖信號和里程脈沖信號來計(jì)費(fèi)，譯碼/動態(tài)掃描模塊將等待時間、路程與費(fèi)用的數(shù)值譯碼后用動態(tài)掃描的方式驅(qū)動數(shù)碼管；數(shù)碼管顯示

19、模塊將里程數(shù)、等待時間和計(jì)費(fèi)金額用數(shù)碼管顯示。</p><p>　　2.4 出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　圖2-2 出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　出租車載客后，啟動計(jì)費(fèi)器，整個系統(tǒng)開始工作，進(jìn)入初始化狀態(tài)，即計(jì)程從0開始，計(jì)費(fèi)從5.0元開始。再根據(jù)BREAK信號判斷行駛還是暫停。若是行駛狀態(tài)，計(jì)費(fèi)器開始進(jìn)行里程計(jì)數(shù)，當(dāng)里程超過3

20、公里時，計(jì)費(fèi)器開始累加，按每0.1公里收費(fèi)0.1元計(jì)算，計(jì)程器則繼續(xù)，否則計(jì)費(fèi)器不變。若是暫停狀態(tài)，計(jì)費(fèi)器開始進(jìn)行等候時間計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)群驎r間累計(jì)1分鐘，則每分鐘0.1元計(jì)費(fèi)。最后將等候時間、里程、計(jì)費(fèi)都顯示出來。</p><p>　　3 出租車計(jì)費(fèi)器的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 出租車計(jì)費(fèi)器的頂層原理圖</p><p>　　圖3-1 出租車計(jì)費(fèi)器頂層原理圖

21、</p><p>　　原理圖中輸入部分分別是CLK：秒脈沖信號，1個脈沖代表1秒，則60個脈沖表示1分鐘。CLK1：10米脈沖信號，1個脈沖代表10米，則10個脈沖表示100米，100個脈沖代表1公里。START:計(jì)程車開啟信號；DRIVE：計(jì)費(fèi)器啟動信號；BREAK：等待信號，SEL為計(jì)數(shù)控制信號輸出端。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)</p><

22、p>　　3.2.1 計(jì)費(fèi)模塊JIFEI</p><p>　　計(jì)費(fèi)（JIFEI）模塊也是本系統(tǒng)的核心，完成起步價計(jì)費(fèi)，等待時間計(jì)費(fèi)，里程計(jì)費(fèi)功能。計(jì)費(fèi)器啟動，顯示起步價5.0元，之后每來一個行駛里程計(jì)費(fèi)脈沖或者等待時間計(jì)費(fèi)脈沖，計(jì)費(fèi)金額自動加0.1元。計(jì)費(fèi)顯示用3位數(shù)碼管，所以計(jì)費(fèi)最大值為99.9元。其中CH2表示費(fèi)用的十位，CHI表示費(fèi)用的個位，CH0表示費(fèi)用的十分位。B為等待時間計(jì)費(fèi)脈沖信號或里程計(jì)費(fèi)脈

23、沖信號。</p><p>　　圖3-2 JIFEI模塊圖</p><p>　　3.2.2 計(jì)量模塊JILIANG</p><p>　　圖3-3 JILIANG模塊圖</p><p>　　本模塊是系統(tǒng)的核心模塊之一，能夠?qū)ν獠康男旭偩嚯x脈沖、等待時間脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。因?yàn)樾旭偩嚯x每脈沖代表10米，所以計(jì)滿100個數(shù)就輸出一個行駛距離計(jì)費(fèi)脈沖，

24、因?yàn)?公里之內(nèi)屬于起步價，所以前3公里內(nèi)不輸出行駛距離計(jì)費(fèi)脈沖，因?yàn)橛?位數(shù)碼管來顯示行駛距離，其中兩位整數(shù)，一位小數(shù)，所以行駛距離最小分辨率為0.1公里，行駛距離脈沖每計(jì)10個數(shù)，行駛距離輸出加0.1，行駛距離最大值為99.9公里。其中KM2為里程的十位，KM1為里程的個位，KM0為里程的十分位。等待時間脈沖頻率為1HZ，所以一個脈沖代表1秒，60個等待脈沖是1分鐘，輸出等待時間加1，等待時間滿1分鐘計(jì)一次費(fèi)，所以對等待時間脈沖計(jì)數(shù)，

25、計(jì)滿60個數(shù)就輸出一個等待計(jì)費(fèi)脈沖。等待時間最大值為99分鐘。MIN1為等待時間的十位，MIN0為等待時間的個位。將行駛距離、等待時間送到SELTIME模塊，時間與里程計(jì)費(fèi)脈沖送到計(jì)費(fèi)模塊完成里程、等待時間的計(jì)費(fèi)功能。B1為超過3公里后，每0.1公里產(chǎn)生的計(jì)費(fèi)脈沖。B2為每等待一分鐘產(chǎn)生的計(jì)費(fèi)脈沖。</p><p>　　3.2.3 顯示控制模塊SELTIME</p><p>　　圖3-4

26、 SELTIME模塊圖</p><p>　　SELTIME模塊起顯示控制作用，控制等待時間、行駛里程、費(fèi)用在數(shù)碼管上的顯示位置。sel為計(jì)數(shù)控制信號輸出端，功能主要是利用其計(jì)數(shù)的八個狀態(tài)，使daout在其每個狀態(tài)下選擇某一輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)而將選擇的的數(shù)據(jù)送入到DELED模塊。dp為小數(shù)點(diǎn)脈沖控制信號，當(dāng)該模塊輸出的值為里程的個位、費(fèi)用的個位時，需要考慮小數(shù)點(diǎn)的存在，即此時dp=‘1’，在其他不需要小數(shù)點(diǎn)的情況下，d

27、p=‘0’，最后dp將信號輸出到DELED模塊。</p><p>　　3.2.4 顯示模塊DELED</p><p>　　圖3-5 DELED模塊圖</p><p>　　DELED模塊把送入的每個四位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為7段碼送出顯示，能夠使數(shù)碼管正常顯示送入的數(shù)據(jù)。其中DP為小數(shù)點(diǎn)輸入信號。</p><p>　　4 出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)仿真及分析&

28、lt;/p><p>　　4.1 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的仿真</p><p>　　圖4-1 出租車啟動時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能仿真圖</p><p>　　由圖4-1 可知，當(dāng)出租車未啟動時，里程、等待時間、費(fèi)用均為0。出租車剛啟動時，里程、等待時間為0，費(fèi)用為出租車起步價5元。</p><p>　　圖4-2 出租車等待時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能仿真圖</p>&

29、lt;p>　　由圖4-2可知，當(dāng)出租車在等待過程中，行駛里程16.2公里，等待時間為32分鐘時，出租車的費(fèi)用為：5+（16.2-3）×1+32×0.1=21.4元，與仿真結(jié)果一致。</p><p>　　圖4-3 出租車行駛時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能仿真圖</p><p>　　由圖4-3可知，當(dāng)出租車行駛到66.6千米，等待時間60分鐘時，由仿真結(jié)果可得出費(fèi)用為74.6元；根

30、據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算可得費(fèi)用為：5+（66.6-3）×1+60×0.1=74.6元。仿真結(jié)果與計(jì)算值一致，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。</p><p>　　圖4-4 出租車停車時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能仿真圖</p><p>　　當(dāng)出租車停車時，出租車上的時間、里程和費(fèi)用清零，為下次計(jì)費(fèi)的開始做準(zhǔn)備。</p><p>　　4.2 單元模塊的仿真及分析</p>

31、;<p>　　4.2.1 譯碼顯示模塊的仿真及分析</p><p>　　圖4-5 譯碼顯示模塊的功能仿真圖</p><p>　　圖4-5為譯碼顯示模塊的功能仿真波形圖，DP、S為信號輸入端，也是顯示控制模塊的信號輸出端口，ABCDEFGH八個端口為八位二進(jìn)制的輸出端口。假設(shè)DOUT=“HGFEDCBA”,由上圖可以看出：</p><p><b

32、>　　1. DP=0時：</b></p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0000”,則DOUT=”00111111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0001”,則DOUT=”00000110”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0010”,則DOUT=”01011011”；</p>

33、;<p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0011”,則DOUT=”01001111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0100”,則DOUT=”01100110”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0101”,則DOUT=”01101101”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0110

34、”,則DOUT=”01111101”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0111”,則DOUT=”00000111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”1000”,則DOUT=”01111111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”1001”,則DOUT=”01101111”；</p><

35、;p>　　當(dāng)S(3 downto 0)等于上述值以外的值時，則DOUT=”00000000”。</p><p><b>　　2. DP=1時：</b></p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0000”,則DOUT=”10111111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0001”,則DOUT=”10000

36、110”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0010”,則DOUT=”11011011”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0011”,則DOUT=”11001111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0100”,則DOUT=”11100110”；</p><p>　　當(dāng)S(3 d

37、ownto 0)=”0101”,則DOUT=”11101101”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0110”,則DOUT=”11111101”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”0111”,則DOUT=”10000111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”1000”,則DOUT=”11111111”；&

38、lt;/p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)=”1001”,則DOUT=”11101111”；</p><p>　　當(dāng)S(3 downto 0)等于上述值以外的值時，則DOUT=”10000000”。</p><p>　　4.2.2 顯示控制模塊的仿真及分析</p><p>　　圖4-6 顯示控制模塊的功能仿真圖</p>

39、<p>　　圖4-6為顯示控制模塊功能仿真圖，其中clk為時鐘脈沖輸入端，sel為計(jì)數(shù)控制信號輸出端，daout為sel所控制狀態(tài)下的輸出到數(shù)碼管的位選信號，dp為小數(shù)點(diǎn)控制輸出信號?？梢钥闯?，當(dāng)時鐘沿上升時刻到來時，計(jì)數(shù)器的輸出sel就自動加1,當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出端加到“111”時，再來一個脈沖上升沿，則計(jì)數(shù)的輸出端sel變?yōu)椤?00”，該顯示控制模塊的功能主要是利用其計(jì)數(shù)的八個狀態(tài)，進(jìn)而去輪流控制數(shù)碼管的位選信號。由圖4-6可

40、知：當(dāng)sel=“000”時，則daout=CH0；當(dāng)sel=“001”時，daout=CH1；當(dāng)sel=“010”時，daout=CH2；當(dāng)sel=“011”時，daout=KM0；當(dāng)sel=“100”時，daout=KM1；當(dāng)sel=“101”時，daout=KM2；當(dāng)sel=“110”時，daout=MIN0；當(dāng)sel=“111”時，daout=MIN1。由于KM1、CH1表示里程的個位和費(fèi)用的個位，其后都存在小數(shù)，故在設(shè)計(jì)中當(dāng)顯示

41、KM1、CH1時須加入小數(shù)點(diǎn)，此時dp=‘1’，在其他沒有小數(shù)點(diǎn)的情況時dp=‘0’。</p><p>　　4.2.3 計(jì)量模塊的仿真及分析</p><p>　　圖4-7 計(jì)量模塊的功能仿真圖</p><p>　　圖4-7為計(jì)量模塊的功能仿真圖，START信號為高電平時（即出租車啟動）。當(dāng)DRIVE為高電平且BREAK為低電平時，出租車為行駛狀態(tài)，此時里程計(jì)數(shù)模

42、塊開始計(jì)數(shù)，每經(jīng)過10個CLK1脈沖信號，里程加0.1公里，當(dāng)里程計(jì)數(shù)大于3公里時，每計(jì)0.1公里產(chǎn)生1個B1脈沖信號。當(dāng)DRIVE為高電平且BREAK為高電平時，出租車為暫停狀態(tài)，此時等待時間計(jì)數(shù)模塊開始計(jì)數(shù)，每經(jīng)過60個CLK脈沖信號，時間加1分鐘，每計(jì)1分鐘產(chǎn)生一個B2脈沖信號。B1和B2分別為里程計(jì)費(fèi)脈沖和等待時間計(jì)費(fèi)脈沖。</p><p>　　4.2.4 計(jì)費(fèi)模塊的仿真及分析</p>&

43、lt;p>　　圖4-8 計(jì)費(fèi)模塊的功能仿真圖</p><p>　　圖4-8為計(jì)費(fèi)模塊的功能仿真圖當(dāng)START處于高電平且DRIVE處于高電平時，每送入一個計(jì)費(fèi)脈沖且計(jì)費(fèi)脈沖處于上升沿時，CH0自動加1（即每送入一個計(jì)費(fèi)脈沖加0.1元）。CH0、CH1、CH2為十進(jìn)制計(jì)數(shù)。CH2表示費(fèi)用的十位，CH1表示費(fèi)用的個位，CH0表示費(fèi)用的十分位，計(jì)費(fèi)的最大值為99.9元。</p><p>

44、　　5 鎖定管腳及硬件實(shí)現(xiàn)</p><p>　　5.1 鎖定管腳圖</p><p>　　在驗(yàn)證出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的功能之前，需要清楚實(shí)驗(yàn)箱與各個信號之間的對應(yīng)關(guān)系，參照資料得出本設(shè)計(jì)中各引腳的對應(yīng)情況如下：</p><p>　　圖5-1 頂層原理圖</p><p><b>　　5.2 硬件實(shí)現(xiàn)</b></p&

45、gt;<p>　　通過硬件下載，該電路可以完成硬件實(shí)現(xiàn)，芯片管腳定義可以直接用編輯．pin文件。完成管腳定義后選擇器件，編譯后生成.sof文件。選擇.sof文件進(jìn)行下載。</p><p>　　下載完成后，將第一全局時鐘CLK1的跳線器接1Hz(作為秒脈沖信號)，將第二全局時鐘CLK2的跳線器接1Hz(作為十米脈沖信號)，將第三全局時鐘CLK3的跳線器接32768Hz，用撥位開關(guān)模擬控制出租車的啟動、

46、行駛、暫停。觀察數(shù)碼管上數(shù)據(jù)的變化是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在試驗(yàn)箱上八個數(shù)碼管從左至右分別顯示的是：等待時間的十位、等待時間的個位、里程的十位、里程的個位、里程的十分位、費(fèi)用的十位、費(fèi)用的個位、費(fèi)用的十分位。</p><p>　　5.2.1 顯示結(jié)果的幾種情況</p><p>　　圖5-2 驗(yàn)證結(jié)果1</p><p>　　圖5-2表示出租車等待了1分鐘，行駛了3.9公

47、里，即時車費(fèi)為6.0元。根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算所得費(fèi)用為：5元+（3.9-3）公里×1元/公里+1分鐘×0.1元/分鐘=6.0元，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)箱上所得顯示結(jié)果相同。</p><p>　　圖5-3 驗(yàn)證結(jié)果2</p><p>　　圖5-3表示出租車等待了3分鐘，行駛了6.8公里，即時車費(fèi)為9.1元。根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算所得費(fèi)用為：5元+（6.8-3）公里×1元/公里+

48、3分鐘×0.1元/分鐘=9.1元，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)箱上所得顯示結(jié)果相同。</p><p>　　在試驗(yàn)箱驗(yàn)證過程中，我們可以看到，八位數(shù)碼管的右三位顯示起步價05.0，中間三個數(shù)碼管在以0.1為步長進(jìn)行加法顯示行駛里程，當(dāng)行駛里程超過3公里之后，每0.1公里計(jì)費(fèi)金額加0.1元，當(dāng)我們按下等待暫停鍵，每分鐘左邊兩個數(shù)碼管加1，其顯示的等待時間，當(dāng)?shù)却龝r間到1分鐘時，計(jì)費(fèi)金額加0.1元，由此我們可以判斷，系統(tǒng)設(shè)

49、計(jì)符合要求。</p><p>　　5.2.2 硬件實(shí)現(xiàn)總結(jié)</p><p>　　通過對每一模塊的仿真和下載，可以實(shí)現(xiàn)各個模塊的邏輯功能，驗(yàn)證了各個模塊的正確性。在出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的4個模塊中，重點(diǎn)在于計(jì)量模塊（JILIANG），計(jì)費(fèi)模塊（JIFEI），顯示控制模塊（SELTIME），譯碼顯示模塊（DELED）。JILIANG模塊主要有汽車的開始、運(yùn)行、暫停，JILIANG模塊主要記錄出租車

50、的行駛里程和等待時間，并將等待時間計(jì)費(fèi)脈沖和行駛里程計(jì)費(fèi)脈沖送入JIFEI模塊；JIFEI模塊主要是完成起步價計(jì)費(fèi)、等待時間計(jì)費(fèi)、行駛里程計(jì)費(fèi)，并完成總費(fèi)用；SELTIME模塊起顯示控制作用，控制等待時間、行駛里程、費(fèi)用在八個數(shù)碼管上的位置。DELED模塊是把送入的每個四位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為7段碼，從而能在數(shù)碼管上正確的顯示。這四個模塊的組合成完整的出租車系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過程中還需要改進(jìn)的是控制出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的控制功能。 </p&g

51、t;<p>　　出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已全部完成，能按預(yù)期的效果進(jìn)行模擬汽車開始、啟動、暫停、停止等功能，由數(shù)碼管顯示出租車等待時間，行駛里程，費(fèi)用。車暫等待時停止行駛里程計(jì)費(fèi)，車費(fèi)僅由等待時間計(jì)費(fèi)；出租車正常行駛時，僅根據(jù)里程收費(fèi)方式。若停止則車費(fèi)清零，等待下一次計(jì)費(fèi)的開始。出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了VHDL覆蓋面廣，描述能力強(qiáng)，是一個多層次的硬件描述語言本設(shè)計(jì)在實(shí)用方面具有一定的價值。 </p>

52、<p>　　該計(jì)費(fèi)器實(shí)現(xiàn)了按預(yù)置參數(shù)自動計(jì)費(fèi)(最大計(jì)費(fèi)金額為99.9元)、自動計(jì)程(最大計(jì)程公里數(shù)為99.9公里)等功能；能夠?qū)崿F(xiàn)起步價、每公里收費(fèi)、等待時間計(jì)費(fèi)的參數(shù)預(yù)置(如：起步價5.0元；3公里后1元每公里；等待時間0.1元每分鐘)，且預(yù)置參數(shù)可調(diào)范圍廣。由于采用CPLD大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?，整機(jī)功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定、工作可靠、升級方便。</p><p>　　6 設(shè)計(jì)體會與總結(jié)&l

53、t;/p><p>　　通過這次緊張而又充實(shí)的EDA課程設(shè)計(jì)，我感受到了VHDL語言和普通軟件語言之間的區(qū)別，也能夠更加熟練地運(yùn)用VHDL語言進(jìn)行邏輯電路的設(shè)計(jì)了，受益匪淺。我們所做的課題是出租車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)。老師給了我們課程設(shè)計(jì)題目，在這半個月的實(shí)驗(yàn)操作中，不斷的完善自己的設(shè)計(jì)要求，將自己的想法融入到實(shí)驗(yàn)的程序中去。最終通過仿真達(dá)到了自己預(yù)想的效果。有種先苦后甜的成就感。</p><p>　　

54、同時在本次試驗(yàn)中，我們熟練的掌握了Quartus II軟件的使用。學(xué)會了如何把自己所設(shè)計(jì)的程序，通過軟件用波形仿真出來，再通過試驗(yàn)箱仿真出來。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)過程中，要感謝陳老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的幫助，提供給我的支持與建議，特別是幫助我解決了我半個月來一直遇到的運(yùn)行程序警告多的問題，這是我能順利完成這次報告的主要原因，讓我能把課程設(shè)計(jì)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新知識，而且也開闊

55、了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)們，他們也為我解決了不少難題。這些東西是無法再平時上課的過程中學(xué)到的，實(shí)踐出真知，只有在實(shí)驗(yàn)中我們才能更好的學(xué)到東西，不用紙上談兵，做無用功。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 徐飛.EDA技術(shù)與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.</p><

56、p>　　[2] 王行，李衍.EDA技術(shù)入門與提高[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[3] 劉昌華.數(shù)字邏輯EDA設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011.</p><p>　　[4] 李蓉.基于VHDL語言的出租車自動計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2008,24:33.</p><p><b>　　附

57、錄</b></p><p>　　1 JILIANG模塊的VHDL編程</p><p>　　LIBRARY IEEE;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;</p><p>　　USE I

58、EEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;</p><p>　　ENTITY JILIANG IS</p><p>　　PORT(CLK,CLK1 : IN STD_LOGIC;</p><p>　　START : IN STD_LOGIC;</p><p>　　DRIVE : IN STD_LOGIC;</p&

59、gt;<p>　　BREAK : IN STD_LOGIC;</p><p>　　B1,B2 : OUT STD_LOGIC;</p><p>　　KM2,KM1,KM0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p>　　MIN1,MIN0 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DO

60、WNTO 0));</p><p>　　END JILIANG;</p><p>　　ARCHITECTURE BEHAVE OF JILIANG IS </p><p>　　SIGNAL R1:INTEGER RANGE 0 TO 9; </p><p>　　SIGNAL K:STD_LOGIC_VECTOR (7

61、 DOWNTO 0);</p><p>　　SIGNAL K2,K1,K0 :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p>　　SIGNAL W1:INTEGER RANGE 0 TO 59; </p><p>　　SIGNAL M1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p&g

62、t;　　SIGNAL M0:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p><b>　　BEGIN </b></p><p>　　RUN:PROCESS(CLK1,DRIVE,BREAK,K0,K1,K2)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>

63、　　IF START='1' THEN</p><p>　　IF DRIVE='0' THEN K0<="0000";K1<="0000";K2<="0000";R1<=0;</p><p>　　ELSIF CLK1'EVENT AND CLK1='1&#

64、39; THEN </p><p>　　IF DRIVE='1'AND BREAK='0' THEN </p><p>　　IF R1=9 THEN R1<=0;</p><p>　　IF K0="1001" THEN K0<="0000";k1<=k1+1;</p>

65、;<p>　　IF K1="1001" THEN K1<="0000";k2<=k2+1;</p><p>　　IF K2="1001" THEN K2<="0000";</p><p>　　ELSE K2<=K2+1; </p><p><b

66、>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE K1<=K1+1;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE K0<=K0+1;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p&g

67、t;　　ELSE R1<=R1+1;B1<='0';</p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　K<=K2&K1;</b></p><p>　　IF K>"00000010" THEN </p><

68、p>　　IF R1<9 THEN R1<=R1+1;B1<='0';</p><p>　　ELSE R1<=0; B1<='1';</p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b></p>

69、<p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE K0<="0000";K1<="0000";K2<="0000";</p><p><b>　　

70、END IF;</b></p><p>　　KM0<=K0;KM1<=K1;KM2<=K2;</p><p>　　END PROCESS;</p><p>　　PAUSE:PROCESS(CLK,DRIVE,BREAK,M0,M1) </p><p><b>　　BEGIN</b>

71、</p><p>　　IF START='1' THEN</p><p>　　IF DRIVE='0' THEN M0<="0000";M1<="0000";W1<=0;</p><p>　　ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' T

72、HEN</p><p>　　IF DRIVE='1' AND BREAK='1'THEN</p><p>　　IF W1=59 THEN W1<=0;B2<='1';</p><p>　　IF M0="1001"THEN M0<="0000"; M1<=M

73、1+1;</p><p>　　IF M1="1001"THEN M1<="0000";</p><p>　　ELSE M1<=M1+1;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE M0<=M0+1;</p>&

74、lt;p><b>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE W1<=W1+1;B2<='0';</p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b&

75、gt;　　END IF;</b></p><p>　　ELSE M0<="0000";M1<="0000";</p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　MIN0<=M0;</b></p><p&

76、gt;<b>　　MIN1<=M1;</b></p><p>　　END PROCESS;</p><p>　　END ARCHITECTURE ;</p><p>　　2 JIFEI模塊的VHDL編程</p><p>　　LIBRARY IEEE;</p><p>　　USE IEEE.

77、STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;</p><p>　　ENTITY JIFEI IS</p><p>　　PORT(B :IN STD_LOGIC;</p>

78、;<p>　　START:IN STD_LOGIC;</p><p>　　DRIVE:IN STD_LOGIC;</p><p>　　CH2,CH1,CH0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));</p><p>　　END JIFEI;</p><p>　　ARCHITECTURE BEHAVE

79、 OF JIFEI IS</p><p>　　SIGNAL C2,C1,C0:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　PROCESS(B,DRIVE,C0,C1,C2) </p><p><b>　　BEGIN </b

80、></p><p>　　IF DRIVE='0' THEN C0<="0000";C1<="0101";C2<="0000";</p><p>　　ELSIF DRIVE='1' THEN</p><p>　　IF B'EVENT AND B=

81、'1' THEN </p><p>　　IF C0="1001" THEN C0<="0000";</p><p>　　IF C1="1001"THEN C1<="0000"; </p><p>　　IF C2="1001"THEN C2&

82、lt;="0000";</p><p>　　ELSE C2<=C2+1;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE C1<=C1+1;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>

83、　　ELSE C0<=C0+1;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　ELSE C0<="0000";C

84、1<="0000";C2<="0000";</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　CH0<=C0;CH1<=C1;CH2<=C2;</p><p>　　END PROCESS;</p><p><b>　　E

85、ND;</b></p><p>　　3 SELTIME控制模塊的VHDL編程</p><p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>

86、　　entity seltime is</p><p>　　port( clk : in std_logic;</p><p>　　CH2,CH1,CH0 : in std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　KM2,KM1,KM0 : in std_logic_vector(3 downto 0);</p&

87、gt;<p>　　MIN1,MIN0 : in std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　dp : OUT STD_LOGIC;</p><p>　　daout : out std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　sel

88、 : out std_logic_vector(2 downto 0));</p><p>　　end seltime;</p><p>　　architecture behav of seltime is </p><p>　　signal sec : std_logic_vector(2 downto 0);</p><p>&

89、lt;b>　　begin </b></p><p>　　process(clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(clk'event and clk='1') then</p><p>　　if(sec="111")

90、then</p><p>　　sec<="000";</p><p><b>　　else</b></p><p>　　sec<=sec+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end i

91、f;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(sec,MIN1,MIN0,CH2,CH1,CH0,KM2,KM1,KM0)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　case sec is</p><p>　

92、　when "000"=>daout<=CH0 ( 3 downto 0);dp<='0';</p><p>　　when "001"=>daout<=CH1 ( 3 downto 0);dp<='1';</p><p>　　when "010"=>daou

93、t<=CH2 ( 3 downto 0);dp<='0';</p><p>　　when "011"=>daout<=KM0 ( 3 downto 0);dp<='0';</p><p>　　when "100"=>daout<=KM1 ( 3 downto 0);dp<

94、='1';</p><p>　　when "101"=>daout<=KM2 ( 3 downto 0);dp<='0';</p><p>　　when "110"=>daout<=MIN0( 3 downto 0);dp<='0';</p><p

95、>　　when "111"=>daout<=MIN1( 3 downto 0);dp<='0';</p><p>　　when others=>daout<="XXXX";</p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　en

96、d process;</p><p><b>　　sel<=sec;</b></p><p>　　end behav;</p><p>　　4 DELED模塊的VHDL編程</p><p>　　LIBRARY IEEE;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.

97、ALL;</p><p>　　ENTITY DELED IS</p><p>　　PORT( DP: IN STD_LOGIC; </p><p>　　S: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p>　　A,B,C,D,E,F,G,H: OUT STD_LOGIC);</p>&l

98、t;p>　　END DELED;</p><p>　　ARCHITECTURE BEHAV OF DELED IS</p><p>　　SIGNAL DATA : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);</p><p>　　SIGNAL DOUT : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);</p><

99、;p><b>　　BEGIN</b></p><p><b>　　DATA<=S;</b></p><p>　　PROCESS(DATA,DP)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　IF DP='0' THEN<

100、/p><p>　　CASE DATA IS </p><p>　　WHEN "0000"=>DOUT<="00111111";</p><p>　　WHEN "0001"=>DOUT<="00000110";</p><p>　　WHEN &q

101、uot;0010"=>DOUT<="01011011";</p><p>　　WHEN "0011"=>DOUT<="01001111";</p><p>　　WHEN "0100"=>DOUT<="01100110";</p>&

102、lt;p>　　WHEN "0101"=>DOUT<="01101101";</p><p>　　WHEN "0110"=>DOUT<="01111101";</p><p>　　WHEN "0111"=>DOUT<="00000111&qu

103、ot;;</p><p>　　WHEN "1000"=>DOUT<="01111111";</p><p>　　WHEN "1001"=>DOUT<="01101111";</p><p>　　WHEN OTHERS=>DOUT<="0000

104、0000";</p><p><b>　　END CASE;</b></p><p><b>　　ELSE</b></p><p>　　CASE DATA IS </p><p>　　WHEN "0000"=>DOUT<="10111111&quo

105、t;;</p><p>　　WHEN "0001"=>DOUT<="10000110";</p><p>　　WHEN "0010"=>DOUT<="11011011";</p><p>　　WHEN "0011"=>DOUT<=&

106、quot;11001111";</p><p>　　WHEN "0100"=>DOUT<="11100110";</p><p>　　WHEN "0101"=>DOUT<="11101101";</p><p>　　WHEN "0110&quo

107、t;=>DOUT<="11111101";</p><p>　　WHEN "0111"=>DOUT<="10000111";</p><p>　　WHEN "1000"=>DOUT<="11111111";</p><p>　　WH

108、EN "1001"=>DOUT<="11101111";</p><p>　　WHEN OTHERS=>DOUT<="10000000";</p><p><b>　　END CASE;</b></p><p><b>　　END IF;</b&

109、gt;</p><p>　　END PROCESS;</p><p>　　H<=DOUT(7);G<=DOUT(6);F<=DOUT(5);E<=DOUT(4);</p><p>　　D<=DOUT(3);C<=DOUT(2);B<=DOUT(1);A<=DOUT(0);</p><p>　　E