基于VHDL的出租车计费器设计
毕业论文
基于VHDL的出租车计费器设计
摘 要
近年来，随着人们生活水平的提高，出租车已经成为人们出行必不可少的交通工具之一。而出租车计费器是出租车上的一个重要仪器，它是乘客与司机双方的公平交易准则。在出租车的需求量不断加大的情况下，对出租车计费器系统的稳定性，灵活性的要求增加，具有良好性能的计费器对于司机和乘客都是很有必要的。本文设计了一个基于VHDL的出租车计费器系统，该系统分为计费和显示两大模块。计费模块是实现系统功能的核心，根据输入信号，将里程、计费和等候时间以BCD码形式显示出来，显示模块将其译码轮流扫描显示。本设计首先在QuartusⅡ软件中，用VHDL语言对各个模块进行设计，其次画出顶层原理图，然后对顶层文件进行仿真测试，最后将仿真成功的设计文件下载到EDA实验箱进行验证。验证结果具有计时、计里程、计费等功能。
关键词：出租车计费器；VHDL；Quartus Ⅱ；设计
Ⅰ
Design of Taximeter Based on VHDL
Abstract
With the development of people's living standard, taxi has become an important transportation in recent years. And taxi meter is an important instrument in taxi, it is the fair trade standards in both passengers and drivers. In the situation that the demand of taxi is increasing continuously and the requirements of taxi meter system's stability and flexibility are increase, the taxi meter which have a good performance is very necessary for drivers and passengers. This paper designs a taxi meter based on VHDL, the taxi meter system is divided into two modules: charge control and display control. The charge control module is the core to realize the function of the system, according to the input signal, display the mileage, charge and waiting time by BCD code. The display module will be scan and display decoding alternately. Firstly, using VHDL language compile the various parts in Quartus Ⅱ software, and draw the top diagram. Then the simulation test. Finally, the success of simulation program will be downloaded into the EDA experiment box. The validation result comply with the design requirements, there are many functions, as record the time, mileage and charge.
Key woords: taximeter; VHDL; Quartus Ⅱ; design
Ⅱ
目 录
中文摘要 ..................................................................................................................... Ⅰ 英文摘要 ..................................................................................................................... Ⅱ 1 引言 ......................................................................................................................... 1 1.1 设计背景 .............................................................................................................. 1 1.2 VHDL简介 .......................................................................................................... 1 1.3 QuartusⅡ简介 ...................................................................................................... 3 2 出租车计费器的设计 ............................................................................................. 3 2.1 系统设计要求 ...................................................................................................... 3 2.2 设计思路 .............................................................................................................. 4 2.3 出租车计费器系统工作流程图 .......................................................................... 4 3 出租车计费器的实现 ............................................................................................. 5 3.1 出租车计费器的顶层原理图 .............................................................................. 5 3.2 系统各功能模块的实现 ...................................................................................... 5 3.2.1 模块taxi:charge_control ................................................................................... 6 3.2.2 模块display:display_control ............................................................................. 6 4 出租车计费器系统仿真及分析 ............................................................................. 7 4.1 顶层实体的仿真波形 .......................................................................................... 7 4.2 计费模块的仿真波形 .......................................................................................... 8 4.3 显示模块的仿真波形 .......................................................................................... 9 4.4 管脚锁定 .............................................................................................................. 9 4.5 显示结果的几种情况 ........................................................................................ 10 5 总结 ........................................................................................................................ 11 参考文献 ..................................................................................................................... 12 致 谢 ......................................................................................................................... 13 附 录 ......................................................................................................................... 14
1 引言
1.1 设计背景
出租车行业在我国八十年代初开始兴起，因为其方便快捷的特点受到人们的欢迎。尤其是近几年里，人们物质生活水平得到提高以及生活节奏加快了，很多城市的出租车行业迅速发展，出租车已经成为人们出行的普遍选择之一。而出租车计费器是出租车内重要的仪器之一，它能够规范出租车市场，减小乘客与司机之间发生纠纷的可能性。要想加强出租车行业的管理，提高服务的质量就必须要有一种功能齐全，准确计量，简单又易用的出租车计费器。因为出租车计费器计数是连续累加的，所以它可以显示出任一时刻乘客应付的费用。我国最初所使用的计费器只有一种功能，即计量。我国第一家生产计费器的是重庆起重机厂，早期的计费器就是个里程表,因为它们都是用的机械齿轮结构，只能实现最简单的计程功能。如今我国有上百家企业生产出租车计费器，这些企业主要分布在北京，上海，广州和沈阳等地。随着时代的发展，第一代计费器已经不能满足人们的需求，科学技术的发展使第二代计费器应运而生。它实现了半机械半电子化的设计，采用的是手摇计算机与机械结构相结合的方式，它不仅能实现计程的功能，同时还能完成计价的工作，给计费器的使用者带来了方便。而大规模集成电路的发展又给计费器带来了新的变化，产生了第三代计费器，即全电子化的计费器。它的功能变得更多，同时也在不断完善的过程之中。在改进和完善的过程中，产生了很多实用的附加功能，给人们带来了更多的方便。例如：(1)LED显示功能。在计费器中添加数码管，让计费器多屏显示的功能得以实现；(2)永久时钟功能。将日历时钟芯片运用到计费器当中，即使是在非营运的状态下，计费器上的时钟也可以永久显示；(3)存储功能。计费器可长时间存储多项营运数据，以便于需要的时候查询[1]。
1.2 VHDL简介
硬件描述语言已经有几十年的发展历史，并且在系统的仿真、验证和设计、综合等方面得到成功的应用。目前常用的硬件描述语言有VHDL、 Verilog HDL 、