VHDL——出租车计价器

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1、VHDL出租车计价器该系统利用VHDL语言、PLD设计出租车计费系统, 以MAX+PLUSII软件作为开发平台，设计了出租车 计费器系统程序并进行了程序仿真。使其实现计费以 及预置和模拟汽车启动、停止、暂停等功能，并动态 扫描显示车费数目O 关键词：出租车计费器；计数器；VHDL语言;MAX+PLUS II；一、实验任务及要求1 .能实现计费功能，计费标准为：按行驶里程收 费，起步费为10.00元，并在车行3公里后再按2元 /公里，当计费器计费达到或超过一定收费（如20元） 时，每公里加收50%的车费，车停止不计费。2 .实现预置功能：能预置起步费、每公里收费、 车行加费里程。3 .实现模拟功

2、能：能模拟汽车启动、停止、暂停、 车速等状态。4 .设计动态扫描电路：将车费显示出来，有两位 小数。5 .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设计该电路。6 .各计数器的计数状态用功能仿真的方法验证，并通过有关波形确认电路设计是否正确。7 .完成电路全部设计后，通过系统实验箱下载验 证设计的正确性。二、实验原理系统顶层框图:扫描时钟显示输出显示输出计费器按里程收费，每100米开始一次计费。各模 块功能如下：（1）车速控制模块当起停键为启动状态时（高电平），模块根据车速 选择和基本车速发出响应频率的脉冲驱动计费器和 里程显示模块进行计数;当处于停止状态时暂停发出

3、 脉冲，此时计费器和里程显示模块相应的停止计数。 里程动态显示模块其包括计数车速控制模块发出的脉冲以及将计数 显示动态显示出来，每来一个脉冲里程值加0.1 （控 制器每发一个脉冲代表运行了 01公里）。（3）计费动态显示模块其初值为10元，当里程超过3公里后才接受计数 车速控制模块发出的脉冲的驱动，并且计数显示动态 显示出来，每来一个脉冲（代表运行了 05公里）其数值加1元，当收费超过20时数值加L5元。三、出租车计费系统的实现3系统的总体模块图:8 .2系统各功能模块的实现: (1)模块MS的实现risUK 0CK X CI_K_OUTJS模块MS,输入端口 CKO、CK1为两个不同的时钟信

4、号，来模拟汽车的加速和匀速，JS加速按键。LIBRARY IEEE;USE IEEE. STD LOGIC 1164. ALL; ENTITY MS ISPORT(CKO:IN STD_LOGIC;CK1:IN STD LOGIC;JS:IN STD_LOGIC;CLK_OUT:OUT STD_LOGIC);END MS;ARCHITECTURE ONE OF MS ISBEGINPROCESS(JS, CKO, CK1)BEGINIF JS=O THEN CLK_OUT=CKO;ELSE CLK OUT0);ELSIF CLK EVENT AND CLK= 1 THENIF STO 1 TH

5、EN STATE:=00;CQI:=CQI;ELSIF ENABLE = 1 THENCQI:=CQI+1;IF CQI30 AND CQI=80THEN STATE10;ELSESTATE:=11;END IF;END IF;END IF;ST=STATE;END PROCESS;END ONE;(3)模块PULSE的实现 PULSE CLK 0 FOOT该模块实现将时钟信号5分频功能。LIBRARY IEEE;USE IEEE. STD LOGIC 1164. ALL;USE IEEE. STD LOGIC UNSIGNED. ALL;ENTITY PULSE ISPORT(CLKO:IN

6、 STD_LOGIC;FOUT:OUT STD_LOGIC);END PULSE;ARCHITECTURE ONE OF PULSE ISBEGINPROCESS(CLKO)VARIABLE CNT:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO O);VARIABLE FULL :STD LOGIC;BEGINIF CLKO EVENT AND CLKO= 1 THENIF CNT=100 THENCNT:=000;FULL:=1;ELSECNT:=CNT+1;FULL :=O;END IF;END IF;FOUTQ1:=Q1;Q2:=Q2;Q3:=Q3;WHEN01二QI:=0000”

7、;Q2:=0000”;Q3:=0001”;WHEN 10= IF Q2V1001” THEN Q2:=Q2+1;ELSE Q2:=0000”; IF Q3Vl001 THENQ3:=Q3+1;END IF;END IF;QI:=0000”;WHENIF QlCOlor THENQl:=Ql+5;ELSEQI:=0000”;END IF;IF Ql=0101 THENIF Q21001 THEN Q2:=Q2+1;ELSEQ2:=0000”;IF Q3V1001”THENQ3:=Q3+1;END IF;END IF;ELSEIF Q2C100r THENQ2:=Q2+2;ELSEQ2:=0001

8、”;IF Q3V1001”THENQ3:=Q3+1;END IF;END IF;END IF;WHEN OTHERS=NULL;END CASE;END IF;C1=Q1;C2=Q2;C3=Q3;END PROCESS;END ONE;(5)模块SCAN_LED的实现SCFiN LEDDll 3 . 0 JDT2C 3 . .03 SG E 6 - 0 DT3C 3 . .01 BT 2 . . 0 JCLK2该模块实现显示车费功能。BT为选位信号,SG译码信号。LIBRARY IEEE;USE IEEE. STD LOGIC 1164. ALL;USE IEEE. STD LOGIC UNS

9、IGNED. ALL;ENTITY SCANNED ISPORT(Dll:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) DI2:IN STD_L0GIC_VECT0R(3 DOWNTO 0) DI3:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)CLK2:IN STD LOGIC;SG:OUT STD_L0GIC_VECT0R(6 DOWNTO 0);BT:OUT STD_L0GIC_VECT0R(2 DOWNTO 0);END SCAN_LED;ARCHITECTURE ONE OF SCAN_LED ISSIGNAL CNT4 :STD_LOGIC_VEC

10、TOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL A:STD_L0GIC_VECT0R(3 DOWNTO O);BEGINPl:PROCESS(CLK2)VARIABLE SQ :STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINIF CLK2 EVENT AND CLK2= T THENIF SQ=10 THEN SQ:=OO”;ELSESQ:=SQ+1;END IF;END IF;CNT4BT=001;ABT=010;A=DI2;WHEN 10=BT=100;ABT仁WHEN OTHERS =NULL;END CASE;END PROCESS P2;P3:PROCESS(A)

11、BEGINCASE A ISWHEN OOOO=SG=O111111WHEN OOO1=SG=OOOO11O” WHEN OO1O=SG=1O11O11” WHEN 0011=SGSGSG=11O11O1” WHEN O11O=SG=11111O1” WHEN “O111=SG=OOOO111” WHEN 1OOO=SGSGT_CLKO, CK1=T_CLK1, JS=T_JS, CLK_OUT =L_CLK);U1:SOUTPORTMAP(CLK=L_CLK, ENABLE=T_ENABLE, CLR=T_CLR, S TO=T_STO, ST=L_ST);U2:PULSEPORTMAP (

12、CLKO=L_CLK, FOUT=L_FOUT);U3:COUNTERPORTMAP (CLRl=T_CLR, SL_ST, CLK_DIV-L_FOUT, C3二 L C3, C2=L C2, C1=L Cl);U4:SCAN.LEDPORTMAP (CLK2=T_CLK2, DI3=L_C3, DI2=L_C2, DI1=L_ Cl, BT=T_BT, SG=T_SG);END STRUC;四、系统仿真(2)模块SOUT的结果验证Ref 274.0nsllij Time: 912.0nsInlezal： |E38 0ns274 0hg Nam。：_ Value:1100.0ns 3J0.0

13、ns 2LO.Ons 400.0ns 500.0ns E00 0n$ ZCO.Ons SOJ.Qns 900.0ns10usfl11:111DF- STO2- ENABLE mp-clreCLK STJI. O曲CQI 0111 SOI D3yrrir1f1OTj_010 X 1 X 2 )C3 K 4 Y 5 丫 6 厂 7 K 8 ：( g x 10(3)模块PULSE的结果验证, % p u上打口嵋-Ref： 348.0ns!* Time: 87.0nsInterval： |-261.0nsName._,Value:C100 Ons 203 .Oris 300.0ns348.0ns401

14、0ns 500.0 ns 630 Ons 703 .Ons 930.0ns 903 0n$ IC111nP-ciD p FOUT 砂CMTi 10rB010Mi10y011 j(ia)( coo X(ni )(010 j(oii(iooJ(aoDXcoi XoioXoiiJ(iai)f-(4)模块COUNTER的结果验证Ref：998.0nsIme351 0 nsInterval27 OnsName:_0C回匚6 CLXDIVValue11T-10DOns2DDOns3mns 14C0Ons920GrisK593.Oris3ns700OnsE00Ons200Ons11 CSI 寻Cl =C2

15、C3B10 00000B0001B0001oiL_toIoommoo卜 cOOOOjf00D1001 X 0010 X 0Q11 X 01C0 X7丁 - 九;1|;0!回售(5)模块SCAN_LED的结果验证Ref 1357 6r后IHTI Time: 1125 2nsInimal |-232 4ns(6)模块TAXI的结果验证Name:Value： |1.5us3 Ous4 5us6 Ous能 anJed:U4|DI3DI _2_：（13或 anJed:U4|DI2D2 _04 K 5 K 6 ；了r 8 X 9，能 anjGd:U4|DI1DO02- T_STO0l-T_ENABLE12

16、- T_CLR12-T_CLK21 IIUIIIUIIIIIllllli删呻删删)嘱融0鞭HIIIHUI跚T_CLKo fUjniffjHjin on册恻(皿皿i川f加WIM仰山yT_BT2。ii.j.jj.i . Ji jj jyuuujjjinji.,1 L JI LUILl .MOJJIyT_BT1rL.ujuiii.ii.皿皿WL.H.HIT_BT01 JJJWJJJ1UJL.JJJJJJIUIlJIJfJ. JI 1Ml肚皿皿皿.皿,T-SG6011.J,.J,. JJHU1 一1 JL.3 T_SG51 TTffiMwmwim*2 T_SG41 rrmrinnJ U网.】.P T_

17、SG31 TTffiMiwmmraiimiMn删immMwmMraR T_SG21uPT_SG111112 T_SG01 FWrrnrrnniMmii愉唧1MlmmwimmwiRef: |3 89us| 卜卜| Time: 127口 OnsI lriter*al:卜3.B2us3.89us五、结论出租车计费器系统的设计已全部完成，能按预期 的效果进行模拟汽车启动、停止、暂停等功能，并设计动态扫描电路显示车费数目，由动态扫描电路来完 成。车暂时停止不计费，车费保持不变。若停止则车 费清零，等待下一次计费的开始。出租车计费器系统 的设计已全部完成，能按预期的效果进行模拟汽车启 动、停止、暂停等功能

18、，并设计动态扫描电路显示车 费数目，由动态扫描电路来完成。车暂时停止不计费, 车费保持不变。若停止则车费清零，等待下一次计费 的开始。各模块完成后，在将它们组合成完整的出租 车系统,在设计过程中还需要改进的是控制系统的纠 错功能。出租车计费系统的设计中体现了 V H D L覆 盖面广，描述能力强，是一个多层次的硬件描述语言 及PLD器件速度快，使用方便，便于修改等特点, 本设计在实用方面具有一定的价值。心得体会:这次课程设计中，我们主要是运用VHDL语言设计了一个出租车计费器,并且用层次化的设计方法 来实现这个电路。在程序编写结束后，我们还对该程 序进行了调试，能按预期的效果进行模拟汽车启动、 停止、暂停等功能,基本完成课程设计的要求。通过此次课程设计,我们更进一步的深入了解了VHDL设计语言，并通过使用对它有了更深的体会。对于编程过程中可能遇到的问题有了一定的了解,也 明白了其中的一些注意事项,对于下次进行编程设计 有很大的帮助和提高。总之，这次实验不仅仅加强了我的动手编程能力，也大大加强了团队合作以及设计能力，使我在理 论学习和编程练习方面都获得了较大的收获