基于FPGA的出租车计价器系统的设计【毕业设计+开题报告+文献综述】

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1、本科毕业设计文献综述电气工程及其自动化基于FPGA的出租车计价器系统的设计前言出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。传统国内外出租车计价器多数由单片机实现，升级繁琐，成本高。以出租车多功能计价器为例，传统的计价器常以MCS251系列单片机为其核心主控部件，如89C51RC2，LPD78F0034等，该系列的单片机工作频率一般不大于24MHz，而且可扩展的资

2、源有限，最大能够扩展的程序空间和内存空间一般都只有64kB，很难胜任出租车多功能计价器的不断升级要求。传统的计价器通常采用硬件模块化的设计结构，主要包括主控模块，电源模块，按键显示模块，防作弊及脉冲输入模块以及税控模块等。在主控模块中又包括CPU子模块，语音识别子模块，串口通信子模块，复位、看门狗及电源监控子模块，打印子模块等，硬件电路复杂，不利于系统功能升级，容易在运营过程中产生干扰，影响系统的使用;并且由于分立器件多，必然造成电源功耗大，芯片易发热，影响芯片的使用寿命。基于FPGA的出租车计价器不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而

3、且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低，特别是对小批量、多品种的产品需求，基于FPGA的出租车计价器已成首选。计费系统在各大、中城市出租车中使用越来越广泛。针对现有计费系统通用性差的缺陷，本文采用ISP器件和VHDL语言开发了一套出租车计费系统；该计费系统的可靠性高、成本低、通用性强；该系统在不改变硬件电路的前提下，具有可以重构系统的功能，采用完全相同电路结构，只要根据各地区的需求在VHDL程序中设置各参数，就可以适应各地区出租车不同计费标准的需要，还可根据各地区需求增加其他功能。正文文献[1-3]以单片机MC68HC7059为核心控制芯片，

4、该单片机片内带有8k字节EROM及304字节RAM,它采用统一编址方式,即所有I/O寄存器、数据存储器、程序存储器都处于同一地址空间,其指令系统简单,便于编程;I/O口可根据需要设定为输入或输出,因而是真正的双向I/O并行口;其特有的SPI(串行外围接口)功能可用来扩展各种I/O;此外,其独有的输入捕捉功能端记录外部发生事件非常方便。文献[4-6]以16单片机单片80K196KB为基础，具有丰富的IO端口,与两片锁存器74LS373及两片程序存储器AM27C128组成单片机系统,基本实现的出租车计价功能、价格调节、时钟显示功能。该单片机的原理机。上述单

5、片机共同特点是易于编程且控制简单，而且成本低廉，设计电路简单。但是单片机工作频率一般不大于24MHz，而且可扩展的资源有限，最大能够扩展的程序空间和内存空间一般都只有64kB，很难胜任出租车多功能计价器的不断升级要求。设计的出租车计价器在车辆起动后能够自动计费，上电后显示最初的起步价、里程计费单价、等待时间计费单价;通过按键可以调节起步价、里程计费单价、等待时间计费单价;同时具有运行、暂停、停止等状态;可以显示运行时间、暂停时间;具有累加功能:暂停和运行时间能够在前一次的状态上计时;出租车停止后能够显示行驶的总费用及总里程。文献[7-10]以利用FPG

6、A来实现出租车计价器。可行性很高，而且电路简单，大大减少外围器件，可以用软件完全仿真，灵活度高，可以设计一些复杂的系统，而且编好的系统可以在不同的FPGA或CPLD芯片上通用。FPGA能完成任何数字器件的功能，使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。FPGA是一类高集成度的可编程逻辑器件，起源于美国的Xillnx公司，该公司于1985年推出了世界上第一块FPGA芯片。在这二十年的发展过程中，FPGA的硬件体系结构和软件开发工具都在不断的完善，日趋成熟。从最初的1200个可用门，90年代时几十万个可用门，发展到

7、目前数百万门至上千万门的单片FPGA芯片，Xilinx、Altera等世界顶级厂商已经将FPGA器件的集成度提高到一个新的水平。FPGA结合了微电子技术、电路技术、EDA技术，使设计者可以集中精力进行所需逻辑功能的设计，缩短设计周期，提高设计质量。总结文献[11-13]、[2]由前所述，基于单片机的出租车计价器有以下不足：（1）产品更新周期长传统计价器利用微控器，大部分的功能可以用单片机来实现。但是单片机程序是不通用的，不同的芯片有不同的指令集，因此设计研发比较困难，周期长。如果系统设计的不好，则系统不是很稳定，而且灵活度不够，不易实现功能复杂的设计。

8、（2）计价方式的不灵活每次计价标准的修改都需要将芯片重新烧录，使得每次调价都需要耗费大量的人力