EDA技术综合应用实例与分析 教学课件 作者 谭会生 第13－16章第14章 出租车计费系统的.ppt

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1、第14章出租车计费系统的设计与分析14.1系统设计要求14.2系统设计方案14.3主要源程序14.4系统仿真/硬件验证14.5设计技巧分析14.6系统扩展思路14.1系统设计要求以CPLD/FPGA为主体，设计并制作一台出租车计费系统，系统的方框图如图14.1所示。图14.1出租车计费系统方框图1．计费及显示(1)里程，即汽车行驶里程，用四位数字显示，显示方式为“XXX.X”，单位为km，精确到0.1km。(2)单价，即里程单价，用三位数字显示，显示方式为“X.XX”，单价为元/km，根据每天不同的时间段有两种情况：当时间段为06:00～23:00时单价为1.40元/km，其他时间段内单价为1

2、.80元/km。(3)等候时间，用四位数字显示分钟和秒，显示方式为“XX:XX”，等候的定义是：当汽车行驶速度小于或等于12km/h时为“等候”。(4)等候单价，等候单价有两种情况：在等候时间小于1小时的情况下，等候单价为1元每5分钟；在等候时间大于1小时的情况下，等候单价为20元每小时。(5)费用的计算，出租车的起价为5.00元，当里程小于2km时，按起价计算费用；当里程大于2km时按下式计算费用：费用=里程╳里程单价+等候时间╳等候单价(6)费用的显示，用五位数字显示，显示方式为“XXX.XX”，单价为元。2．时钟及显示当出租车在常运状态下，应能显示当前的时间。在汽车熄火的情况下，时钟必须

3、正常运行，但是可以不显示时钟。3．计费开始提示当出租车载上乘客并起步后，将空车指示牌扳倒时，空车指示牌里的指示灯熄灭，并有语音或灯光提示信号。14.2系统设计方案14.2.1系统总体设计方案本系统拟采用单片机和FPGA的结合进行系统的主体设计，系统原理框图如图14.2所示。图14.2出租车计费系统总体原理框图14.2.2测控FPGA的VHDL程序设计根据系统的设计要求，我们可将整个测控FPGA系统CZJFXT分为七个模块，它们分别是：分频器模块FPQ，等待判别模块DDPB，里程计算模块LCJS，里程计费模块LCJF，等待计时模块DDJS，等待计费模块DDJF，输出数据选择模块SCXZ。其内部组

4、成原理图如图14.3所示。分频器模块FPQ：将外部时钟信号SCLK(设计时假设为200Hz)经过适当分频后，产生1Hz的系统工作用基准时钟信号CLK1HZ，供系统中的有关模块计时用。等待判别模块DDPB：根据速度传感器脉冲信号WCLK和分频器产生的基准时钟信号CLK1HZ，计算单位时间里WCLK的脉冲个数(每km产生1000个脉冲信号，即每米产生1个脉冲信号)，亦即出租车行驶速度，从而判别出租车是否处于等待状态，发出等待标志信号DDBZ。里程计算模块LCJS：根据速度传感器脉冲信号WCLK和等待标志DDBZ，对出租车行驶的里程数XSLC进行计算，同时发出里程标志信号LCBZ和里程计费标志信号J

5、FBZ。里程计费模块LCJF：在计费标志信号JFBZ、等待标志信号DDBZ、里程标志信号LCBZ和时段标志信号XDBZ等信号的控制下，计算行驶里程超过2km以上里程的费用LCFY。等待计时模块DDJS：在等待标志信号DDBZ和基准时钟信号CLK1HZ的控制下，进行等待时间DDSJ的计算，其中DDSJ的低8位表示等待时间的秒数，DDSJ的高8位表示等待时间的分钟数，同时根据等待时间的长短发出一个熄灯标志信号XDBZ。等待计费模块DDJF：在等待标志信号DDBZ和熄灯标志信号XDBZ控制下，进行等待费用DDFY的计费操作。输出数据选择模块SCXZ：根据单片机发出的数据传输选择控制信号SEL，选择有

6、关计算处理结果传输给单片机。SEL与被传送数据的具体关系如表14.1所示。表14.1SEL与被传送数据的关系列表14.2.3单片机控制程序设计单片机模块包括单片机AT89C51及其控制的显示和键盘系统，控制口如图14.3（略）所示。AT89C51对FPGA的数据进行运算，计算出用车总费用并送显示系统显示，同时它接收键盘信息并处理显示切换。系统采用6+1显示，6个数码管作常规显示，一个数码管作状态显示。按键共有5个，分别是功能切换键、确定键、修改键、启动模拟键和空车牌压下模拟键。涉及的主要流程图如图14.4~14.8所示。图14.4主程序流程图图14.5键处理流程图图14.6经典显示子程序流程图

7、图14.7里程显示子程序流程图图14.8乘车费用显示子程序流程图14.3主要源程序14.3.1主要VHDL源程序1．分频器模块FPQ的VHDL源程序--FPQ.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYFPQISPORT(SCL