通信工程畢業設計-基于fpga的出租車計費系統的設計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 4 同，每轉一圈行進路程也不同，因此每公里計的 CLK 次數也會不同，車輪越大計的 CLK數越少。 主要功能模塊設計 車速比較模塊 車速比較模塊如下圖所示。 圖 步進電 機驅動器和步進電機 驅動器型號為 BY2HB02M，驅動兩相步進電機，輸入端依次為 CP（信號脈沖）、 U/D（正反轉）、 DIV（每脈沖所轉角度調節，高電平為 9 度，低電平為 度）、 SGND（信號地）、 VH（電機驅動電源，現使用 +12V）、 GND（電機驅動電源地）。 其中： D 表示顯示開關： D=1 為開， D=0 為關； C 表示光標開關： C=1 為開， C=0 為關； B 表示閃爍開關： B=1 為開， B=0 為 關。控制部分產生內部工作時鐘，控制著各個功能電路的工作，管理著字符發生器 CGRAM 和 CGROM，顯示存儲器 DDRAM。自動計費模塊會按照不同的計費標準自動調節計費。 圖 傳統 LED顯示的計費器 傳統的出租車計費器由于發展使用了十幾年，在穩定性、成本、以及使用習慣上都具有一些優 勢，但是隨著出租車價格市場化，我國加入 WTO 以來主導出租車行業成本的許多因素主要包括油價的波動，都對傳統的出租車計費器提出了更高的要求。 使用 New Project Wizard 新建一個工程的過程： （ 1） 制定工程的文件存放目錄、工程名以及最頂層的設計實體名，在默認情況下，工程名與最頂層的設計實體名是相同的。有專家認為，在新的世紀中， VHDL 于 Verilog 語言將承擔起大部分的數字系統設計任務。因此， FPGA 的使用非常靈活。 目前 FPGA 的品種很多，有 XILINX 的 XC系列、 TI公司的 TPC 系列、 ALTERA 公司的FIEX 系 列等。它是作為專用集成電路（ ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。中國華大集成電路設計中心，也提供IC設計軟件， 但性能不是很強。與 CAD 相比， CAE 除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設計和結構設計，并且通過電氣連接網絡表將兩者結合在一起，實現了工程設計。 論文構成及研究內容 論文包括緒論、出租車計費系統的設計、關外圍電路、結論等四大部分組成。 理想的可編程邏輯開發系統能符合大量的設計要求：它能支持不同結構的器件。不同國家和地區的收費方式存在差異，即使在同一地區，不同車型的出租車其收費方式也有差別，而且出租車還面臨幾年一次的調價或調整收費方式等問題。論述了計程模塊、計費模塊、譯碼動態掃描模塊等的設計方法。簡述了出租車計費器系統的組成及工作原理，以 及在 EDA 平臺上用單片 CPLD 器件構成該數字系統的設計思想和實現過程。同時還要求其具有車票打印、語音報話識別、電腦串行通信及稅控等功能 。目前，業界大量可編程邏輯器件，尤其是現場可編程器件被大量地應用在集成電路的制作當中 [2]。 采用軟件仿真方法對計費系統進行仿真，模 擬電動機輸出信號，設置初始值，得出仿真波形并進行觀察。 80 年代為計算機輔助工程(CAE)階段。日本、韓國都有 ASIC 設計工具，但不對外開放 。 FPGA 簡介 FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在 PAL、 GAL、 EPLD 等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。 可以說， FPGA 芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。這樣，同一片 FPGA，不同的編程數據，可以產生不同 的電路功能。現在， VHDL 和 Verilog 作為 IEEE 的工業標準硬件描述語言，又得到眾多 EDA 公司的支持，在電子工程領域，已成為事實上的通用硬件描述語言。 Quartus II 設計流程： （ 1） 設計輸入：完成期間的硬件描述，包括文本編輯器、塊與符號編輯器、MegaWizard 插件管理器、約束編輯器和布局編輯器等工具； （ 2） 綜合：包括分析和綜合器以、輔助工具和 RTL 查看器等工具； （ 3） 布局連線：將設計綜合后的網表文件映射到實體器件的過程，包括 Fitter 工具、約束編輯器、布局圖編輯器、芯片編輯器和增量布局連線工具； （ 4） 仿真： Quartus II 提供了功能仿真和時序仿真兩種工具； （ 5） 器件編程與配置：包括四種編程模式，即被動串行模式、 JTAG 模式、主動串行模式和插座內編程模式 [6]。如圖 所示。 首先由電動機驅動模塊控制步進電機運轉來模擬出租車車輪，速度值通過車速比較 器判斷是否低于 12km/h,如低于 12 km/h 則進入計時狀態（依照預設值每 5 分鐘計為1km），如果高于 180km/h 則發出車速過高的聲光報警，車速在 12 到 180km/h 之間的則進入計程狀態，根據車輪的大小不同每 km 計的次數也不同，計程和計時通過選通模塊自動選擇輸出到自動計費模塊，計程和計時同一時刻只會有一個處于運行狀態。 HD44780 是字符型 LCM 的控制器，分為控制部分和驅動部分。 （ 3）顯示開關控制 表 顯示開關控制 功能：設置顯示、光標及閃爍開、關。 電機驅動模塊設計 為了演示更為直觀，可以用步進電機來模擬出租車的車輪運動，其硬件部分主要由步進電機驅動器和步進電機組成，如圖 所示。上面 up 和 down 用來增加和減少速度，輸出兩個，一個給電動機驅動器，另一個給計程模塊。 計程模塊 計程模塊如圖 所示，計算出租車行駛路程，每行駛一公里輸出端 jc 就發出一個上升沿給計程計時選通模塊。清零端 clr 則通過下次按下計費啟動鍵的瞬間清零，因為計費停止后還要保持顯示輸出，讓顧客和司機可以清楚地看到所有計費信息。 Setmux 是設定選通模塊用于選通加減鍵給需要設定的模塊（ U 為加 ， D 為減）。當按下鍵后起初以 1Hz 進行加，按住 4 秒后變為 4Hz 的速度進行加減。可以在 0到 7分鐘內每次加減 1分鐘進行設定。 （ 13） NSHI：深夜過 10 公里后加收費設定模塊，根據上海標準深夜 23： 00 到凌晨5： 00 之間要加收 30%的費用。 CF 為總費用的輸入端，當 STOP 端接到停止計費的信號后就自動累計一次乘客總數和營運額總數，輸出給顯示模塊。秒跟分的關系為 3 進制，即 W為 2時就歸 0。本文設計的出租車計費器具備了 LCD 顯示、計價標準設定、按不同計價標準自動計費、統計功能、模擬車輪驅動等功能。 c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7,c8,c9,ca,cb,cc,cd,ce,cf,cg,ch,ci,cj : IN STD_LOGIC_vector(7 downto 0)。EVENT AND clk=39。 // 循環到下一行顯示的指令操作 // else q=q+1。039。 // 清屏 // end if。039。039。 end if。 when 01001=D=a3。 when 10001=D=ab。 when 11001=D=aj。 when 01010=D=b4。 when 10010=D=bc。 when others =D=00100000。 when 01011=D=c5。 when 10011=D=cd。 end case。 when 01100=D=f6。 when 01000=D=f2。 when 10111=D=ch。 when 01111=D=c9。 長沙學院畢業設計 (論文 ) 27 when 00111=D=c1。 when 10110=D=bg。 when 01110=D=b8。 if t=2 then // 寫第二行 // case q is when 00110=D=b0。 when 10101=D=af。 when 01101=D=a7。039。 // 第一行首地址 // when 01=D=11000000。 // 輸入方式設置 // end if。039。039。 end if。 end if。 ARCHITECTURE a OF lcd IS SIGNAL t : STD_LOGIC_vector(1 downto 0)。 USE 。這些都說明可編程器件已成為現在及未來很長一段時間的主流，用它來實現出租車計費系 統可以省去很多外圍電路，穩定，簡單有效，可以設計出更多強大的功能，提高產品競爭力。 長沙學院畢業設計 (論文 ) 20 第 4 章 設計仿真驗證 LCD 驅動程序 仿真 圖 LCD驅動模塊仿真圖 從圖中可以看出，我已經對使能信號端 e做了優化，使其只有當數據端信號 穩定不發生跳變時才對數據進行讀寫操作，以此來防止寫入不可靠的數據，造成錯誤。每走完一公里就給 clk 端一個信號，自動計費模塊根據不同狀態自動計費一次， S_P 是啟動和 長沙學院畢業設計 (論文 ) 18 停止的輸入端，它一方面控制計費的開始和停止，另一方面起到清零作用，且只當啟動的瞬間才清零，為了保持住在屏幕上的數值。 （ 11） NSAN：深夜每公里費用設定模塊，根據計費標準深夜 23： 00 到凌晨 5： 00之間要加收 30%的費用。 passout 為密碼是否正確的輸出端，正確時輸出 1到選擇端，進行參數設置。 （ 3） SET：設置選擇模塊，當 Pass 端為 1 時才可以進行選擇操作， an 為按鍵輸入端， setout 為輸出端從 000 到 111 給選通模塊分別代表不同設置選項。所以說將來的計費器應當具備靈活的計價 標準設定功能。輸出端 p 的每個上升沿都代表計了 1km。 圖 車速比較模塊 計時模塊 圖 計時模塊 計時模塊如上圖 。現在將 分成每 200 個方波為 1份，然后對其調頻，比如說 30km/h 則讓 200 個方波當中的 30 個方波通過，其余都為高電平，采用這種方法就可以輕松實現調頻，控制電動機的轉速。 （ 5） DDRAM 地址設置 表 DDRAM 地址設置 功能：設置 DDRAM 地址。 圖 MDLS系列字符型 LCM電路框圖 此液晶模塊有 16個引腳，各引腳功能說明如表 所示： 表 MDLS 系列字符型液晶引腳說明 引腳號 符號 狀態 功能 1 Vss 電源地 長沙學院畢業設計 (論文 ) 10 2 Vdd +5V邏輯電源 3 V0 液晶驅動電源 4 RS 輸入 寄存器選擇 1：數據； 0：指令 5 R/W 輸入 讀、寫操作選擇 1：讀； 0：寫 6 E 輸入 使能信號 7 DB0 三態 數據總線（ LSB） 8 DB1 三態 數據總線 9 DB2 三態 數據總線 10 DB3 三態 數據總線 11 DB4 三態 數據總線 12 DB5 三態 數據總線 13 DB6 三態 數據總線 14 DB7 三態 數據總線（ MSB） 15 A 背光燈 +5 16 K 背光燈 GND 指令集控制 HD44780 共有 11 條控制指令，我們只要對其中的 6 條指令進行控