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出租车计费器.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.33M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1 前言 随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高。最近几年出租 车行业发展迅速，在全国有几千万家出租车公司。该计价器能实现按时间和里程 综合计算车价，能显示时间、里程、单价、总车价等相关信息显示。 信息社会的现代电子产品，性能越来越高，复杂度越来越大，更新步伐也越 来越快。本设计采用 Verilog HDL 语言来设计实现出租车计费系统，具有良好的 电路行为描述和系统描述的能力,并在语言易读性和层次化、结构化设计方面, 表现了强大的生命力和应用潜力。源程序经 ALTERA 的 Quartus II 9.0 软件调试 优化,通过下载到特定芯片后，可应用于实际的出租车计费系统中。本次课程设 计巩固和运用了所学课程，通过理论联系实际，提高了分析、解决技术实际问题 的独立工作能力，通过对一个出租车计费器的设计，进一步熟悉了数字电路系统 设计、制作与调试的方法和步骤。
    2 总体方案设计 2.1 设计要求 设计一个出租车计费器，能按路程计费，具体要求如下： 1、实现计费功能，计费标准：按照行驶里程计费，起步价 6.00 元，并在车 行驶 3km 后按照 1.2/km 计费，车辆停止和暂停时不计费。 2、现场模拟汽车的启动、停止、暂停和换挡等状态。 3、设计数码管动态扫描电路，将车费和路程显示出来，各有两位小数。 4、系统时钟 20MHz 2.2 设计原理 设计该出租车有起动键、停止键、暂停键和档位键。起动键为脉冲触发信号， 当其为一个脉冲时，表示汽车已起动，并根据车速的选择和基本车速发出响应频 率的脉冲（计费脉冲）以此来实现车费和路程的计数，同时车费显示起步价；当 停止键为高电平时，表示汽车熄火，同时停止发出脉冲，此时车费和路程计数清 零；当暂停键为高电平时，表示汽车暂停并停止发出脉冲，此时车费和路程计数 暂停；档位键用于改变车速，不同的档位对应着不同的车速，同时路程计数的速 度也不同。 出租车计费器可分为两大模块，即控制模块和译码显示模块。系统框图如下 所示。控制模块实现了计费和路程的计数，并且通过不同的档位来控制车速。 译 码显示模块实现十进制数到 4 位二进制数的转换，以及车费和路程的显示。
    3 具体设计内容 3.1 设计总慨 本出租车计费器采用模块化思想设计，设计顺序为自下向上。首先实现系 统框图中的各子模块，然后由顶层模块调用各子模块来完成整个系统。 3.2 模块设计 1 启动，暂停 3.3 操作过程记录与分析
    3.3.1 对控制模块 taxi 进行仿真后得到的功能仿真结果如图 1 所示，时 序仿真结果如图 2 所示。 图 1 Taxi 控制模块功能仿真 图 2 Taxi 控制模块时序仿真 观察波形可知，当启动键“start”为一个脉冲时，表示汽车己起动，车 费 money 显示起步价 6.00 元，同时路程 distance 随着计费脉冲开始计数； 当停止键 stop 为“1”时，表示汽车已经熄火，车费 money 和路程 distance 均为 0；当暂停键 pause 为“1”时，车费和路程停止计数；当档位键分别取 2 和 3 时，路程的计数逐渐加快，表示车速逐渐加快。 具体实现代码： module taxi(money,distance,clk,stop,start,pause,speedup); input clk; input stop; input start; input pause; input[1:0] speedup; output[12:0] money;
    output[12:0] distance; reg[12:0] money; reg[12:0] distance; reg[12:0] money_reg; //车费寄存器 reg[12:0] distance_reg; //路程寄存器 reg[3:0] num; reg[15:0] dis; reg d; //控制车速的计数器 //千米计数器 //千米标志位 always @(posedge clk) begin if(stop) begin //车停止，路程、车费清零 money_reg<='d0; distance_reg<='d0; dis<='d0; num<='d0; end else if(start) //启动后，起步价 6 元 begin money_reg<='d600; distance_reg<='d0; dis<='d0; num<='d0; else end begin if(!start&&!stop&&!pause&&!speedup) //1 档 begin if(num=='d9)
    begin num<='d0; distance_reg<=distance_reg+1; dis<=dis+1; end else begin num<=num+1; end end else if(!start&&!stop&&!pause&&speedup=='b01) //2 档 begin if(num=='d9) begin num<='d0; distance_reg<=distance_reg+2; dis<=dis+2; end else begin num<=num+1; end end else if(!start&&!stop&&!pause&&speedup=='b10) //3 档 begin if(num=='d9) begin num<='d0; distance_reg<=distance_reg+5; dis<=dis+5;
    end else begin num<=num+1; end end else if(!start&&!stop&&!pause&&speedup=='b11) //4 档 begin distance_reg<=distance_reg+1; dis<=dis+1; end end if(dis>='d100) begin d<='d1; dis<='d0; end else begin d<='d0; end if(distance_reg >= 'd300) //如果超过 3km，则按 1.2 元/km 计费 begin if(money_reg <='d2000 && d=='d1) begin money_reg <= money_reg + 'd120; end else if(money_reg >='d2000 && d=='d1)
    begin money_reg <= money_reg + 'd180; end end //------------当计费超过 20 元时，每 km 加收 50%的车费------------ money <= money_reg; distance <= distance_reg; end endmodule 3.3.2 将扫描数码管的分频系数改小后，对译码显示模块 decoder 的功能仿 真结果如图 3 所示，时序仿真结果如图 4 所示。进行译码的时钟频率必须比 汽车的计费时钟高得多，才能实时显示出车费和路程的变化，这里直接采用 晶振时钟 20MHz 即可。其中 comb1 和 comb2 是采用高频时钟控制的计数器， 当输入车费和路程数据后，此计数器开始计数，直到与车费和路费的数值相 等后才停止，这样就实现了大整数到多位十进制数的转换。comb1_a、comb1_b、 comb1_c、comb1_d 为车费的 4 位十进制数表示；comb2_a、comb2_b、 comb2_c、 comb2_d 为路程的 4 位十进制数表示。可以看出，当输入的车费 money_in 和 路程 distance_in 取不同的值时，用高频计数器转换后均输出对应的 4 位十 进制数。 图 3 Decode 模块功能仿真
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