大神課堂：采用EDA技術(shù)設(shè)計一個出租車計費器的完整解決方案

隨著EDA技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)?？?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程邏輯器件CPLD/FPGA應(yīng)用越來越廣泛，不僅簡化了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計過程，降低了系統(tǒng)的體積和成本，也提高了系統(tǒng)的可靠性和保密性，使各種邏輯功能的實現(xiàn)變得靈活、方便

1、設(shè)計要求

白天起步價為3千米范圍內(nèi)5元，晚上起步價為3千米范圍內(nèi)6元。白天車行3千米后按1.8元/千米計費，晚上車行3千米后按2.2元/千米計費。當(dāng)按下復(fù)位鍵時，出租車計費器回復(fù)為初始狀態(tài)，若為白天則顯示費用5元，晚上則顯示費用6元。當(dāng)按下開始行駛鍵時，出租車則按上述收費標準進行計費。

2、各模塊設(shè)計

2.1、車速模塊

出租車行走的里程數(shù)是根據(jù)裝在車輪上傳感器確定，由于汽車輪子轉(zhuǎn)一圈的周長確定，汽車每轉(zhuǎn)一圈就輸出一個脈沖。用clk表示傳感器輸出脈沖，reset表示復(fù)位信號，stop表示出租車停止按鍵，start表示出租車開始行駛按鍵，sp表示出租車暫停按鍵，出租車每走100m，就輸出一個脈沖clkout以便于里程的計算和顯示。

2.2、計程模塊

計程模塊主要是用于記錄出租車行駛的里程數(shù)，通過對車速模塊輸出的clkout信號計數(shù)，可以算出出租車行駛的距離。在一般情況下，每行駛0.5km開始計價一次，由而輸出一個計程脈沖co。kcnt3、kcnt2、kcnt1、kcnt0分別代表里程輸出十分位、個位、十位、百分位。

2.3、計費模塊

計費模塊主要用于記錄出租車啟動后所產(chǎn)生的總費用。choose高電平時表示白天，低電平時表示晚上，m0、m1、m2、m3分別表示總費用輸出的十分位、個位、十位、百分位。

2.4、顯示模塊

顯示模塊用來顯示出租車行駛的里程數(shù)與總費用。利用FPGA/CPLD來控制LCD1602模塊，需要定義lcdrs、lcden、lcdrw幾根線，用來控制其基本操作。data用于對LCD1602的數(shù)據(jù)輸出。

2.5、頂層模塊

設(shè)計將以上4個例化元件，按圖1連接，組成基于EDA技術(shù)的出租車計費系統(tǒng)頂層圖。

圖1：基于EDA技術(shù)的出租車計費系統(tǒng)頂層圖

3、系統(tǒng)仿真

車速模塊的仿真波形如圖2所示，有圖可知：每25個傳感器脈沖就輸出一個100米脈沖clkout。計程模塊的仿真波形如圖3所示，滿足設(shè)計要求。計費模塊的仿真波形如圖4所示，在白天，每增加0.5千米的路程，費用增加0.9元。

4、結(jié)論

本文采用EDA技術(shù)的層次化設(shè)計方法設(shè)計出租車計費器，用VHDL編寫各個功能模塊，實現(xiàn)底層設(shè)計；用原理圖輸入方式描述各模塊間的關(guān)系，實現(xiàn)頂層設(shè)計。仿真結(jié)果表明，該設(shè)計方法簡單快捷，所設(shè)計的系統(tǒng)性能可靠。