文档介绍：数字逻辑专题实验实验报告
基于CPLD/FPGA的出租车计费器的设计
实验题目
设计一个基于CPLD/FPGA的出租车计费器,并实现如下功能:
A计数器对百米脉冲进行累加,并输出实际公里数的BCD码给译码动态扫描模块。每计满500送出一个脉冲给B计数器。同时可以设置起步公里数。
B计数器实现步长可变(即单价可调)的累加计数,每500米计费一次。可以设置起步价格、每公里价格等。
译码/动态扫描将路程与计费的数值译码后用动态扫描的方式驱动数码管显示。
数码管显示将公里数和计费金额分别用三位LED数码管显示(两位整数,1位小数)。
实验目的
学会综合运用组合逻辑、时序逻辑设计数字系统电路的方法
学会使用EDA软件(MAX+PLUSII)设计调试电路的方法
掌握CPLD(复杂可编程逻辑器件)技术的层次化电路设计
掌握计数器、加法器、寄存器、锁存器及各种门的综合应用
系统设计方案
系统设计总体图
图 1 系统设计总体图
系统整体输入输出定义
10hz_input_by_wheet
系统从这里输入出租车前进时轮胎上传感器发出的信号,本系统中假设出租车每前进一米,该输入收到一个脉冲。
1khz
系统从这里输入1kHz信号,作为数码管的扫描信号。
reset
reset信号输入为0时,表示出租车空驶;为1时表示出租车上有乘客。
a b c d e f g及led1-6
系统结果输出端,分别连接实验装置中数码管的a b c d e f g输入及各数码管的控制输入。
系统各模块功能简介
Output_per100_inputs
基本计数模块。每输入100个脉冲时,输出一个脉冲,即每100米输出一个脉冲。
Distance_counter_output
出租车路程计算及输出模块。每100米输入一个脉冲之后,自动按BCD码输出计价器中十公里位、公里位、百米位需要显示的数字。
After_2km_output_per500m
控制计费器模块什么时候开始计费。当出租车上乘客后,计费器只输出初始价,当车行进到2公里(可设置其他数值)时,计费器才开始按每公里的单价累加计费。
此需要模块每100米输入一个脉冲,同时还要车行进到2公里时输入一个买脉冲。
Price_counter_output
出租车计费及输出模块。需要两公里之后每500米输入一个脉冲,自动按BCD码输出计价器中十元位、元位、角位需要显示的数字。
Display_to_6led
将路程及计费模块输出的数字显示到数码管中的模块,输入BCD码的各位,输出为数码管显示时需要的信号。
各模块功能图及输入输出分析图
Output_per100_inputs
模块功能图
图 2 output_per100_inputs 模块功能图
此模块使用74162作为主要元件,经过实验,我发现将RCO接在高位计数器的ENT端后,虽然进位不会错,但是仍然为每输入99次输出一个脉冲,达不到实际要求。
故此处从另外一个思路进行设计:当所有的数字都是0的时候, 输出一个脉冲。同时为了控制第一个脉冲的输出时间,避免在开始计数前所有输出位都是0的时候output_per100inputs输出脉冲,通过一个JKFF2控制。当输出行进10米时,JKFF2的Q输出才变为1,这时output_per100inputs才能输出脉冲,准确的控制了输出。
输入输出分析图
图 3 output_per100inputs 模块输入输出分析图1
从图中可以看到,在reset为0及刚刚变为1时,output_per100inputs并没有输出脉冲,符合需要。
图 4 output_per100inputs 模块输入输出分析图2
从图中可以看到,在distance_10m,distance_1m输出都为9(即99米)时,output_per100inputs并没有进位,当再输入一个脉冲即到达100米后,output_per100inputs立刻输出一个脉冲,完成了在到达100米时输出一个脉冲的功能,准确无误。而此处如果为每99米输出一个脉冲的话,对后续里程及价格计算将会有很大影响。
Distance_counter_output
模块功能图
图 5 Distance_counter_output 模块功能图
将前一个模块每一百米输出一个脉冲的信号接在此模块的input_per100m输入端,输出即为可以直接用于显示输出的十进制BCD码十公里、公里、百米数字。此模块仍使用74160作为主要元件,并用和前一模块相同的连接方法。
输入输出分析图
图 6 Distance_counter_output 模块输入输出分析图
从两幅图中可以看到,在res