文档介绍：摘要
随着我国经济社会的全面发展,各大中小城市的出租车营运事业发展迅速,出租车已经成为人们日常出行选择较为普通的交通工具。出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表,是使出租车市场规范化、标准化的重要设备。一种功能完备,简单易用,计量准确的出租车计价器是加强出租车行业管理,提高服务质量的必需品。本设计采用自顶向下的设计思路,得到一种出租车计价系统的软件结构,通过QuartusⅡ软件下进行仿真,证明所设计的电路系统完成了出租车计价的功能,各项指标符合设计要求。该设计虽然功能简单,智能化水平比较低,但仍具有一定的实用性。
与以往的基于单片机的数模混合电路相比,FPGA具有稳定性好,抗干扰能力强等优点,且非常适合做为出租车计价器的控制核心,所以选择用VHDL来对计价器进行设计来实现其功能。
关键词: 计价器 QuartusⅡ数码管
一、设计目的和要求
设计一个出租车计价器,该计价器计费系统技术参数和设计要求:
(1)实现计费功能,计费标准为:起步均价6元,,当计费器达到或超过20元时,每公里加收50%的车费,车辆停止和暂停时不收费。计价范围:0—,计价分辨率:;计程范围:0—99公里,计程分辨率:。
(2)数码管动态显示功能,能显示行驶公里数、总费用。
(3)汽车具有启动、停止、暂停和换挡等状态。
二、设计原理
1设计模块
本设计是对出租车计价器的四个模块进行分析的,综述如下:
分频模块:分频模块是其它模块的基础,输入时钟选为32Hz,分频后的时钟频率为1Hz,为后续模块提供基本时钟。
路程模块:该模块是对车辆行驶路程进行计数,以1Hz时钟为基础,检测行程脉冲,路程模块中有内部变量来判断路程,当大于3公里、20公里时,分别有相应的使能信号对此作出记录,最大路程显示为99公里。
计费模块:该模块是基于等待时间模块和路程模块对费用进行控制的。通过内部使能信号分别计算3公里以内、3-20公里以及20公里以后的费用。
译码显示模块:该模块经过8选1选择器将计费数据(4位BCD码)、计时数据(2位BCD码)、计程数据(2位BCD码)动态选择输出。
本设计是基于VHDL进行编程,然后在QuartusⅡ进行波形仿真,实现出租车计价器的基本功能。
2原理描述
根据层次化设计理论,该设计问题自顶向下可分为分频模块,控制模块计量模块、译码和动态扫描显示模块,其系统框图如图6-63所示,各模块功能如下:
图6-63出租车自动计费器系统框图
分频模块对频率为240Hz的输入脉冲进行分频,得到的频率为16Hz,10Hz和1Hz的三种频率。该模块产生频率信号用于计费,,10HZ信号为1元的计费控制,。
路程和计费模块
计量控制模块是出租车自动计费器系统的主体部分,该模块主要完成等待计时功能、计价功能、计程功能,同时产生3分种的等待计时使能控制信号en1, 行程 3公里外的使能控制信号en0。其中计价功能主要完成的任务是:行程 3公里内,且等待累计时间3分钟内,起步费为8元;,等待累计时间3分钟外以每分钟1元计费;计时功能主要完成的任务是:计算乘客的等待累计时间,计时器的量程为59分,满量程自动归零;计程功能主要完成的任务是:计算乘客所行驶的公里数。计程器的量程为99公里,满量程自动归零。
译码显示模块
该模块经过8选1选择器将计费数据(4位BCD码)、计时数据(2位BCD码)、计程数据(2位BCD码)动态选择输出。其中计费数据jifei4~ jifei1~送入显示译码模块进行译码,最后送至百元、十元、元、角为单位对应的数码管上显示,;计时数据送入显示译码模块进行译码,最后送至分为单位对应的数码管上显示,最大显示为59秒;计程数据送入显示译码模块进行译码,最后送至以公里为单位的数码管上显示,最大显示为99公里。
三、设计内容
1设计思路
输入2个时钟信号,分别模拟时间和路程。对等待时间、路程计数,进而统计费用。系统结构框图如图2-1。
显示
分频器
计费
时钟信号
等待信号
公里脉冲
计费/复位
控制器
计程
图2-1自动计价器的系统方框图
2 设计流程图
N
N
Y
N
Y
Y
N
里程>20
里程>3
单程?
计费6元
开始
N
总计
图2 系统设计流程图
乘客上车后,按下启动按钮,计价器开始工作,首先进入初始化状态,即计程从0开始,计费从6开始。再根据单程信号判断是否为单程,进而确定计费方式。单程