【正文】 算，最大范圍為99公里。 end if。――此IF語(yǔ)句完成分計(jì)數(shù) if m1=101 then m1=000。（2）計(jì)價(jià)部分的波形仿真如圖5－8所示：從仿真圖可以看出cha3,cha2,cha1,cha0在各個(gè)時(shí)間段的輸出數(shù)據(jù)。 c15:=c15+1。上面這幾句完成超過(guò)三公里的時(shí)的計(jì)費(fèi)功能。139。它是計(jì)價(jià)、計(jì)時(shí)、計(jì)程功能的具體實(shí)現(xiàn)。 end if。139。 then en0=39。039。 if k1amp。 elsif stop=39。 then en0=39。它是計(jì)費(fèi)器工作的核心。 end if。 else Q_1=Q_1+1。 Q_1=0。 圖5－2分頻模塊電路符號(hào)圖分頻模塊的主要源代碼如下： if start=39。 圖51出租車計(jì)費(fèi)器組成方框圖1）秒分頻的對(duì)頻率為100Hz的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到頻率為1Hz的頻率。對(duì)計(jì)程車的工作狀態(tài)進(jìn)行具體的定義。如圖51所示，主要分為四個(gè)模塊。一方面實(shí)現(xiàn)基本功能時(shí)，包括在行程中滿足3公里以內(nèi)計(jì)起步價(jià) 10 元。2)方案二將所有器件集成在一塊芯片上，體積大大減小的同時(shí)還提高了穩(wěn)定性，且可應(yīng)用EDA軟件仿真，調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，外圍電路較少，采用硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，非常適合作為計(jì)程車的計(jì)價(jià)器系統(tǒng)的控制核心。計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)送入譯碼顯示模塊譯碼，最后送至以百元，十元，元，角為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示。1)分頻模塊：分頻模塊是對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻以得到低頻系號(hào)。6）鍵盤(pán)服務(wù)程序鍵盤(pán)采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒(méi)有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序,一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng)/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價(jià)格寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。4)利用單片機(jī)豐富的IO端口，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)節(jié)、時(shí)鐘顯示功能。4 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介及比較當(dāng)今國(guó)內(nèi)外出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)方式主要有兩種，一種是基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)，另一種是基于FPGA的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)。6）硬件描述語(yǔ)言（HDL）MAX＋PLUS II軟件支持各種HDL設(shè)計(jì)輸入選項(xiàng)，包括VHDL、Verilog HDL和Altera自己的硬件描述語(yǔ)言AHDL。4）豐富的設(shè)計(jì)庫(kù)MAX＋PLUSII提供豐富的庫(kù)單元供設(shè)計(jì)者調(diào)用，其中包括74系列的全部器件和多種特殊的邏輯宏功能（Macro—Function）以及新型的參數(shù)化的兆功能（Mage—function）。2）多平臺(tái)MAX＋PLUSII軟件可基于48奔騰PC機(jī)的WINDOWS NT 3。特別是在原理圖輸入等方面，Maxplus2被公認(rèn)為是最易使用，人機(jī)界面最友善的PLD開(kāi)發(fā)軟件。設(shè)計(jì)者可以用自己熟悉的設(shè)計(jì)工具（如原理圖輸入或硬件描述語(yǔ)言）建立設(shè)計(jì)，MAX+PLUSII把這些設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)自動(dòng)換成最終所需的格式。用戶可以通過(guò)編程決定每個(gè)單元的功能以及它們的互連關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)所需的邏輯功能。目前生產(chǎn)FPGA的公司主要有Xilinx、Altera、Actel、Lattice、QuickLogic等生產(chǎn)的FPGA品種和型號(hào)繁多。這是該公司第三代的基于Flash的可編程邏輯方案。6）編程下載：確認(rèn)仿真無(wú)誤后，將文件下載到芯片中。3）邏輯綜合：將源文件調(diào)入邏輯綜合軟件進(jìn)行綜合，即把語(yǔ)言綜合成最簡(jiǎn)的布爾表達(dá)式和信號(hào)的連接關(guān)系。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，使用硬件語(yǔ)言設(shè)計(jì)FPGA成為一種趨勢(shì)。除了含有許多具有硬件特征的語(yǔ)句外，VHDL的語(yǔ)言形式和描述風(fēng)格與句法十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。第4章介紹了當(dāng)前兩種主要出租車設(shè)計(jì)方案和這兩種方案的比較。同時(shí)由于FPGA的功能完全取決于VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，不拘泥于某種芯片的特殊指令，更加提高了產(chǎn)品的更新?lián)Q代能力。 考慮到目前出租車行業(yè)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)以及對(duì)計(jì)費(fèi)器更高的靈活性要求，本設(shè)計(jì)希望嘗試一些新的方法來(lái)予以解決以上問(wèn)題。這些都暴露了傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)器在靈活性和升級(jí)換代能力的不足。因此計(jì)程車計(jì)價(jià)器也就應(yīng)運(yùn)而生了。MAX+PLUSSII。 Based on the design of microcontroller and FPGAbased design。即通過(guò)顯示模塊顯示出租車所行駛的路程，出租車等待的時(shí)間和出租車分別在等待過(guò)程中的費(fèi)用和行駛過(guò)程中的費(fèi)用。因此計(jì)程車計(jì)價(jià)器也就應(yīng)運(yùn)而生了。華東交通大學(xué)畢設(shè)計(jì)基于FPGA的出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通也越來(lái)越便利，特別是計(jì)程車，以快捷、方便的特點(diǎn)早已盛行各個(gè)城市，成為城市交通的重要工具。本文分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基本組成和工作原理及主要的兩種設(shè)計(jì)方式:基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)方式和基于FPGA的設(shè)計(jì)方式；并對(duì)這兩種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析，比較后確定本系統(tǒng)的方案：基于FPGA的出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字:CPLD/FPGA；VHDL語(yǔ)言；MAXPLUS II；出租車；計(jì)費(fèi)器Design of taxi meter Based on FPGAAbstractAs China39。 and both the strengths and the ways Shortings of the analysis，parison of the system established after the programme: FPGAbased billing system for taxis.In this design mainly through the VHDL language programming billing systems of the four function blocks：the frequency modules, control module, the measurement modules and decoding modules, the final use of MAX + PLUSII software to simulate the procedures to Simulation of the realization of a taxi start, stop and wait in the course of time, and so on, includingand billing functions。 Taxi；Meters目錄1緒論 5 5 5 5 62 VHDL和FPGA的簡(jiǎn)介 7 VHDL的介紹 7 FPGA的介紹 73 Max+plusII平臺(tái)簡(jiǎn)介 9 9 Max+plusII的特點(diǎn) 94 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介及比較 11 11 11 12 12 13 135 出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 14 14 14 15 15 16 17 21 23 24 24結(jié)束語(yǔ) 25謝辭 26參考文獻(xiàn) 27附錄A 28附錄B 33附錄C 361緒論隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通也越來(lái)越便利，特別是計(jì)程車，以快捷、方便的特點(diǎn)早已盛行各個(gè)城市，成為城市交通的重要工具。目前市場(chǎng)上使用的出租車計(jì)費(fèi)器主要采用的都是利用MCU如89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)，顯示方式上主要采用的是固定顯示內(nèi)容的LED顯示。傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)器的不足可以體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1）品更新周期長(zhǎng)傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)器利用MCU如89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)汽車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)，大部分的功能可以用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。1）利用FPGA取代MCU隨著FPGA等數(shù)字可編程器件的出現(xiàn)解決傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)不能完成的任務(wù)，利用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)費(fèi)器。2）增加計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定功能通過(guò)設(shè)計(jì)此功能模塊可以使得計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)更加靈活，體現(xiàn)目前出租車行業(yè)發(fā)展的需要，使運(yùn)價(jià)、油價(jià)聯(lián)動(dòng)成為可能。第5章是對(duì)基于FPGA設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體（可以是一個(gè)元件、一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng)）分成外部（或稱可視部分，即端口）和內(nèi)部（或稱不可視部分），即設(shè)計(jì)實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。借用MAXPLUSII或QuartusII等軟件用VHDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)FPGA的完整流程為：1）文本編輯：用任何文本編輯器都可以進(jìn)行，也可以用專用的HDL編輯環(huán)境。（edif）的EDA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件。.sof文件用于直接下載到芯片（掉電后會(huì)消失），.pof文件用于rom芯片下載（掉電后不消失）。這些新的SIC3最低價(jià)將達(dá)到1。盡管這些FPGA的具體結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)各有特色，但它們都有一個(gè)共同之處，即由邏輯功能塊排成陣列，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能塊，從而實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)。不同廠家或不同型號(hào)的FPGA，在可編程邏輯塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、規(guī)模、內(nèi)部互連的結(jié)構(gòu)等方面經(jīng)常存在較大的差異。其設(shè)計(jì)速度非?？?。 Max+plusII的特點(diǎn)1）開(kāi)放的界面Altera的工作與EDA廠家緊密結(jié)合，使MAX＋PLUSII軟件可與其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)輸入．綜合與校驗(yàn)工具相連接。51或4。調(diào)用庫(kù)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以大大減輕設(shè)計(jì)人員的工作量，也可成倍地縮短設(shè)計(jì)周期。7）Megacore功能Megacore功能是為復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)功能提供的，經(jīng)過(guò)校驗(yàn)的HDL網(wǎng)表文件，它能使FLEX 10K、FLEX 8000、FLEX 6000、MAX 9000和MAX 7000器件系列實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。1)鍵盤(pán)控制功能是啟動(dòng)出租車計(jì)價(jià)器，改變出租車計(jì)價(jià)器的狀態(tài)如運(yùn)行、等待計(jì)時(shí)、不同計(jì)費(fèi)模式的切換。5)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)價(jià)器的開(kāi)發(fā)。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)程和計(jì)價(jià)等不同的操作。4)中途等待中斷服務(wù)程序當(dāng)在計(jì)數(shù)狀態(tài)下霍爾開(kāi)關(guān)沒(méi)有輸出信號(hào)，片內(nèi)的T1 定時(shí)器便被啟動(dòng)，每當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)10分鐘，就對(duì)當(dāng)前金額加上中途等待的單價(jià)，以后每十分鐘都自動(dòng)加上中途等待的單價(jià)?；贔PGA的出租車計(jì)費(fèi)是外部輸入模塊，控制模塊和顯示模塊三部分組成。2)控制模塊：控制模塊主要是完成對(duì)計(jì)費(fèi)器狀態(tài)的控制。計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)送入譯碼顯示模塊進(jìn)行譯碼，最后送至以分為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示。從以上兩種方案的比較可以看出基于FPGA的設(shè)計(jì)方案要優(yōu)于基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案基于FPGA的設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定性更強(qiáng)且相對(duì)于單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)它更易于將來(lái)進(jìn)行功能擴(kuò)展。處于等待的狀態(tài)下滿足2分鐘以內(nèi)計(jì)2元。分別為：秒分頻模塊、控制模塊、計(jì)量模塊和譯碼顯示模塊。計(jì)量模塊也是系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的模塊，它分為三個(gè)部分，分別為計(jì)價(jià)部分、計(jì)時(shí)部分和計(jì)程部分，是出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)多功能實(shí)現(xiàn)的保證。分頻模塊的電路符號(hào)圖如下圖5－2所示。039。 else if Q_1=99 then 此IF語(yǔ)句是得到頻率為1Hz的頻率信號(hào)和1公里脈沖 Q_1=0。 F_1=39。2）秒分頻模塊的波形仿真圖如下圖5－3所示：從圖中可以看到當(dāng)Q_1計(jì)數(shù)達(dá)到99的時(shí)候那么f_1就產(chǎn)生一個(gè)1公里脈沖信號(hào)。控制模塊的電路符號(hào)圖如下圖5－4所示：從圖中可以看到控制模塊有3個(gè)輸入端口即clk時(shí)鐘信號(hào)，start計(jì)價(jià)使能信號(hào)和stop等待信號(hào)。039。039。k000000011 then 此IF語(yǔ)句得到en0使能信號(hào) en0=39。 end if。039。 else en1=39。2)控制模塊的波形仿真圖如下圖5－5所示：從仿真圖中可以看出輸出信號(hào)e0和e1的為輸出信號(hào)（當(dāng)en0=1時(shí)說(shuō)明出租車行駛超過(guò)了3公里，當(dāng)en1=）。1）計(jì)價(jià)部分：，然后再把計(jì)算出來(lái)的數(shù)分別以百元，十元，元，角的單位表示出來(lái)，送去顯示譯碼模塊。then 說(shuō)明超過(guò)了三公里； if(c191)then 加到19角就說(shuō)明車子行駛了1公里； c19:=c19+1。 elsif(en1=39。 if(c15=1) then temp1=m0。圖5－8計(jì)價(jià)部分的波形仿真圖2）計(jì)時(shí)部分：是對(duì)乘客的乘車時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)（包括等待的時(shí)間和行進(jìn)的時(shí)間），分別以秒和分的形式送去顯示譯碼模塊，到59分時(shí)自動(dòng)歸零。 else m1=m1+1。 else w=w+1。同樣也送入譯碼顯示模塊。 then k1=0000。then if k0=1001 then k0=0000。 else k0=k0+1。通過(guò)譯碼顯示模塊，人們才能得到想要的信息。通過(guò)對(duì)輸入模塊的選擇信號(hào)判斷，而顯示計(jì)程車運(yùn)行的狀態(tài)，比如說(shuō)計(jì)價(jià)多少、走了多長(zhǎng)時(shí)間、走了多少路程等。139。min0=0000。cha2=0000。039。 km1=k1。cha1=c1。 （2）譯碼顯示部分的仿真圖如下圖5－16所示：圖516譯碼輸