【文章內(nèi)容簡介】 清零端，每次計費結(jié)束后都會自動清零，以此保證下次計費的準確性。 圖 35 計程模塊 計程計時選通模塊 通過車速比較模塊的輸出信號給計程計時選通模塊的選通端就可以識別當前時刻是應該要把計程的信號還是把計時的信號輸出給自動計費模塊。此模塊的輸出端的每 1 個上升沿都代表 1km。如圖 36所示。 S—— 選通端； SHI—— 計時 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 16 頁 共 52 頁 模塊信號； CHEN—— 計程模塊信號； Y—— 輸 出端。 圖 36 計程計時選通模塊模塊 計程計時顯示輸出模塊 LED 顯示屏上可以顯示 0到 99 分鐘的時間和 0 到 999 公里的路程。計時端則有兩位數(shù)字的 BCD 碼輸出，計程端有三數(shù)字的 BCD 碼輸出，通過譯碼器后成為LED 可識別的 7位數(shù)字編碼。為了使計費停止后還可保持顯示，讓乘客和司機都能清楚地看到所有得計費信息，需要設(shè)置一個清零端，使其通過下次按下計費啟動鍵的瞬間實現(xiàn)清零。計程計時顯示輸出模塊設(shè)計如圖 37所示。 JC—— 計程信號； JS—— 計時信號； CLR—— 清零端； C C C3—— 計 程輸出端； S S2—— 計時輸出端。 圖 37 計程計時顯示輸出模塊 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 17 頁 共 52 頁 譯碼顯示模塊 采用共陰極七段數(shù)碼管，依據(jù)十進制數(shù)和七段顯示段碼表的相應關(guān)系，用 VHDL 的 case 語句即可實現(xiàn)它們的譯碼。模塊如圖 38 所示。 圖 38 譯碼顯示模塊 計費標準設(shè)定系統(tǒng) 為了滿足計價標準的靈活性，計費標準設(shè)定系統(tǒng)包括了：車輪大小的設(shè)定，密碼保護設(shè)定，低速時的時間設(shè)定，白天起步價設(shè)定、每千米的價格設(shè)定、超出10km 后的加收設(shè)定，以及深夜時對應的設(shè)定，共 9 項參數(shù)的設(shè) 定，可以說來是很全面和靈活的。如圖 39所示，首先通過設(shè)定選擇按鍵，初始化時會停留在密碼設(shè)定選項，當密碼輸入正確后，按下選擇按鍵可以進行其它選項的設(shè)定。密碼輸入正確后， PASSOUT 會變?yōu)?1送到 SET 模塊和 CH1 模塊，否則為 0，禁止設(shè)定。SMUX 是設(shè)定選通模塊用于選通加減鍵給需要設(shè)定的模塊（ A為加， S為減）。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 18 頁 共 52 頁 圖 39 計費模塊 密碼設(shè)定模塊 為了防止隨意改動計費標準的參數(shù)設(shè)定，設(shè)置了一個密碼保護模塊。模塊如圖 310 所示。 UP、 DOWN —— 加減設(shè)置鍵； CLK —— 加減的快慢頻率； WORD —— 顯示輸出端，經(jīng)過二進制轉(zhuǎn)化 BCD 碼后就可以在屏幕上顯示； PASSOUT —— 密碼是否正確的輸出端，輸入正確時輸出 1 到選擇端，進行參數(shù)設(shè) 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 19 頁 共 52 頁 置。 圖 310 密碼設(shè)定模 設(shè)置模塊 當密碼設(shè)置模塊的輸出端 PASSOUT 為 1 時才可以進行參數(shù)的設(shè)置。模塊如圖311 所示。 PW—— 密碼輸入端，當其為 1 時才可以進行選擇操作； AN —— 按鍵輸入端； SET —— 輸出端，從 000 到 111給選通模塊分別代表不同設(shè)置選項。 圖 311 設(shè)置模塊 設(shè)置按鍵選通模塊 為減少出租車計費器上的按鍵 ，做了一個按鍵選通模塊。如表 33 所示， A為加鍵， S為減鍵，當 sel為 000 時把 A給 A0、 S給 S0，當 sel 為 00 時把 A給A S給 S1，以此類推， sel 為 111 則把 A 給 A S 給 S7。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 20 頁 共 52 頁 表 33 sel 設(shè)定表 按鍵選通模塊如 312所示： 圖 312 按鍵選通模塊 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 21 頁 共 52 頁 按鍵自動加速模塊 按鍵自動加速模塊通過自動加速模塊可以讓加減一開始變化得慢，過了長按5秒后自動變快，不僅可快速的調(diào)到某個數(shù)值，而且還能精確的定位到某個數(shù)值。如圖 313 所示，當按下鍵后起初以 1Hz 累加，按住 5秒后變?yōu)?5Hz 的速度進行加減。 CLK 輸出自動變化的頻率給加減模塊， K 是累積端，累積 5 秒后不再發(fā)生變化，通過 XOR 端，當加鍵或減鍵停止后則自動使 K 累積的值清零，這樣下次按下加鍵時就又從 1Hz 開始加。 圖 313 按鍵自動加速模塊 白天起步費設(shè)定模塊 如圖 314 所示， UP、 DOWN—— 加減鍵； CLK —— 加減的快慢頻率； DS—— 起步費輸出端，給自動計費模塊，初始值設(shè)為 元。 圖 314 白天起步費設(shè)定模塊 白天每公里費用設(shè)定模塊 如圖 315所示， UP、 DOWN—— 加減鍵； CLK—— 加減的快慢頻率； DS —— 每千米價格的輸出端，給自動計費模塊，它的初始值設(shè)為 /km。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 22 頁 共 52 頁 圖 315 白天每公里費用設(shè)定模塊 白天過 10 公里后加收費設(shè)定模塊 如圖 316所示， UP、 DOWN —— 加減鍵； CLK—— 為加減的快慢頻率； DS —— 加收 50%后的每千米價格輸出端給自動計費模塊，它的初始值設(shè)為 元 /km。 圖 316 白天 10 公里后費用設(shè)定模塊 深夜起步費設(shè)定模塊 如圖 317所示，根據(jù)標準深夜 23： 00到凌晨 6： 00之間 起步價為 7元。 UP、 DOWN—— 加減鍵；若 DOWN有效電平則進行減設(shè)定，每來一個減信號 CLK就減； DS—— 起步費輸出端給自動計費模塊，它的初始值設(shè)為 7元。 圖 317 深夜起步費用設(shè)定模塊 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 23 頁 共 52 頁 深夜每公里費用設(shè)定模塊 如圖 318所示。 UP、 DOWN —— 加減鍵； CLK—— 加減的快慢頻率； DS——每千米價格輸出端給自動計費模塊，它的初始值設(shè)為 /km。 圖 318 深夜每公里費用設(shè)定模塊 深夜過 10 公里后加收費設(shè)定模塊 如圖 319所示。 UP、 DOWN—— 加 減鍵； CLK—— 加減的快慢頻率； DS—— 過 10千米后加收 50%費用的每千米價格輸出端給自動計費模塊，它的初始值設(shè)為 3元 /km。 圖 319 深夜過 10 公里后加收費設(shè)定模塊 1計時時間設(shè)定模塊 根據(jù)標準當出租車車速低于 10km/h時，計時間，計費標準是每 6分鐘計為1km。所以預設(shè)值為 6分鐘，可在 0到 7分鐘內(nèi)每次加減 1分鐘來進行設(shè)定。如圖 320所示， UP、 DOWN—— 加減鍵； CLK—— 加減的快慢頻率； MIN—— 設(shè)置時間值。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 24 頁 共 52 頁 圖 320 計時時間設(shè)定模塊 白天和深夜辨別模 塊 S和 G分別為時鐘的十位和個位輸入端，當時間處于 23： 00到凌晨 6： 00之間的時輸出為 1，其他時間則為 0，送到自動計費模塊。如圖 321所示。 圖 321 白天和深夜辨別模塊 自動計費模塊 由于起步費要求在開始計費時 LED屏幕上就顯示，受到 VHDL語言的限制，不能在一個結(jié)構(gòu)模塊里給某個變量賦兩種初始值的選擇，所以要給它一個初始化模塊。如圖 322所示， D、 N 是白天和深夜的判別信號， D D D3 、 N N N3 分別代表白天起步費、單位千米費、 10 千米后的單位 公里費、深夜起步費、單位千米費、 10 千米后的單位公里費。每走完一千米就給 CLK 端一個信號，自動計費模塊根據(jù)不同狀態(tài)自動計費一次， SP 是啟動和停止的輸入端，它一方面控制計費的開始和停止，另一方面起到清零作用，且只當啟動的瞬間才清零，為了保持屏幕上的數(shù)值， JFOUT 把計算值輸出給總額計算端。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 25 頁 共 52 頁 圖 322 自動計費模塊 過路費或空調(diào)費模塊 目前的計費標準中都有過路費或空調(diào)費這些費用，看實際情況支付，通過按鍵掃描模塊，來給這些費用增加或是減少，每次步進 1元，可達到最大值 99元。輸出 值給總額計算模塊和顯示部分，清零端只當啟動的瞬間才清零。如圖 323所示。 CLR—— 清零端； CLK—— 時鐘輸入端； A、 S—— 加減鍵； QL—— 輸出端。 圖 323 過路費或電調(diào)費模塊自動計費模塊 總額計算模塊 如圖 324所示。 CF 、 LF—— 輸入端，代表車費及空調(diào)過路費； CLR —— 清零端； ST—— 計算信號輸入端，當按下停止計費鍵時就自動計算結(jié)帳； ZHE ——輸出端，把計算數(shù)值輸出到同級模塊和顯示模塊。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 26 頁 共 52 頁 圖 324 總額計算模塊 統(tǒng)計模塊 為讓司機能清楚的了解 一天的盈利情況，所以做了一個統(tǒng)計模塊，用來統(tǒng)計所接的乘客總數(shù)及營運額總數(shù)。如圖 325所示。 TR—— 輸出乘客數(shù)； TF—— 輸出營運額總數(shù)； ZF —— 總費用的輸入端； STOP—— 累計信號，當 STOP 端接到停止計費的信號后就自動累計一次乘客總數(shù)和營運額總數(shù)，輸出給顯示模塊； CLR—— 清零端。 圖 325 統(tǒng)計模塊 分頻模塊 分頻模塊為該系統(tǒng)的各個模塊提供精確的時鐘頻率。根據(jù)不同的需求輸出有1Hz、 2Hz、 5Hz。如圖 326所示。 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 27 頁 共 52 頁 圖 326 分頻模塊 晶振時 鐘電路 本設(shè)計采用的是 4MHz有源晶振，如圖 327所示，通過 74LS393雙四位二進制計數(shù)器給 4MHz晶振進行分頻和整形。經(jīng)過此計數(shù)器的整形之后的方波很穩(wěn)定，通過分頻之后輸出到 FPGA芯片的時鐘頻率為 250KHz。既可減少了外圍電路，又使得輸出頻率更加精確，更重要的是無需放大電路，因其直接可以輸出 5V電壓的頻率。 圖 327 晶振時鐘電路 時鐘模塊 按鍵 MIN和 H是時鐘調(diào)節(jié)端，分別調(diào)節(jié)分鐘和小時。分鐘在按下鍵后 sel端選擇 IN1進入調(diào)節(jié)；否則， IN2進入，每 60秒一個高 電平給分鐘模塊。分鐘時鐘經(jīng)過譯碼后給 LED顯示。小時在按下鍵后 sel端選擇 IN1進入調(diào)節(jié)；否則， IN2進入，每60分鐘一個高電平給小時模塊。時鐘輸出端有辨別白天還是深夜的作用。在圖328中， SECOND為秒模塊，每 60秒給一個高電平到分鐘選擇模塊；前一個 MUX21為分鐘調(diào)節(jié)端，若 sel為高電平，則進行分鐘的設(shè)置，若 sel為低電平，則進行分鐘自動進行計數(shù)； MINTUE為分鐘模塊， QH， QL為分鐘輸出端送 LED中顯示，每 60 基于 FPGA 的出租車多功能計費系統(tǒng)設(shè)計 第 28 頁 共 52 頁 分鐘給一個高電平到小時選擇模塊；后一個 MUX21為小時調(diào)節(jié)端，若 sel為高電平，則進行 小時的設(shè)置，若 sel為低電平，則進行小時自動進行計數(shù)； HOUR為小時模塊， QH， QL為小時輸出端送 LED中顯示。 圖 328 時鐘模塊 秒模塊 每 6隔 0秒給一個高電平發(fā)送到分鐘選擇模塊，如圖 329所示， CLK端接 1Hz的時鐘信號，當它累計滿 60次后，由 CO端輸出一個信號發(fā)送到分鐘模塊。 圖 329 秒模塊 分鐘模塊 分鐘模塊考慮到時間的設(shè)置問題，它由兩部份組成，一個是進行分鐘設(shè)置的調(diào)節(jié)模塊 MUX21，一個是自動計數(shù)的模塊 MINTUE。如圖 330所示，若 MUX21的 sel為低電 平，則通過 IN2輸入秒模塊 60秒后發(fā)送一個高電平信號 CO進行分鐘的自動