【文章內容簡介】 負責人（簽名）： 年 月 日 目 錄 緒論 .................................................................. 1 論文背景 ........................................................... 1 國內外現(xiàn)狀分析 ..................................................... 1 研究設想與研究內容 ................................................. 2 1 EDA 設計方法及軟件介紹和芯片的選取說明 ............................... 3 EDA 設計方法 ................................................... 3 CycloneII EP2C35F672C8 芯片的介紹 .............................. 4 軟件 QuartusII 的介紹 ........................................... 5 2 系統(tǒng)的總體設計 ...................................................... 7 出租車計費器系統(tǒng)組成框圖 ....................................... 7 系統(tǒng)主要模塊的設計 ............................................. 8 分頻模塊 ................................................. 8 計程模塊 ................................................. 8 計時模塊 ................................................ 10 控制模塊 ................................................ 10 計費模塊 ................................................ 10 數(shù)碼管顯示 模塊 .......................................... 11 頂層模塊 ................................................ 12 3 系統(tǒng)仿真測試 ....................................................... 13 計時模塊仿真 .................................................. 13 計程模塊 ...................................................... 14 計費模塊仿真 .................................................. 14 頂層模塊系統(tǒng)仿真 .............................................. 14 4 綜合 ............................................................... 16 Quartus II 軟件綜合的報表 ..................................... 16 仿真電路圖 .................................................... 16 結論 ................................................................. 17 參考文獻 ............................................................. 18 附錄一 ............................................................... 19 致 謝 ............................................................... 27 I 基于 Verilog HDL 的車程計費器設計 摘 要 隨著社會的不斷進步，人們生活水平的不斷提高，出租車逐漸成為人們日常生活不可缺少的交通工具。而計 費 器作為出租車的一個重要組成部分， 關系著出租車司機和乘客的雙方利益，起著重要的作用，其發(fā)展自然會非常迅猛。 設計以 FPGA 芯片為控制核心、采用 Verilog HDL 硬件描述語言編程而成。計費器主要由七個模塊組成 —— 計程模塊、計時模塊、計費模塊、分頻模塊、控制模塊、顯示模塊及頂層模塊。設計運用 Quartus II 進行仿真，并得到詳細的仿真波形，從仿真波形中可以看出設計實現(xiàn)了出租車按行駛里程自主收費的功能，同時提高了計費系統(tǒng)的可靠性、通用性。設計還實現(xiàn)了計費器等待計費的功能，系統(tǒng)具有很好的實用價值。 【關鍵詞】 車程計費器 Verilog HDL FPGA Quartus II II The Design of Taxi meter Based On FPGA Abstract With the development of society, the improvement of people39。s living standard, the taxi has bee indispensable to people39。s daily life of transportation. And the meter as an important part of taxi, which representing the interest of taxi drivers and passengers, plays an important role, so the taxi meter develops fast. The design used Verilog HDL hardware description language to program and FPGA chip design taxi meter. The meter is mainly posed of seven modules the meter module, timing module, billing module, frequency module, control module, digital tube display module and the top module. Design used Quartus II simulation, and obtained the simulation waveform in detail, from the simulation we can see that the design realized the taxi mileage independent charge, while improving the reliability and versatility. The design has realized the functions of wait for billing. The system has a good practical value. 【 Key words】 Taxi meter Verilog HDL FPGA Quartus II 1 緒論 論文背景 隨著出租車行業(yè)的發(fā)展， 社會的不斷進步，人們生活水平的不斷提高，出租車逐漸成為人們日常生活不可缺少的交通工具 。 而計 費 器作為出租車的一個重要組成部分， 要求自然也越來越高，用戶不僅要求計費器性能穩(wěn)定、計費精準，同時還要求其具有計費標準的靈活設定、營運額統(tǒng)計、密碼設定等功能， 因而出租車計 費 器的發(fā)展非常迅猛。 目前，出租車行業(yè)面臨油價上漲、空調費調整等問題，所以出租車計費器計費標準的靈活性設 定成為出租車計費器不可或缺的一部分。而采用單片機設計的計費器在靈活計費方面會 因為單片機本身的局限性 遇到問題 [1]。如相同的 單片機程序 在不同的芯片中 不能夠通用 從而 給設計帶來 的 麻煩 以及 設計研發(fā)難 、 開發(fā)周期長 ，難以 實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的設計 。 近年來 EDA 技術的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的設計技術發(fā)生了深刻的變化，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?CPLD／ FPGA 的出現(xiàn)，給設計人員帶來了諸多方便。利用它進行產品開發(fā)，不僅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知識產權 。EDA 的應用不僅可以克服單片機本身的局限性，而且還具有自身的優(yōu)越性 [23]。利用 FPGA 設計計費器來同時處理多個任務，增強計費器的靈活性及效率。 國內外現(xiàn)狀分析 隨著社會的不斷進步，人們生活 水平的不斷提高，出租車逐漸成為人們日常生活不可缺少的交通工具。 計 費 器作為出租車的一個重要組成部分，關系著出租車司機和乘客雙方 的 利益，起著重要的作用，因而出租車計 費 器 發(fā) 展 迅猛 是情有可原，自然而然的結果 。 目前市場上使用的出租車計費器主要采用的都是利用 MCU 如 AT89C51單片機實現(xiàn)的計費器設計，顯示方式上主要采用的是固定顯示內容 的 LED 顯示。傳統(tǒng)的出租車計費器由于發(fā)展 時間長，已 使用 了 近 十幾年，在穩(wěn)定性、成本、以及使用習慣上都具有 很大的 優(yōu)勢，但是隨著出租車價格市場化，我國加入 WTO 以來主導出租車行業(yè)成本的許多因素主要包括油價的波動 、空調費的收取等 ，都對傳統(tǒng)的出租車計費器提出了更高的要求 [4]。近 幾 年來，各大城市都在對出租車價格進行調整，由于 出租車的迅速發(fā)展，導致出租車 數(shù)量太多，很多城市的調價甚至需要一個月的時間才能 全部 完成， 在此 過程中 經常會 出現(xiàn) 同一時間出現(xiàn)幾個價格 的情況 ， 甚至于 有 一些 城市的出租車上還會出現(xiàn)司機人工計價 卻因此與乘客發(fā)生爭議 的尷尬情形。這些都暴露了傳統(tǒng)計費器在靈活性和升 級換代能力 的不足 。 滿足出租車發(fā)展的需求成為必然的趨勢 [5]。 2 研究設想與研究內容 本設計主要 根據(jù)系統(tǒng)的總體功能， 采用層次化、模塊化的設計方法，設計順序為自底向上。先實現(xiàn)系統(tǒng)框圖中的各子模塊，然后由頂層模塊調用各子模塊來完成整個系統(tǒng)。 首先 ， 系統(tǒng)時鐘做分頻處理，得到系統(tǒng)各模塊所需的時鐘頻率，將采集到的信息送到 EP2C35F672C8 芯片，以及對等待信號，里程脈沖，計費 /復位等信息進行綜合處理，電機轉動時間以及停止，通過控制器的處理，得到總的費用信息，將等待時間 、 里程 、費用 等信息，通過 LED 數(shù)碼管顯示出來 [610]。 出租車計費器的內容： ◇ 行程 4 公里內（包括 4 公里），且等待累計時間 2 分鐘內（包括 2 分鐘），起步費為 元； ◇ 4 公里外（不包括 4 公里）以每公里 元，等待累計時間 2 分鐘外（不包括 2 分鐘）以每分鐘以 元計費。 ◇ 能顯示行駛公里數(shù)、等待累計時間和最后的總費用。 本計費器的顯示范圍為 0～ 99 元，計價分辨率為 1 元；計程器顯示范圍為 0～99 公里，分辨率為 1 公里；計時器的顯示范圍是分鐘的顯示范圍是 0～ 99, 分 辨率為 1 分鐘。秒的顯示范圍是 0～ 59。分辨率為 1 秒。 3 1 EDA 設計方法及軟件介紹和芯 片的選取說明 EDA 設計方法 數(shù)字電路設計中有兩種基本的設計方法：自底向上和自頂向下設計方法。在自頂向下方法中，首先定義定出功能模塊，進而分享需要哪些構成頂層模塊的必要的子模塊；然后進一步對各子模塊進行分解，直到達到無法進一步分解的底層功能塊。圖 1 顯示了這種方法的設計過程。 頂 層 模 塊子 模 塊 1 子 模 塊 2 子 模 塊 3葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 圖 1 自頂向下設計方法 在自底向上設計方法中。我們首先對現(xiàn)有的功能塊進行分析，然后使用這些模塊來搭建規(guī)模大一些的功能塊，如此繼續(xù)直至頂層模塊。圖 2 顯示了這種方法的設計過程 。 頂 層 模 塊宏 單 元 1 宏 單 元 2 宏 單 元 3葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 葉 單 元 圖 2 自底向上設計方法 4 在典型的設計中，這兩種方法是混合使用的。設計者首先根據(jù)電路的體系結構定義頂層模塊。邏輯設計者確定如何根據(jù)功能將整個設計劃分為子模塊；與此同時，電路設計者對底層功能塊電路進行優(yōu)化設計，并進一步施壓這些底層模塊來搭建其高層模塊。兩者的工作按相反的方向獨立進行，直至在某中點回合。這時，電路設計者已經使用開關級設計創(chuàng)建了一個底層功能塊庫，而邏輯設計者也通過使用自頂向下是方法將整個設計分解為由庫單元構成的結構描述 [1112]。