【導讀】出租車計價器是乘客與司機雙方的交易準則。具有良好性能的計價器無論是對廣大。出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的?，F(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動。行業(yè)也將加速發(fā)展，所以計價器的普及也是毫無疑問的。及語法結構，并分析了出租車計價器各模塊的功能要求、基本原理以及實現(xiàn)方法。文的設計采用VHDL硬件描述語言進行編程，基于QuartusII軟件平臺進行編譯和仿真。汽車啟動，停止，暫停等狀態(tài)，同時提高了計費系統(tǒng)的可靠性、通用性。試驗箱上運行良好，實現(xiàn)了計費器的各項功能。

　　

【正文】 路程 出 在 2km以內(nèi) （ 即 KM_CN0=0000， KM_CN1=0010， KM_CN2=0000，KM_CN3=0000），只顯示起步價，在 2km 以外（ 即 KM_CN0=0000， KM_CN1=0011， KM_CN2=0000，KM_CN3=0000） ， 按 每公里 元 計價 ， 5km 以外（ 即 KM_CN0=0000， KM_CN1=0110，KM_CN2=0000， KM_CN3=0000），按每公里 2 元 計價。等待 1min 中 價格 加 1。 數(shù)據(jù) 分配模塊仿真波形 圖 數(shù)據(jù)分配模塊仿真波形圖 在時鐘信號 CLK 的控制下，將里程信號百位十位個位以及十分位，還有費用信號的 26 值分時輸出。其中， MONEY～ MONEY3 分別是費用的角，元，十元，百元信號輸入端， KM_CNT0～KM_CNT3 為里程的十分位到里程的百位輸出。 在 SEL 為 0、 3 是 輸出 里程 ， 在 SEL為 7是 輸出價錢。 譯碼模塊仿真波形 圖 譯碼模塊仿真波形圖 從 該波 形 圖可以看出 八段數(shù)碼顯示管 的輸出 值 是隨著輸入 d 的 變化而 相對 變化的 。即 ： d=“0000” 時數(shù)碼管 輸出 0；當 d=“0001” 時數(shù)碼管 輸出 1； d=“0010” 時數(shù)碼管 輸出 2；當 d=“0011” 時數(shù)碼管 輸出 3； d=“0100” 時數(shù)碼管 輸出 4；當 d=“0101” 時數(shù)碼管 輸出 5； d=“0110” 時數(shù)碼管 輸出 6；當 d=“0111” 時數(shù)碼管 輸出 7； d=“1000” 時數(shù)碼管 輸出 8；當 d=“1001” 時數(shù)碼管 輸出 9。 分頻模塊仿真波形 圖 分頻模塊仿真波形圖 該波形圖顯示的 是 輸入脈沖的頻率是輸出脈沖的頻率的 500倍。 27 管腳分配及說明 圖 管腳分配圖 choose 分配的管腳為 28,對應開發(fā)板的 K1； reset 分配的管腳為 27，對應開發(fā)板的K2； sp[1]分配的管腳為 168，對應開發(fā)板的 K3； sp[0]分配的管腳為 169，對應開發(fā)板的K4； start 分配的管腳為 165，對應開發(fā)板的 K5； stop 分配的管腳為 162，對應開發(fā)板的K6； pause 分配的管腳為 161，對應開發(fā)板的 K7。 調(diào)試結果及分析 顯示 的結果是按 以下方式所顯示 的：白天起步價 6元 ，晚上起步價 7元； 2km 以內(nèi)只顯示起步價， 2km～ 5km 內(nèi) 白天每公里按 元 計價，晚上按 每公里 2 元計價 ， 5km 以外白天每公里按 2元計價 ，晚上按每公里 3元計價的 收費 ； 等待 1min 費用加 1 元 的。 圖 計價器復位顯示圖 28 圖 顯示的 結果是 按下 K2— reset 鍵 時 ， 各計數(shù)器 清零，所以數(shù)碼管顯示為 0。 圖 晚上計價器起步價顯示圖 圖 是 reset 鍵 為 0， K1— choose 鍵 為 1時 ，表示 現(xiàn)在是 晚上， 計價器 要 按 照晚上的計價方式開始 計價 。 圖 白天計價器起步價顯示圖 圖 是 reset 鍵 為 0， K1— choose 鍵 為 0時 ， 說明現(xiàn)在是 白天，然后計價器需按照 白天的計價 方式工作，顯示起步價為 6元 。 以上 三 張 圖 片 均是在 K5— start 鍵位 0時 所顯示的結果， 下面 的 四 張 圖片 是當按下start 鍵后， 計程 計數(shù)器和計價計數(shù)器均開始工作后 當 按下不同撥位開關 時 所顯示的 不同結果 。當計價 開始后，不同時間和不同路程所對應的單價不同，下面是各個單價的簡要說明：單 價 是 元， 單 價 元， 單 價 是 元， 單 價 是 。 29 圖 2km內(nèi) 計價器只顯示 起步價 顯示圖 上圖 所顯示的結果是 在 choose 鍵 為 0 時出租車行駛 了 600m后所顯示的， 因為 未超過設置的起始路程 2km，所以只顯示 元 。 圖 未暫停時 2km～ 5km內(nèi) 白天計價器按每公里 計價 顯示圖 上圖 所顯示的結果是 在圖 的 基礎上所顯示的 。對上圖的 結果進行分析 得 ： 總價 =int（路程 ） (里程單價 )+起步價 +暫停時間暫停單價， 即 元 =int（ ） * 元 + 元 +0*1 元。所以總價與 路程關系正確。 30 圖 未暫停 時 5km外晚上計價器按每公里 3元 計價 顯示圖 該圖 是在圖 的 基礎上所得， 當行駛 了 3km未至 4km 時 choose 鍵 由 0變?yōu)?1 所得到的結果。 所以 結果分析為：總價 =int（路程 ） (里程單價 ) +（ ）里程單價 +（ ） (里程單價 ) +起步價 +暫停時間暫停單價，即 元 =int（ ） *3 元 +（ ） *+（ ） *+ 元 +0*1 元。 所以總價與 路程關系正確。 與圖示結果 相符。 圖 行駛 中 暫停 1分鐘計價顯示圖 該結果是 在 圖 的 基礎上 所得 的結果。 當 行駛至 時 按 下了 K7— pause 鍵 ，表明出租車處于 等待 狀態(tài)。 結果分析：總價 =+暫停時間暫停單價，即 元 = +0*1 元。 31 第 5 章 總結 畢業(yè)設計是對我這四年來所學的專業(yè)知識的檢驗，不僅讓我對這四年中所學知識進行了綜合，還讓我溫習了一些已經(jīng)遺忘的專業(yè)知識，同時增長一些實踐經(jīng)驗，通過自己的努力，希望以后能夠為社會做出一點貢獻。畢業(yè)設計我選擇是基于 FPGA 出租車計價器的設計。本次設計采用 VHDL 硬件描述語言，按自頂向下的方法，將設計的系統(tǒng)分成七個相對獨立的模塊分別設計 ,包括分頻模塊，車型選擇模塊， 計時模塊，計程模塊，計費模塊，數(shù)據(jù)分配模塊以及譯碼顯示模塊，用 Quartus II 軟件進行各模塊仿真得其波形，直到各個模塊功能仿真都通過后，再將其合成整體，最后進行綜合仿真。第一章闡述出租車計價器的背景，研究現(xiàn)狀以及意義，第二章是對所用語言、使用芯片、仿真軟件的概述，第三章是對出租車計價器設計的軟件設計第四章 是 仿真及調(diào)試，第五章 做最后總結。 在實際設計過程中，我碰到很多問題。比如說仿真軟件 Quartus II 不熟悉，以致總體模塊頂層編譯出錯，這種問題還容易解決，給我印象最深的是設計的程序在參考已有的好多資 料后，按照設計的要求經(jīng)過加工整合后，看著波形仿真也都沒有太大問題，但是下載到開發(fā)板上進行硬件驗證時，發(fā)現(xiàn)里程與所產(chǎn)生的費用存在很大偏差，而且還存在跳變，開始一直感覺很困惑，就通過記錄里程與對應的費用，對記錄的幾十組數(shù)據(jù)進行分析時發(fā)現(xiàn)，間隔固定的幾個數(shù)據(jù)后，費用信息在特定的里程下沒用變化，仔細研究兩者的對應關系，分析控制條件，對比出現(xiàn)異常的幾組數(shù)據(jù)，得出結論是，控制條件給出的不合理，通過修改控制條件，使得計費與里程基本一致，但是每次跳變卻不是在整公里處跳變，經(jīng)過仔細分析，發(fā)現(xiàn)是，計數(shù)的初始狀態(tài)時 0，而到整里程 變化，計數(shù)從 0開始到 公里事實上已經(jīng)是 3 公里了，為了讓人看到的更直觀，更符合常理，將計數(shù)初值進行重置就可以解決。出現(xiàn)問題遠不止這些，還有論文排版問題；論文只具初稿，無實際內(nèi)容支撐。后在指導老師的指導和同學的幫助下，以及到網(wǎng)上查找資料實踐，逐步完成了各項內(nèi)容的修改。 出租車計價器在當今還是比較熱門的，出租車計價器計數(shù)脈沖來自時鐘脈沖信號，脈沖送至計數(shù)器；動態(tài)掃描脈沖由時鐘提供，將單位脈沖看做行駛的單位公里數(shù)，并在此基礎上進行計費與顯示。設計中考慮了白天和晚上計費單價與起步價的差別，通過選 32 擇信號端對其進行選 擇，這樣就可以體現(xiàn)不同情況下，不同的計費需求，同時還考慮到但遇到紅燈，緊急情況或者是乘客要求暫時停車的情況，這里采用等待時間所產(chǎn)生的費用來解決這個問題 ,。我們都知道，不同的車型，車輪直徑也不同，那么，行駛 100m (里程最小分辨率為 )所需要計的脈沖個數(shù)，即車輪所需要轉過的圈數(shù)也會有所差別，設計中給出四種車型所對應的計費信息。 此設計只是個大概設計，設計不完善的地方肯定有很多，費用，里程，等待時間，當前時間等，都受所采用的開發(fā)平臺限制，通過數(shù)碼管不能很好的同時顯示出來同時，也沒考慮過橋費，油價波動所 產(chǎn)生的費用等，計費的脈沖信號也沒有通過采集電機轉動帶動傳感器所產(chǎn)生的信號得到。針對這些問題，可以通過采用合適的液晶顯示屏進行顯示，就可以將需要顯示的信息全部顯示出來，增加計時模塊，即可以顯示當前時間。增加電機驅動與傳感器模塊，就可以更好的模擬。不過從各個模塊的仿真波形可以看出本設計滿足所要設計出租車的基本要求。即實現(xiàn)了出租車計價器按里程自主計費，模擬了不同車輪下，計費的各種狀態(tài)。 相較于 MCU 微控器，以及單片機，用 FPGA 設計實現(xiàn)計費器，提高了出租車計價器的可靠性及通用性。分析了基于 FPGA 的出租車記價器實 現(xiàn)方法，重點圍繞以 FPGA控制器為核心的軟件設計進行研究，實現(xiàn)了出租車記價器的功能。通過時序仿真可以看出，計價器實現(xiàn)了預制參數(shù) 自動計費、自動計程的功能；實現(xiàn)起步價、每公里收費的參數(shù)選擇。由于采用了 FPGA，整機功耗小、抗干擾能力強、系統(tǒng)穩(wěn)定、工作可靠、升級方便。同時采用 EDA 技術很大程度上縮短了開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品可靠性能、縮小了產(chǎn)品體積，在工程應用方面顯示出較大的潛力。 通過本文給出出租車計價器的設計經(jīng)過軟硬結合的實驗驗證，對芯片設計有如下幾點結論： VHDL 語言與 C 語言很相似，但是用其語言必 須具備一定的專業(yè)知識；用后者設計思想實現(xiàn)的，并不一定能通過最后的邏輯綜合和編譯，掌握兩者的區(qū)別，相互借鑒設計思想，指導自己更好的理解掌握一門語言； ，特別是設計計數(shù)器時，一定要弄清同步與異步計數(shù)器的區(qū)別，設計中的時序問題在一定程度上也影響設計的結果； ，應該注意 *． Sof文件用于利用編程電纜 ByteBlaster 對 33 FPGA 芯片進行配置．而 *． pof 用于配置 EPROM． (EPROM 只能寫入一次 )，所以在設計的時候，先可用編程電纜調(diào)試無誤后，在寫入 EPROM 中； Quarter II 軟件，可以很容易貫穿 TOP— DOWN(自頂向下 )的設計思想，圖形化的設計。一方面，分模塊進行設計，各模塊相對獨立，可以有多人參與設計，縮短了設計周期，降低了成本，很大程度上提高了設計的效率；另一方面，可以更好地掌握設計開發(fā)平臺，理解其設計思想，提高自我能力。 最后，珍惜時間，把握機會，借每次實踐的機會，不斷提升自己的能力，讓自己在為實現(xiàn)人生理想與人生價值不斷奮斗！讓自己在人生道路上越走越遠，生活越來越美好！ 34 致 謝 本畢業(yè)設計論文是在導師的悉心 指導下完成的。 在整個 畢 業(yè) 設 計過程中， 老師 不斷引導我們 ， 幫助我們梳理論文思路，耐心地給我解釋一些細節(jié)上的、我不理解的問題，并 提出 一些 新的問題，使得我 對畢 業(yè) 設 計課題能夠 有更 深入 的思考，幫助我順利完成畢業(yè)設計和論文。 畢業(yè)論文正代表著大學的終結，完成它既有一種收獲感，又有一種失落感，可無論如何它畢竟代表著我四年的努力，代表了我四年的學習歷程。當它終于完工的時候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培養(yǎng)我的老師，謝謝你們！ 導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以 待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。 在此，我還要感謝同學對我的幫助，這段時間我們之間的相互協(xié)作，不僅促進了畢設的順利完成，同時也增進我們之間的友誼 。 最后，感謝所有支持過我、幫助過我的老師、朋友和同學們，祝愿大家都會有一個美好而又光明的未來。 35 參考文獻 [1]褚振勇，齊亮等 FPGA 設計及應用【 M】西安電子科技大學出版社 2020. 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