【正文】 hat proposed in this paper is the design scheme of taxi meter based on FPGA on the QuartusⅡ software platform. The operation process and control scheme of the taxi billing system are all described with VHDL, simulating vehicle’s start, stop, pricing, provisioning, and other functions like using digital tube to display the fare, mileage, waiting time and other information. The system with speed sensor can be used in different models of taxis, and it also can reach the expected function. The advantages of this design are: reliable production, stable and good flexibility, short development cycle, high efficiency, simple maintenance and so on. Key words： taxi meter system； VHDL 3 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... 1 Abstract ................................................................................................................ 2 1 緒論 ................................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)背景 ...................................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................................................................................... 1 課題研究的目的和意義 .............................................................................................. 2 2 開發(fā)工具和關(guān)鍵技術(shù) ....................................................................................... 3 QuartusII 的介紹 ........................................................................................................ 3 VHDL 語言的優(yōu)點(diǎn) .......................................................................................................... 3 3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 5 設(shè)計(jì)基本要求 .............................................................................................................. 5 分析及步驟 .................................................................................................................. 5 實(shí)驗(yàn)方案及預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能 ...................................................................................... 5 方案設(shè)計(jì)與論證 .......................................................................................................... 6 4 相關(guān)原理圖及設(shè)計(jì)文件 ................................................................................... 9 分頻模塊 ...................................................................................................................... 9 計(jì)量模塊 .................................................................................................................... 10 控制模塊 .................................................................................................................... 11 計(jì)費(fèi)模塊 .................................................................................................................... 11 數(shù)碼模塊 .................................................................................................................... 12 5 總體仿真 ......................................................................................................... 15 6 設(shè)計(jì)總結(jié) ......................................................................................................... 17 設(shè)計(jì)結(jié)果 .................................................................................................................... 17 不足之處 .................................................................................................................... 17 致謝 ..................................................................................................................... 18 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 19 附錄 .................................................................................................................... 20 1 1 緒論 設(shè)計(jì)背景 汽車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。該系統(tǒng)配合車速傳感器可應(yīng)用在不同車型的出租車上，實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)等所需功能。 南南南 京京京 師師師 范范范 大大大 學(xué)學(xué)學(xué) 中中中 北北北 學(xué)學(xué)學(xué) 院院院 畢畢畢 業(yè)業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)計(jì) （（（ 論論論 文文文 ））） （（（ 2022 屆屆屆 ））） 題 目： 基于 FPGA的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電子信息工程 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 填寫日期： 20220501 南京師范大學(xué)中北學(xué)院教務(wù)處 制 1 摘 要 本文提出了在 QuartusⅡ 軟件平臺(tái)上基于 FPGA 的出租車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)方案。通過 VHDL 描述出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的操作流程及控制方案，模擬汽車的啟動(dòng)、停止、計(jì)費(fèi)、預(yù)置等功能，并用數(shù)碼管顯示車費(fèi)、里程、等待時(shí)間等信息。 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：生產(chǎn)可靠、穩(wěn)定且靈活性好、開發(fā)周期短、效率高、維護(hù)簡單等。它關(guān)系著交易雙方的利益。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是具有一定意義的。于是，出租車行業(yè)以低價(jià)高質(zhì)的服務(wù)給人們帶來了出行的享受。而在出租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法就是改良計(jì)價(jià)器，用更加精良的計(jì)價(jià)器來為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。最早的計(jì)價(jià)器全部使用機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)，只能簡單的計(jì)程功能，可以說，早期的計(jì)價(jià)器就是個(gè)里程表。它采用手搖計(jì)算機(jī)與機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械半電子化。大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產(chǎn)生了第三代計(jì)價(jià)器，也就是全電子化的計(jì)價(jià)器。出租車計(jì)價(jià)器是一種專用的計(jì)量儀器，它安裝在出租車上，能夠連續(xù)累加，并只是出行中任意時(shí)刻乘客應(yīng)付費(fèi)用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國第一家生產(chǎn)計(jì)價(jià)器的是重慶市起重機(jī)廠，最早的計(jì) 價(jià)器全部采用機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)，只能完成簡單的計(jì)程功能，可以說，早期的計(jì)價(jià)器就是個(gè)里程表。它采用了手搖計(jì)算機(jī)與機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械半電子化，在計(jì)程的同時(shí)還可完成計(jì)價(jià)的工作。 出租車計(jì)價(jià)器在最初使用時(shí)具備的主要功能是根據(jù)行駛里程計(jì)價(jià)，要求精度高，可靠性好。例如： (1)LED 顯示功能，數(shù)碼管的使用讓計(jì)價(jià)器實(shí)現(xiàn) 多屏顯示的功能，可同時(shí)顯示各項(xiàng)營運(yùn)數(shù)據(jù)，使乘客一目了然； (2)永久時(shí)鐘功能，在非營運(yùn)狀態(tài)下，日歷時(shí)鐘芯片的使用使計(jì)價(jià)器可以顯示永久時(shí)鐘； (3)存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)多項(xiàng)營運(yùn)數(shù)據(jù)，便于查詢。 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，提高系統(tǒng)的可靠性與通用性，生產(chǎn)體積小、重量輕、功耗低、速度快、成本低、保密性好的產(chǎn)品將成為未來行業(yè)的主流 [8]。時(shí)至今日 ，傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)過程已經(jīng)被先進(jìn)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ EDA）工具所代替。在這種情形下，傳統(tǒng)的出租車計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)方法已不能跟上現(xiàn)在的節(jié)奏，以往的出租車計(jì)費(fèi)器在功能上也遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實(shí)的需求。而大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷某霈F(xiàn)， VHDL 硬件描述語言的出現(xiàn)，使 得這一切成為可能。 3 2 開發(fā)工具和關(guān)鍵技術(shù) QuartusII的介紹 Quartus II 是 Altera 公司 的綜合性 PLD 開發(fā) 軟件 ，支持原理圖、 VHDL、 VerilogHDL以及 AHDL（ Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整 PLD 設(shè)計(jì)流程。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。對(duì)第三方 EDA 工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方 EDA 工具。 Maxplus II 作為 Altera 的上一代 PLD 設(shè)計(jì)軟件，由于其出色的易用性