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1、基于EDA的出租车计费控制器的设计摘要：该设计是在 EDA的基础上利用VHDL语言、PLD设计出租车计费控制器，以MAX+PLUS软件作为开发平台,使用文本输入VHDL设计各个功能模块，然后在顶层设计作为元件,设计了出租车计费器程序并进行了仿真,使其实现计费，计程和显时以及预置和模拟汽车启动、停止、暂停等功能，并动态扫描显示车费数目、行驶路程和当前时间,从而实现一个完整的出租车费控制器。显示了硬件描述语言VHDL设计数字逻辑电路的优越性。突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点。此程序通过下载到特定芯片后，可应用于实际的出租车计费控制器中.目 录摘要1前言31.设计背景3
2、1.1 EDA发展概述3 1.2 硬件描述语言VHDL41.3 VHDL语言的特点41.4 EDA系统框架结构51.5 设计工具62. 出租车计费系统的设计6 2.1 出租车计费设计6 2.2 基本设计思想6 2.3程序流程图73. 出租车计费系统的实现8 3.1 系统的总体框图9 3.2 系统各功能模块的实现.94. 系统仿真与调试135. 结论15谢辞15参考文献15附录15 前 言近年来，随着改革开放的深入，市场日益繁荣，作为现代城市象征之一的出租汽车得到了蓬勃发展，经济的发展，人民生活水平的提高，促使出租汽车越来于普及。与此相应，人们对出租汽车的合理收费也提出了越来越高的要求。国外出租
3、汽车上的专用装备如：出租汽车TAXI顶灯；空车FOR HIRE标志；出租汽车计价器TAXIMETER等，也逐步安装在国内出租汽车上，已成为必不可少的应运专用设施，受到客运管理部门的监督。出租车计价器已成为乘客与驾驶员之间公正合理收费的依据，起到双方“公平秤”的作用。随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高。二十世纪后半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，数字系统也得到了飞速发展，其实现方法经历了由分立元件、SSI、MSI到LSI、VLSI以及UVLSI的过程。同时为了提高系统的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路(ASIC)逐渐取代了通用全硬件LSI电路，而ASIC以其体积小
4、、重量轻、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脱颖而出。目前，业界大量可编程逻辑器件(PLD)，尤其是现场可编程逻辑器件(FPLD)被大量地应用在ASIC的制作当中。在可编程集成电路的开发过程中，以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果的电子设计自动化(EDA)技术主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计以及PCB设计理想的可编程逻辑开发系统能符合大量的设计要求：它能够支持不同结构的器件，在多种平台运行，提供易于使用的界面，并且有广泛的特征。 1 设计背景1.1 EDA发展概况电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作台，融合应用电子技
5、术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段.1
6、中国EDA市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PC主板和小型ASIC领域，仅有小部分(约11%)的设计人员开发复杂的片上系统器件。为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要购入一些最新的EDA技术.2在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术，积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺(CAPP)、计算机机辅助制造(CAM)、产品数据
7、管理(PDM)、制造资源计划(MRPII)及企业资源管理(ERP)等。有条件的企业可开展“网络制造”，便于合作设计、合作制造，参与国内和国际竞争。开展“数控化”工程和“数字化”工程。自动化仪表的技术发展趋势的测试技术、控制技术与计算机技术、通信技术进一步融合，形成测量、控制、通信与计算机(M3C)结构。在ASIC和PLD设计方面，向超高速、高密度、低功耗、低电压方向发展。外设技术与EDA工程相结合的市场前景看好，如组合超大屏幕的相关连接，多屏幕技术也有所发展。3中国自1995年以来加速开发半导体产业，先后建立了几所设计中心，推动系列设计活动以应对亚太地区其它EDA市场的竞争。在EDA软件开发方
8、面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有ASIC设计工具，但不对外开放 。中国华大集成电路设计中心，也提供IC设计软件，但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具有各地开花并结果。据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年复合增长率分别达到了50%和30%。4EDA技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDA水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。EDA市场日趋成熟，但我国的研发水平还很有限，需迎头赶上。可编程逻辑器件自70年代以来，经历了PAL、GALGPLD、FPGA几个发
9、展阶段，其中CPLD/FPGA高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门/片，它将各模块ASC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易地转换掩模ASIC实现，因此开发风险也大为降低。51.2 硬件描述语言VHDL硬件描述语言(HDL)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。例如一个32位的加法器，利用图形输入软件需要输人500至1000个门，而利用VHDL语言只需要
10、书写一行“A=B+C” 即可。而且 VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。早期的硬件描述语言，如ABEL、HDL、AHDL，由不同的EDA厂商开发，互不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上不足，1985年美国国防部正式推出了高速集成电路硬件描述语言VHDL，1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEE-STD-1076)。VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级。寄存器传输级和逻辑门多个设计层次，支持结构、数据流和行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件俄语言的功能，整个自顶向下或由下向上的电路设计过程都可以用V
11、HDL来完成。VHDL还具有以下优点：(1)VHDL的宽范围描述能力使它成为高层进设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功能的实现与调试，而花较少的精力于物理实现。(2)VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑设计，灵活且方便，而且也便于设计结果的交流、保存和重用。(3)VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。(4)VHDL是一个标准语言，为众多的EDA厂商支持，因此移植性好。6传统的硬件电路设计方法是采用自下而上的设计方法，即根据系统对硬件的要求，详细编制技术规格书，并画出系统控制流图；然后根据技术规格书和系统控制流图，对系统的功能进行细化，合理地划分功能模块，并画出系统的功能框图；接着就进行各功能模块的细化和电路设计；各功能模块电路设计、调试完成后，将各功能模块的硬件电路连接起来再进行系统的调试，最后完成整个系统的硬件设计。采用传统方法设计数字系统，特别是当电路系统非常庞大时，设计者必须具备较好的设计经验，
