《开题报告(模版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开题报告(模版)（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目:基于FPGA的出租车计费系统的设计院 系 名 称: 电气与信息工程学院 专 业 班 级: 电子信息工程09-2班 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 3月15号 指引委员会审查意见：签字： 年 月 日一 课题研究目的和意义在国内社会经济的全面发展过程中，各大中小都市的出租车营运事业也迅速发展，出租车已经成为人们平常出行选择较为普遍的交通工具。出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表，是出租车市场规范化 、原则化以及减少司机与乘客之间发生纠纷的重要设备。为了保护营运者和乘客的经济利益,世界上的多数国家都对作为贸易结算用的出租汽车计价
2、器进行强制管理1。国内计量法也将出租汽车计价器列入强检目录,实行强制检定。1999年,国家质量技术监督局又将出租汽车计价器列为六种重点管理的计量器具之一2。出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享有。但是总存在着买纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最佳措施就是改良计价器。汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则它是出车行业发展的重要标志是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具租有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此汽车计价器的研究也是十分有应用价值的3。一种功能完备、简朴易用、计量精确的出租车计价器是加强出租车行业管理、提高服务
3、质量的必备品。当计费系统在各大、中都市出租车中使用越来越广泛，顾客对计费器的规定也越来越高。以出租车多功能计费器为例，顾客不仅规定计费器性能稳定，计费精确，有防作弊功能;同步还规定其具有车票打印、语音报话辨认、电脑串行通信及税控等功能;不同国家和地区的收费方式存在差别，虽然在同一地区，不同车型的出租车收费方式也有差别，并且出租车还面临几年一次的调价或调节收费方式等问题4。采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大用到的器件多导致故障率高难调试对于模式的切换需要用到机械开关机械开关时间久了会导致接触不良功能不易实现。采用单片机设计相对来说功能强大用，较少的硬件和合适的软件互相配合可以很
4、容易的实现设计规定且灵活性强，可以通过软件编程来完毕更多的附加功能，然而老式的基于单片机设计的出租车多功能计费器已远远跟不上这种变化，功能升级很繁琐，需要硬件重组和软件更新同步进行，成本高，并且每次升级都也许浮现新的不稳定因素;而基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的出租车多功能计费器，采用硬件描述语言Verilog HDL和逻辑综合为基本的自顶向下的电路设计措施，开发成本低，周期短，可靠性高，功能升级以便，满足了顾客的规定。该系统在不变化硬件电路的前提下，具有可以重构系统的功能；采用完全相似电路构造，只要根据各地区的规定在Verilog HDL程序中设立各参数，就可以适应各地区出租车不同计费原
5、则的需要，还可以根据各地区需求增长其她功能5。二 文献综述计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价精确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。根据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。在出租车是都市交通的重要构成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关注。汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的6。国内的
6、第一家生产计价器公司是重庆市起重机厂，最早的计价器所有采用机械齿轮构造，只能完毕简朴的计程功能，可以说初期的计价器就是一种里程表。随着科学技术的发展，产生了第二代计价器。它采用了手摇计算机与机械构造相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同步还可以完毕计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善.当单片机浮现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具有了，它可以完毕计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展增进了计价器的发展7。从国内外的多种研究措施来看，实现出租车计费系统总共有三种方案。运用大规模的数字逻辑
7、器件来实现，运用89C51实现，运用CPLD/FPGA来实现。二十世纪后半期，数字系统得到了飞速发展，同步为了提高系统的可靠性与通用性，微解决器和专业集成电路逐渐取代了通用全硬件电路。目前，业界大量可编程逻辑器件，特别是现场可编程器件被大量地应用在集成电路的制作当中8。近来几年出租车行业发展迅速，在全国有几千家出租车公司，出租车计费器的市场非常庞大。目前市场上使用的出租车计费器重要采用的都是运用MCU 如89C51单片机实现的计费器设计，显示方式上重要采用的是固定显示内容的LED显示9。如图1所示。图1 老式LED显示的计费器以AT89S51单片机为核心器件,附加A44E霍尔传感器测距,实现对
8、出租车的计价记录.采用AT24C02实目前系统掉电时保存单价和系统时间等信息,输出采用8段数码显示管.用该电路设计的计价器不仅能实现基本的计价,并且还能根据白天、黑夜、半途等待来调节单价,同步在不计价的时候还能作为时钟为司机提供以便10。老式的出租车计费器由于发展使用了十几年，在稳定性、成本、以及使用习惯上都具有某些优势，但是随着出租车价格市场化，国内加入 WTO以来主导出租车行业成本的许多因素重要涉及油价的波动，都对老式的出租车计费器提出了更高的规定11。近一年来，各大都市都在对出租车价格进行调节，由于数量太多，诸多都市的调价甚至需要一种月的时间才干完毕，常常会同一时间浮现几种价格，有的都市
9、的出租车上还会浮现司机人工计价的尴尬情形。这些都暴露了传记录费器在灵活性和升级换代能力的天生局限性12。 传记录费器的局限性可以体目前如下几点：1. 产品更新周期长2. 计价方式的不灵活3. 显示方式的不灵活在生活出租车计价系统较多的是运用单片机进行控制，但较易被擅自改装，且故障率相对较高13；FPGA有多种配备模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式；主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA；串行模式可以采用串行PROM编程FPGA；外设模式可以将FPGA作为微解决器的外设，由微解决器对其编程。FPGA具有高密度、可编程及有强大的软件支持等特点，因此设计的产品具有功能强、可靠
10、性高、灵活性好等特点。在本设计中针对目前常用的这两种设计方案（单片机设计方案和FPGA设计方案）进行了优劣比较，使用FPGA来实现系统设计，根据预定的设计规定和设计思路进行了功能设计 14。三 基本内容和预期达到的目的基本内容：设计一款基于FPGA的出租车计价器，无人乘车时正常显示空车批示牌，LED显示屏显示本地时间；乘客上车时，司机按电钮开始计费，扳倒空车批示牌并熄灭空车批示牌里的批示灯，并提示此时已开始计费。当乘客半途下车时，出租车减速停车，计价器开始计时。当乘客回来时，出租车开车，计价器结束计时，并回到计程阶段继续计程（如果出租车再次启动后，乘客还需要离开，则计价器回到计时阶段，继续计时
11、）。达到目的地时停车，司机按电钮结束计价空车批示牌被扶起，点亮空车批示牌的批示灯，并语音提示结束计费，此时显示屏显示为本次乘客乘车的总费用，等待5分钟后，回届时钟显示界面。预期达到的目的：1计费及显示(1) 里程用四位数字显示，单位为km，精确到0.1 km。(2) 单价用三位数字显示，单价为元/km，根据每天不同的时间段有两种状况：当时间段为06:0023:00时单价为3元/km，其她时间段内单价为2元/km。(3) 等待时间，用四位数字显示分钟和秒。(4) 等待单价，等待单价有两种状况：在等待时间不不小于1小时的状况下，等待单价为1元每5分钟；在等待时间不小于1小时的状况下，等待单价为20
12、元每小时。(5) 费用的计算，出租车的起价为8.00元，当里程不不小于3 km时，按起价计算费用；当里程不小于3 km时按下式计算费用： 费用=里程里程单价+等待时间等待单价(6) 费用的显示，用五位数字显示，显示方式为“XXX.XX”，单价为元。2时钟及显示当出租车在常运状态下，应能显示目前的时间。3计费开始提示当出租车载上乘客并起步后，将空车批示牌扳倒时，空车批示牌里的批示灯熄灭，并有语音或灯光提示信号。四 整体方案系统的整体方框图如图2所示。图2 系统的整体方框图本系统中FPGA应当完毕的功能分解为7个功能模块，它们分别是分频器模块FPQ、等待鉴别模块DDPB、里程计算模块LCJS、里程
13、计费模块LCJF、等待计时模块DDJS，等待计费模块DDJF、输出数据选择模块SCXZ。1分频器模块FPQ，产生1Hz系统时钟信号C，供系统中其她有关模块使用。2等待鉴别模块DDPB根据速度传感器脉冲时钟信号WCLK和基准时钟信号CLKlHZ，计算出单位时间里WCLK的脉冲个数(假定每公里产生1000个脉冲信号，即每米一种脉冲)，即出租车行驶速度，从而判断出租车与否处在等待状态，产生等待标志。3里程计算模块LCJS根据速度传感器脉冲信号WCLK和等待标志DDBZ，对出租车行驶的里程XSLC进行计算，同步产生里程标志信号LCBZ和里程计费标志信号JFBZ。4里程计费模块LCJF在计费标志信号JF
14、BZ、等待标志DDBZ、里程标志信号LCBZ和时段标志信号SDBZ等信号的控制下，计算行驶里程超过3km以上的里程费用LCFY。5等待计时模块DDJs在等待标志信号DDBZ和基准时钟信号CLKlHZ的控制下，进行等待时间计算。6等待计费模块DDJF在等待标志信号DDBZ和熄灯标志信号XDBZ的控制下，进行等待计费操作。7输出数据选择模块SCXZ根据单片机发出的数据传播选择控制信号SEL，选择相应的数据计算解决成果传播给单片机。五 技术路线或研究措施1. 理解开发流程对使用Quartus II软件、优化设计项目、提高设计效率十分有益。另一方面最重要的是对Quartus II软件的使用，理解其基本
15、设计流程和软件操作与设立。2. 熟悉VHDL语言的构造与规范，根据文献中的例子进行编写。运用VHDL语言对各个功能单元进行系统论证，并展开设计。3. 完毕顶层实体的原理图设计，根据设计方案分别设计FPGA系统CZJFXT的七个模块：分频器模块FPQ，等待鉴别模块DDPB，里程计算模块LCJS，里程计费模块LCJF，等待计时模块DDJS，等待计费模块DDJF，输出数据选择模块SCXZ。根据总体方案框图，进行硬件系统的连接，将软件下载到FPGA中，并对各个部分进行仿真。4. 根据硬件系统设计方案搭建时钟电路，数码显示电路等。编写FPGA软件模块VHDL程序，下载到硬件电路中进行调试。搭建信号整形电路，并与FPGA相连，校验电路。六 进度安排11-2周：查阅资料，完毕设计的开题报告。23-4周：完毕基于FPGA的出租车计费系统的设计。35-7周：完毕顶层实体的原理图设计。48-10周：完毕分模块硬件描述语言程序设计。511-13周：代码调试，并进行编译、综合得出仿真成果。614-15周：
