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1、题目类型：理论研相实验研究匚I工程设汩工程技术研汩软件开发GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYEDA技术接口实验设计报告题 目基于FPGA的出租车计费系统院（系）： 电子工程与自动化学院专 业：控制科学与工程学生姓名：陈凯学 号： 1308202021指导教师：潘_明职 称：副教授2014 年 5 月 28 日基于 FPGA 的出租车计费系统摘要出租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。因此，汽车
2、计价 器的研究也是十分有一个应用价值的。 而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，造成故障率高，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造成接触不良，功能不易实现。而采 用 FPGA 进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合 可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加 功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。避免了机械 开关带来的不稳定因素。设计好之后，用 1602液晶显示器，显示你想要显示的数据。关键词： 出租车计价器 1602 液晶显示器The taxi billing
3、 system based on FPGAAbstractThe meter taxi passengers and the driver was both sides of the trading rules, it is an important symbol of the taxi industry development, what more, it is the most important tools in the taxi. It involves the interests of both parties. So it is very necessary to have goo
4、d performance of the meter not only for the taxi driver but also for the passengers. Therefore, the study of the auto meter also has an application value. But the design of the meter with analog circuit and digital circuit have a big size, it may have a higher failure rate, it also may be more diffi
5、cult to debug. Mechanical switch is used to switch the mode, but once it beyond the legal time, it can lead to poor contact, the function is also not easy to achieve. However using FPGA to design may be relatively more powerful, it is more easily to achieve the design requirements with less hardware
6、 and appropriate software interaction. In view of the switch billing mode, it can be easily and for implementation through software programming. Thus it avoids the instability brought by mechanical switch.After the design, we can use the 1602 liquid crystal display to show what we want to display th
7、e dataKeywords: taxi co ntrol 1602lcd目录绪 论 5第一章 系统设计61 出租车计费系统的概述：62 设计的意义63 统设计要求6第二章 系统设计方案6第三章 主要模块71 时间模块：72 路程模块：83 计费模块：94 速度模块：105 总的框图为：10第四章 硬件实现111 系统的调试方法112 系统调试的软/硬件113 系统调试的下载结果1214 系统调剂的显示11小 结 143谢 辞13参考文献: 14附 录 15程序：15绪论背景及意义最近几年，我国出租汽车行业迅猛发展，出租汽车已成为我国城市公共交通 的重要组成部分和现代化城市必备的基础设施，成为
8、人们工作、生活中不可缺少 的交通工具。它对繁荣经济、促进发展、方便群众、改善交通起到了积极作用。 出租汽车对我国人民物质和文化生活影响之大、作用之广是前所未有的。出租汽 车行业的服务水平和程度已经成为现代化的重要标志。出租汽车服务行业和出租汽车计价器紧密相关，因为出租汽车必须安装出租 汽车计价器才能投入营运。出租汽车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离 和等候时间的多少进行计价，并直接显示车费值的计量器具。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，因而计价器量 值准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益，用户不仅要求计费器性能 稳定，计费准确，有防作弊功
9、能；同时还要求其具有车票资料打印、IC卡付费、 语音报话、和电脑串行通信等功能，而这些与电子技术的发展是分不开的。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、重量轻、功耗低、速度 快、成本低、保密性好而脱颖而出。论文的主要内容实验目的：1）了解出租车计费系统的原理。2）利用 verilog hdl 语言实现。3）利用 1602显示开发环境：
10、1）QuartusII 软件2）FPGA 的内核采用 Cycionelll 的 EP3C5E144C8 芯片3）验班板为EDA/SOPC系统开发板型号为KX-7C5T02566第一章 系统设计1 出租车计费系统的概述：在出租车是城市交通的重要组成部分，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。因此，汽车计价器 的研究也是十分有一个应用价值的。2 设计的意义在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得
11、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。因此，汽车计价器 的研究也是十分有一个应用价值的。出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表 ,随着电子技术的发展 , 出租车计价器技术也在不断进步和提高。国内出租车计价器已经经历了 4 个阶 段的发展。从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电子式即用电子线路 代替部分机械元器件的出租车计价器;再从集成电路式到目前的单片机系统设计 的出租车计价器。出租车计价器计费是否准确、出租车司
12、机是否作弊才是乘客最 关心的问题,而计价器营运数据的管理是否方便才是出租车司机最关注的。因此 怎样设计出一种既能有效防止司机作弊又能方便司机的计价器尤为重要。因此, 本文以FPGA为核心设计一款多功能出租车计价器，该计价器能实现按时间和里程 综合计算车价，能显示时间、里程、单价、总车价等相关信息显示。它比市场上 的一些计价器使用更方便 ， 功能更全， 还具有有效防止司机作弊和系统稳定性好 的优点。3 统设计要求里程显示，显示方式为XXX.X，单位为km精确到0.1km；里程单价显示， 显示方式为X.XX，单位为元/km, 3公里以内起步价8元，根据每天不同的时间 段有两种情况：当时间段为06：
13、 0023： 00时超过3公里单价为1.40元/km， 其他时间段单价为1.80元/km。第二章 系统设计方案系统的大致框图：调用。 第二步：出租车上一般都有时间，所以把时间模块给设计好，在这里就需要 了第一步已经设计好的分频 1HZ 的时钟，调用设计出时间，显示小时，分钟， 秒。第三步：用板子上的2 个按键控制加速和减速，起始速度为0，按下加速键 或者减速键，相应的显示会变化且路程和计费也会变化。第四步：路程和总费进行相应的变化，在 1602上显示。第三章 主要模块1 时间模块：cikinstshi4.Olfen5.Omiao5.0j怖冏图1现在的出租车都会显示时间，由于时间的不一样，计费的
14、标准也不一样。所 以时间模块是必要得要的。在设计时间模块时，由于 FPGA 版上的晶振是 50M，第一步要做的就是分频，分频是FPGA最简单的，分频成为1HZ,这样时间显示 时间就变的很简单了。部分代码为：always (posedge clk_1hz)begin if(miao=59)begin miao=0;if(fen=59)begin fen=0;if(shi=23)shi=0;else shi=shi+1;endelse fen=fen+1;endelse miao=miao+1;end时间模块仿真波形：注释：仿真的波形的时钟晶振为 20M2 路程模块：车行驶的是速度初始值这里是给定
15、的，通过elk，使行驶的路程在线性的增大。 行驶的总路程等于速度乘于时间。elk wayttC 0图3部分代码为:always (posedge clk_lhz)/路程 beginway10000) way=0;end 里程仿真波形3 计费模块：在数据的计算和处理中，注意了一些数据关系的转换、换算和放大，数据关 系的转换、换算是为了便于控制程序的设计，而数据的放大则避免了浮点数的运 算，数据放大后的还原是通过显示数据时在对应的数码管处显示小数点来处理。 系统中很多模块的 verilog 程序设计中，均涉及多个控制信号，多个控制信号的 作用是通过嵌套的条件语句完成的，这些条件信号的作用时机（是先作用还是后 作用）和作用方式（是高、低电平还是上升沿、下降沿）非常有技巧，特别值得揣 摩与注意。计费是分时间段的，当时间段为06： 0023： 00时单价为1.40元/km,其 他时间段单价为1.80元/km。由于FPGA中的计算不能直接用小数点计算，所以 在这里把价格扩大10倍，显示时在除以10。部分代码为： always- (posed
