可編程式邏輯器件設(shè)計試驗報告期末報告 出租車計費器

1、昆明理工大學信息工程與自動化學院學生實驗報告（ 20122013 學年 第 2 學期 ）課程名稱：可編程邏輯器件 開課實驗室：信自樓504 2013年5月31日 年級、專業(yè)、班計科102班學號2010104052姓名成績實驗項目名稱出租車計費器指導教師江虹 教師評語該同學是否了解實驗原理：A.了解B.基本了解C.不了解該同學的實驗能力：A.強 B.中等 C.差 該同學的實驗是否達到要求：A.達到B.基本達到C.未達到實驗報告是否規(guī)范：A.規(guī)范B.基本規(guī)范C.不規(guī)范實驗過程是否詳細記錄：A.詳細B.一般 C.沒有 教師簽名： 年 月 日一、試驗設(shè)計要求設(shè)計一個出租車計費器，能按路程計費，具體要求

2、如下所述：1) 實現(xiàn)計費功能，計費標準為：按行駛里程計費，起步價6.00元，并在車行駛3km后按1.2元/km計費，當計費器達到或超過20元時，每km加收50%的車費，車輛停止和暫停時不計費。2) 現(xiàn)場模擬汽車的起動、停止、暫停和換擋等狀態(tài)。3) 設(shè)計數(shù)碼管動態(tài)掃描電路，將車費和路程顯示出來，各有兩位小數(shù)。二、試驗設(shè)計原理（1）設(shè)計該出租車有起動鍵、停止鍵、暫停鍵和檔位鍵。起動鍵為脈沖觸發(fā)信號，當其為一個脈沖時，表示汽車已起動，并根據(jù)車速的選擇和基本車速發(fā)出響應(yīng)頻率的脈沖（計費脈沖）以此來實現(xiàn)車費和路程的計數(shù)，同時車費顯示起步價；當停止鍵為高電平時，表示汽車熄火，同時停止發(fā)出脈沖，此時車費和路

3、程計數(shù)清零；當暫停鍵為高電平時，表示汽車暫停并停止發(fā)出脈沖，此時車費和路程計數(shù)暫停；檔位鍵用于改變車速，不同的檔位對應(yīng)著不同的車速，同時路程計數(shù)的速度也不同。出租車計費器可分為兩大模塊，即控制模塊和譯碼顯示模塊。系統(tǒng)框圖如下所示。控制模塊實現(xiàn)了計費和路程的計數(shù)，并且通過不同的檔位來控制車速。譯碼顯示模塊實現(xiàn)十進制數(shù)到4位二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換，以及車費和路程的顯示。（A）系統(tǒng)框圖（2）電路符號出租車計費器的電路符號如下圖（B）、輸入信號：計費始終脈沖clk；譯碼高頻時鐘ckl20mhz；汽車啟動鍵start;汽車停止鍵stop；汽車暫停鍵pause；檔位speedup1.0。輸出信號：數(shù)碼管地址選擇信

4、號scan7.1;7段顯示控制信號seg76.0,小數(shù)點dp(B)出租車計費器的電路符號（3）設(shè)計方法：A、自底向上的混合編輯 采用混合編輯法，設(shè)計不同的模塊，最后在原理圖編輯器中連接各模塊作為頂層設(shè)計，其電路如下圖（C）所示，其中taxi為控制模塊；decoder為譯碼和顯示模塊。（C）出租車計費電路圖三、實驗設(shè)計過程控制模塊taxi的源代碼：Module taxi(money,distance,clk,start,stop,pause,speedup)Input clk; /計費時鐘Input start; /汽車啟動Input stop; /汽車停止Input pause; /汽車暫停I

5、nput1:0 speedup; /檔位Output12:0 money; /車費Output12:0distance; /路程Reg12:0 money; Reg12:0 distance; Reg12:0 money_reg; / 車費寄存器Reg12:0 distance_reg /路程寄存器Reg3:0 num; /控制車速的計數(shù)器Reg12:0 dis; /千米計數(shù)器Reg d; /千米標志位Always (posedge clk)Begin If(stop) /汽車停止，計費和路程清零 Begin money_reg<=d0; distance_reg<=d0; dis

6、<=d0; num<=d0;endelse if(start) /汽車啟動后，起步價為6元 begin money_reg<=d600;distance_reg<=d0;dis<=d0;num<=d0;endelse beginif (!start&&!speedup&&!pause&&!stop) /1檔 begin if(num=d9)begin num<=d0;distance_reg<=distance_reg+1;dis<=dis+1;endelsebegin num<=num

7、+1;endendelse if (!start&&speedup=b01&&!pause&&!stop) /2檔beginif(num=d9)begin num<=d0;distance_reg<=distance_reg+2;dis<=dis+2;endelsebegin num <=num+1; endendelse if (!start&&speedup=b10&&!pause&&!stop) /3檔beginif(num=d9)begin num<=d0;di

8、stance_reg<=distance_reg+5;dis<=dis+5;endelsebegin num<=num+1;endendelse if (!start&&speedup=b11&&!pause&&!stop) /4檔begin distance_reg<=distance_reg+1;dis<=dis+1;endendif(dis>=d100)begin d<=d1;dis<=d0;endelsebegin d<=d0;endif(distance_reg>=d300)

9、/如果超過3km則按1.2元/km計算beginif(money_reg<d2000&&d=”d1)begin money_reg<=money_reg+d120;endelse if (distance_reg>d2000&&d=”d1)begin money_reg<=money_reg+d180;end/當計費器達到20元時，每千米加收50%的車費endmoney<=money_reg;distance<=distance_reg;endendmoudle（2）譯碼顯示模塊decoder的源代碼：Module deced

10、er(scan,seg7,dp,clk20mhz,money_in,distance_in):Output7:0 scan； /數(shù)碼管地址選擇信號Output7:0 scan； /7段顯示控制信號Output7:0 scan； /小數(shù)點Input clk20mhz; /系統(tǒng)時鐘20MHzInput12:0 money_in /車費Input12:0 distance_in /路程Reg7:0scan:Reg6:0seg7;Reg dp;Reg clk 1khz; /1khz的分頻時鐘，用于掃描數(shù)碼管地址Reg3:0data:Reg3:0m_one,m_ten,m_hun,m_tho;/錢數(shù)的4

11、位十進制數(shù)表示Reg3:0d_one,d_ten,d_hun,d_tho;/路程的4位十進制數(shù)表示Reg15:0 count:Reg15:0 comb1:Reg3:0comb1_a, comb1_b, comb1_c, comb1_d;Reg15:0 comb2;Reg3:0comb2_a, comb2_b, comb2_c, comb2_d;Reg2:0 cnt;/-1khz分頻，用于掃描數(shù)碼管地址Always (posedge clk20mhz)BeginIf(count=d10000) Begin clk1khz<=clk1khz;count<=d0;endElseBegin

12、 count<=count+1;end/-將車費的十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為4位的十進制數(shù)If(comb1<money_in)BeginIf(comb1_a=d9&& comb1_=d9&& comb1_c=d9)BeginComb1_a=d0000;Comb1_c=d0000;Comb1_d=d0000;Comb1_d<= Comb1_d+1;Comb<=comb+1;EndElse if (comb1_a=d9&&comb1_b=d9)BeginComb1_a<=d0000;Comb1_b<=d0000;Comb1_c

13、<=comb_c+1;Comb1<=comb1+1;EndElse if (comb1_a=d9)BeginComb1_a<=d0000;Comb1_b<=comb1_b+1;Comb1 <=comb1+1;EndElseBeginComb1_a<=comb1_a+1;Comb1<=comb1+1;EndEndElse if (comb1=money_in)begin M_one<=comb1_a;M_ten<=comb1_b;M_hun<=comb1_c;M_tho<=comb1_d;EndElse if(comb1>m

14、oney_in)Begin Comb1_a<=b0000;Comb1_b<=b0000;Comb1_c<=b0000;Comb1_d<=b0000;Comb1 <=d0;End/-將路程的十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為4位十進制數(shù)if(comb2<distance_in)begin if (comb2_a=d9&&comb2_b=d9&&comb2_c=d9)beginComb2_a<=b0000;Comb2_b<=b0000;Comb2_c<=b0000;Comb2_d<=comb2_d+1;Comb2 <=c

15、omb2+1;EndElse if (comb2_a=d9&&comb2_b=d9)Begin Comb2_a<=b0000;Comb2_b<=b0000;Comb2_c<=comb2_c+1;Comb2 <=comb2+1;EndElse if(comb2_a=d9)Begin Comb2_a<=b0000;Comb2_b<=comb2_b+2;Comb2<=comb2+1;endelsebegin comb2_a<=comb2_a+1;comb2<=comb2+1;endendelse if(comb2=distance

16、_in)begind_one<=comb2_a;d_ten<=comb2_b;d_hun<=comb2_c;d_tho<=comb2_d;endelse if (comb2>distance_in)begincomb2_a<=b0000;comb2_b<=b0000;comb2_c<=b0000;comb2_d<=b0000;comb2_a<=d0;endend/-數(shù)碼管動態(tài)掃描-always(posedge clk 1khz)begincnt<=cnt+1;endalways(cnt)begin case(cnt)b000:b

17、egin data<=m_one;dp<=d0;scan<=b00000001;endb001:begin data<=m_ten;dp<=d0;scan<=b00000010;endb010:begin data<=m_hun;dp<=d1;scan<=b00000100;endb011:begin data<=m_tho;dp<=d0;scan<=b00001000;endb100:begin data<=d_one;dp<=d0;scan<=b00010000;endb101:begin data&

18、lt;=d_ten;dp<=d0;scan<=b00100000;endb110:begin data<=d_hun;dp<=d1;scan<=b01000000;endb111:begin data<=d_tho;dp<=d0;scan<=b10000000;enddefault:begin data<=bx;dp<=bx;scan<=bx;endendcaseend/-7段譯碼-always(data)begincase(data3:0)4b0000:seg76:0=7b1111110;4b0001:seg76:0=7b01

19、10000;4b0010:seg76:0=7b1101101;4b0011:seg76:0=7b1111001;4b0100:seg76:0=7b0110011;4b0101:seg76:0=7b1011011;4b0110:seg76:0=7b1011111;4b0111:seg76:0=7b1110000;4b1000:seg76:0=7b1111111; 4b1001:seg76:0=7b1111011;default:seg76:0=7b0000000;endcaseendendmodule四、實驗運行截圖：對控制器模塊Taxi進行仿真后得到的運行結(jié)構(gòu)分別如下：（1）對控制模塊taxi

20、進行仿真后的到的結(jié)果圖如下圖（D）所示，時序仿真結(jié)果如圖（E）所示。（D）控制模塊功能仿真結(jié)果（E）控制模塊時序仿真結(jié)果（2）將掃描書碼館的分頻系數(shù)改小后，對譯碼顯示模塊decoder的功能仿真結(jié)果如F圖所示，時序仿真結(jié)果如圖（G）所示。（G）控制模塊時序仿真結(jié)果G顯示模塊仿真五、實驗總結(jié)和分析：經(jīng)過了一個學期的學習和實驗認識，這次是要需要完成的設(shè)計相對難一些，我們的任務(wù)主要是運用VHDL語言設(shè)計了一個出租車計費器，設(shè)計該出租車有起動鍵、停止鍵、暫停鍵和檔位鍵。起動鍵為脈沖觸發(fā)信號，當其為一個脈沖時，表示汽車已起動，并根據(jù)車速的選擇和基本車速發(fā)出響應(yīng)頻率的脈沖（計費脈沖）以此來實現(xiàn)車費和路程的計數(shù)，同時車費顯示起步價；當停止鍵為高電平時，表示汽車熄火，同時停