出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)

電子科技大學(xué)成都學(xué)院學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（實(shí)驗(yàn)）課程名稱數(shù)字電路EDA設(shè)計(jì)與應(yīng)用姓名亂彈的枇杷學(xué)號(hào)1240830專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師張一、實(shí)驗(yàn)名稱出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)識(shí)出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的工作原理。2、學(xué)會(huì)用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)正確的七段碼管顯示程序。3、數(shù)目掌握用VHDL編寫(xiě)復(fù)雜功能模塊。4、進(jìn)一步數(shù)目狀態(tài)積在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)原理出租車(chē)計(jì)費(fèi)器一般都是按公里計(jì)費(fèi)，平時(shí)是起步價(jià)xx元（xx元可以行走x公里），爾后再是xx元/公里。因此要達(dá)成一個(gè)出租車(chē)計(jì)費(fèi)器，就要有兩個(gè)計(jì)數(shù)單位，一個(gè)用來(lái)計(jì)公里，別的一個(gè)用來(lái)計(jì)花費(fèi)。平時(shí)在出租車(chē)的輪子上都有傳感器，用來(lái)記錄車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，而車(chē)輪子的周長(zhǎng)是固定的，因此知道了圈數(shù)自然也就知道了里程。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，就要模擬出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的工作過(guò)程，用直流電機(jī)模擬出租車(chē)輪子，經(jīng)過(guò)傳感器，可以獲得電機(jī)每轉(zhuǎn)一周輸出一個(gè)脈沖波形。結(jié)果的顯示用8個(gè)七段碼管，前四個(gè)顯示里程，后三個(gè)顯示花費(fèi)。在設(shè)計(jì)VHDL程序時(shí)，第一在復(fù)位信號(hào)的作用下將所實(shí)用到的寄存器進(jìn)行清零，爾后開(kāi)始設(shè)定到起步價(jià)記錄狀態(tài)，在此狀態(tài)時(shí)，在起步價(jià)規(guī)定的里程里都素來(lái)顯示起步價(jià)，直到行程高出起步價(jià)規(guī)定的里程時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到每公里計(jì)費(fèi)狀態(tài)，此時(shí)每增添一公里，計(jì)費(fèi)器增添相應(yīng)的花費(fèi)。為了便于顯示，在編寫(xiě)過(guò)程中的數(shù)據(jù)用BCD碼來(lái)顯示，這樣就不存在數(shù)據(jù)格式變換的問(wèn)題。比方表示一個(gè)三位數(shù)，那么就分別用四位二進(jìn)制碼來(lái)表示，當(dāng)個(gè)位數(shù)字累加大于9時(shí)，將其清零，同時(shí)十位數(shù)字加1，依此類推。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)要達(dá)成的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的出租車(chē)計(jì)費(fèi)器，要求是起步價(jià)3元，準(zhǔn)行1公里，今后1元/公里。顯示部分的七段碼管掃描時(shí)鐘選擇時(shí)鐘模塊的1KHz，電機(jī)模塊的跳線選擇GND端，這樣經(jīng)過(guò)旋鈕電機(jī)模塊的電位器，即可達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。別的用按鍵模塊的S1來(lái)作為整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位按鈕，每復(fù)位一次，計(jì)費(fèi)器從頭開(kāi)始計(jì)費(fèi)。直流電機(jī)用來(lái)模擬出租車(chē)的車(chē)輪子，沒(méi)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以為是行走1米，因此每旋轉(zhuǎn)1000圈，以為車(chē)子前進(jìn)1公里。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是需要檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀況，每轉(zhuǎn)一周，計(jì)米計(jì)數(shù)器增添1。七段碼管顯示要求為前4個(gè)顯示里程，后3個(gè)顯示花費(fèi)。實(shí)驗(yàn)中所用端口管腳分配關(guān)系以下：端口名使用模塊信號(hào)CLK數(shù)字信號(hào)源MOTOR直流電機(jī)模塊RST按鍵開(kāi)關(guān)S1DISPLAY0數(shù)碼管A段DISPLAY1數(shù)碼管B段DISPLAY2數(shù)碼管C段DISPLAY3數(shù)碼管D段DISPLAY4數(shù)碼管E段DISPLAY5數(shù)碼管F段DISPLAY6數(shù)碼管G段SEG-SEL0位選DEL0SEG-SEL1位選DEL1SEG-SEL2位選DEL2

對(duì)應(yīng)FPGA管腳說(shuō)明C13時(shí)鐘為1KHZAE944E脈沖輸出P25復(fù)位信號(hào)F13F14F15E15F16F17計(jì)價(jià)器花費(fèi)顯示E18G18G17G16五、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)QUARTUSII軟件，新建一個(gè)工程。2、建竣工程此后，再新建一個(gè)VHDLFile，打開(kāi)VHDL編寫(xiě)器對(duì)話框。3、依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和自己的想法，在VHDL編寫(xiě)窗口編寫(xiě)VHDL程序。其程序以下所示：、編寫(xiě)完VHDL程序后，保存起來(lái)。、對(duì)自己編寫(xiě)的VHDL程序進(jìn)行編譯，對(duì)程序的錯(cuò)誤進(jìn)行更正。曾出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：但當(dāng)我把位選端的OUT種類改為BUFFER種類后，再編譯就沒(méi)出現(xiàn)問(wèn)題。6、編譯無(wú)誤后，依據(jù)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、數(shù)碼管與FPGA的管腳連接表進(jìn)行管腳分配。本次實(shí)驗(yàn)管腳分配以下列圖所示：、分配達(dá)成后，再進(jìn)行一次全編譯，以使管腳分配奏效。8、新建波形文件，對(duì)程序進(jìn)行仿真。在仿真過(guò)程中，為了使仿真長(zhǎng)度達(dá)到實(shí)驗(yàn)中1KM以上，我將endtime設(shè)為1ms，將Rst設(shè)為高電平，將Clk設(shè)為。而為了使Motor脈沖每次都能在八個(gè)數(shù)碼管顯示達(dá)成后達(dá)到，使里程加1M，故將Motor時(shí)的周期設(shè)為，占空比%1。其仿真波形以下所示：在上圖中，可以看到當(dāng)出租車(chē)開(kāi)始啟動(dòng)，八個(gè)數(shù)碼管的顯示分別（000-030），當(dāng)Motor脈沖到后，八個(gè)數(shù)碼管的顯示為（0001-030），即行程加了一米；再來(lái)一個(gè)米脈沖后顯示為（0002-030）。則起步價(jià)為3元，出租車(chē)行程未到1KM，一直顯示基價(jià)3元，吻合題意。再如上圖所示，最左側(cè)的八個(gè)數(shù)碼管顯示為（1224-032），接下來(lái)的八個(gè)數(shù)碼顯示管顯示為（1225-032）。則為出租車(chē)跑到1224和1225米時(shí)，顯示價(jià)格為元，均吻合題意。因軟件原由，仿真也最多仿到里程為一千二百多米，但由前兩圖知仿真波形均吻合題意。9、用下載電纜經(jīng)過(guò)JTAG口將對(duì)應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。察看實(shí)驗(yàn)結(jié)果可否與自己的編程思想一致。六、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果下載達(dá)成后，在實(shí)驗(yàn)箱上的八個(gè)數(shù)碼管，前四個(gè)顯示里程，后三個(gè)顯示費(fèi)用。當(dāng)直流電機(jī)每轉(zhuǎn)完一圈時(shí)，數(shù)碼管的里程數(shù)加1，表示出租車(chē)行駛1米。當(dāng)里程小于1KM時(shí)，數(shù)碼管顯示基價(jià)3元，以凡是跑100米，花費(fèi)加1角。部分結(jié)果以