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電子科技大學(xué)成都學(xué)院學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)實驗報告(實驗)課程名稱數(shù)字電路EDA設(shè)計與應(yīng)用姓名亂彈的枇杷學(xué)號1240830專業(yè)電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師張一、實驗名稱出租車計費器的設(shè)計二、實驗?zāi)康?、認(rèn)識出租車計費器的工作原理。2、學(xué)會用VHDL語言編寫正確的七段碼管顯示程序。3、數(shù)目掌握用VHDL編寫復(fù)雜功能模塊。4、進一步數(shù)目狀態(tài)積在系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。三、實驗原理出租車計費器一般都是按公里計費,平時是起步價xx元(xx元可以行走x公里),爾后再是xx元/公里。因此要達成一個出租車計費器,就要有兩個計數(shù)單位,一個用來計公里,別的一個用來計花費。平時在出租車的輪子上都有傳感器,用來記錄車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù),而車輪子的周長是固定的,因此知道了圈數(shù)自然也就知道了里程。在這個實驗中,就要模擬出租車計費器的工作過程,用直流電機模擬出租車輪子,經(jīng)過傳感器,可以獲得電機每轉(zhuǎn)一周輸出一個脈沖波形。結(jié)果的顯示用8個七段碼管,前四個顯示里程,后三個顯示花費。在設(shè)計VHDL程序時,第一在復(fù)位信號的作用下將所實用到的寄存器進行清零,爾后開始設(shè)定到起步價記錄狀態(tài),在此狀態(tài)時,在起步價規(guī)定的里程里都素來顯示起步價,直到行程高出起步價規(guī)定的里程時,系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到每公里計費狀態(tài),此時每增添一公里,計費器增添相應(yīng)的花費。為了便于顯示,在編寫過程中的數(shù)據(jù)用BCD碼來顯示,這樣就不存在數(shù)據(jù)格式變換的問題。比方表示一個三位數(shù),那么就分別用四位二進制碼來表示,當(dāng)個位數(shù)字累加大于9時,將其清零,同時十位數(shù)字加1,依此類推。四、實驗內(nèi)容本實驗要達成的任務(wù)就是設(shè)計一個簡單的出租車計費器,要求是起步價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鐘選擇時鐘模塊的1KHz,電機模塊的跳線選擇GND端,這樣經(jīng)過旋鈕電機模塊的電位器,即可達到控制電機轉(zhuǎn)速的目的。別的用按鍵模塊的S1來作為整個系統(tǒng)的復(fù)位按鈕,每復(fù)位一次,計費器從頭開始計費。直流電機用來模擬出租車的車輪子,沒轉(zhuǎn)動一圈以為是行走1米,因此每旋轉(zhuǎn)1000圈,以為車子前進1公里。系統(tǒng)設(shè)計是需要檢測電機的轉(zhuǎn)動狀況,每轉(zhuǎn)一周,計米計數(shù)器增添1。七段碼管顯示要求為前4個顯示里程,后3個顯示花費。實驗中所用端口管腳分配關(guān)系以下:端口名使用模塊信號CLK數(shù)字信號源MOTOR直流電機模塊RST按鍵開關(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
對應(yīng)FPGA管腳說明C13時鐘為1KHZAE944E脈沖輸出P25復(fù)位信號F13F14F15E15F16F17計價器花費顯示E18G18G17G16五、實驗步驟1、打開QUARTUSII軟件,新建一個工程。2、建竣工程此后,再新建一個VHDLFile,打開VHDL編寫器對話框。3、依據(jù)實驗原理和自己的想法,在VHDL編寫窗口編寫VHDL程序。其程序以下所示:、編寫完VHDL程序后,保存起來。、對自己編寫的VHDL程序進行編譯,對程序的錯誤進行更正。曾出現(xiàn)的錯誤有:但當(dāng)我把位選端的OUT種類改為BUFFER種類后,再編譯就沒出現(xiàn)問題。6、編譯無誤后,依據(jù)撥動開關(guān)、數(shù)碼管與FPGA的管腳連接表進行管腳分配。本次實驗管腳分配以下列圖所示:、分配達成后,再進行一次全編譯,以使管腳分配奏效。8、新建波形文件,對程序進行仿真。在仿真過程中,為了使仿真長度達到實驗中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數(shù)碼管顯示達成后達到,使里程加1M,故將Motor時的周期設(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)出租車開始啟動,八個數(shù)碼管的顯示分別(000-030),當(dāng)Motor脈沖到后,八個數(shù)碼管的顯示為(0001-030),即行程加了一米;再來一個米脈沖后顯示為(0002-030)。則起步價為3元,出租車行程未到1KM,一直顯示基價3元,吻合題意。再如上圖所示,最左側(cè)的八個數(shù)碼管顯示為(1224-032),接下來的八個數(shù)碼顯示管顯示為(1225-032)。則為出租車跑到1224和1225米時,顯示價格為元,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JTAG口將對應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。察看實驗結(jié)果可否與自己的編程思想一致。六、實驗現(xiàn)象及結(jié)果下載達成后,在實驗箱上的八個數(shù)碼管,前四個顯示里程,后三個顯示費用。當(dāng)直流電機每轉(zhuǎn)完一圈時,數(shù)碼管的里程數(shù)加1,表示出租車行駛1米。當(dāng)里程小于1KM時,數(shù)碼管顯示基價3元,以凡是跑100米,花費加1角。部分結(jié)果以
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