出租车计费系统的设计

摘要

The design of taxi billing system

Abstract

The design is for a multi-function taxi meter billing system. It can complete a variety of billing functions and can be charged by one kilometer. The fare and distance will be displayed by dynamic scanning circuit.

This design uses hardware description language VHDL. It researches on the EDA software platform and the design uses the software of Quartus II as a development platform, using top-down design method. This taxi meter billing system based on FPGA is made up of four basic blocks.

The main chip of the system is EP1K100QC208-3 which is made by the company of ALTERA .The system is made up of frequency module, mileage count module, billing module and dynamic scanning module. The program we designed can be compiled and simulation, then it can be downloaded to the FPGA / CPLD chip. The results show that the system can complete a variety of fare functions and will be displayed at the same time. It’s also able to simulate the taxi start, stop and suspend state.

Keyword:Billing system; hardware description language; FPGA; display

目录

摘要............................................................................................. 错误！未定义书签。Abstract ......................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1)

1.1选题背景 (1)

1.1.1 课题相关技术发展 (1)

1.1.2 课题研究的必要性 (2)

1.2 课题研究内容 (3)

第二章FPGA简介 (4)

2.1 FPGA概述 (4)

2.2 FPGA基本结构 (4)

2.3 FPGA系统设计流程 (5)

2.3.1 设计输入（原理图/HDL文体编辑） (5)

2.3.2 综合 (6)

2.3.3 适配 (6)

2.3.4 时序仿真与功能仿真 (6)

2.3.5 编程下载 (7)

2.3.6 硬件测试 (7)

第三章总体设计方案 (8)

3.1 设计要求 (8)

3.2 设计原理 (8)

第四章单元电路设计 (10)

4.1 分频模块 (10)

4.2 里程计数模块 (12)

4.3 计费模块 (14)

4.4 动态扫描模块 (18)

4.5 顶层模块 (22)

结论 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

附录 (28)

第一章绪论

目前，现代电子产品几科渗透了社会的各个领域，产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。其中专用集成电路设计技术的日趋进步和完善，推动了数字系统的迅速发展。而电子产品技术发展的代表就是电子设计自动化设计（Electronic Design Automation ）。

本设计采用的VHDL是硬件描述语言的一种，VHDL不仅可以作为系统模拟的建模工具，而且可以作为电路系统的设计工具，可以利用软件工具将VHDL 源码自动地转化为文体方式表达的基本逻辑元件连接图。并且具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。

本论文采用ISP器件和VHDL语言开发出一套出租车计费系统，该计费系统的可靠性高、成本低、通用性强；该系统在不改变硬件电路的前提下，具有可以重构系统的功能，采用完全相同电路结构，只要根需求在VHDL程序中设置各参数，就可以适应不同计费标准的需要，还可根据需求增加其他功能。

1.1选题背景

本节将从FPGA嵌入式应用开发技术与计费器技术发展的客观实际出发，通过对该技术发展状况的了解，以及课题本身的需要，指出研究基于FPGA芯片设计出租车计费系统的必要性。

1.1.1 课题相关技术发展

EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段。

现在数字设计依靠手工已经无法满足设计要求，设计工作需要在计算机上采用EDA技术完成。EDA技术以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，采用EDA通用支撑软件和应用软件包，在计算机上帮助电子设计工程师完成电路的功能设计、逻辑设计、性能设计、时序测试直至PCB的自动设计等。在EDA软件的支持下、设计者完成对系统功能的描述，由计算机软件进行处理得到设计结果。利用EDA设计工具，设计者可以预知设计结果，减少设计的盲目性，极大