eda课程设计vhdl语言的简易出租车计费器设计

唐山学院

《EDA技术》课程设计

题目简易出租车计费器设计

系 (部) 信息工程系

班级 12电本班

姓名

学号 4120208XXX

指导教师郭耀华周剑利吕宏丽

2015 年 7 月 6 日至 7 月 12 日共 1 周2015年 7 月 8 日

课程设计成绩评定表

出勤情况出勤天数缺勤天数

成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）

课设答辩（20分）

设计成果（60分）

硬件调试设计说明书总成绩（100分）

提问

（答辩）

问题

情况

综

合

评

定指导教师签名：

年月日

目录

1 引言 (1)

2 计费器的设计 (2)

2.1 设计内容 (2)

2.2设计要求 (2)

2.3 设计原理 (2)

2.4 各模块的设计 (3)

2.4.1 分频模块 (3)

2.4.2 计程模块 (4)

2.4.3 计费模块 (4)

2.4.4 顶层模块 (5)

3 仿真 (6)

4 引脚的锁定 (7)

5总结 (8)

参考文献 (9)

附录 (10)

1 引言

出租车计费器是出租车营运收费的智能化仪表，是使出租车市场规范化、标准化的重要设备。一种功能完备，简单易用，计量准确的出租车计价器是加强出租车行业管理，提高服务质量的必需品。在科技高度发展的今天，集成电路和计算机应用得到了高速发展。本设计就采用VHDL描述语言，设计出租车计价系统的软件结构，通过QuartusⅡ9.0软件下进行仿真，再在试验箱进行硬件仿真，实现了模拟的简易的出租车计费器。

编写程序所用的VHDL语言全名为Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA 公司相继推出自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，简称93版。VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，得到众多EDA 公司支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。

对程序进行编译及仿真用到的的QuartusⅡ9.0软件是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。

QuartusⅡ9.0可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片平面布局连线编辑；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；自动定位编译错误；此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。

2 计费器的设计

2.1 设计内容

（1）设计一个简易的出租车计费系统，实现计价功能，计费标准为按行程里程收费，起步价为6.00元，当里程小于3公里时，按照起价计费，车行超过3公里后在按1.2元/公里收费。

（2）实现车辆行驶的模拟：能模拟汽车的启动，停止，暂停等状态。

（3）计费器显示部分设计：用LED数码管实时显示车费和汽车行驶里程，用两位数字显示汽车行驶里程，显示方式为“XX”，单位为km。计程范围为0—99km，计程分辨率为1km；用四位数字显示总费用，显示方式为“XX.X”，单价为元。计价范围为0—99.9元，计价分辨率为0.1元。

（4）此计费器要设有一个由司机控制的整体复位控制，设定车轮转一圈输出一个脉冲，100个脉冲对应1公里。

2.2设计要求

（1）根据任务要求确定电路各功能模块

（2）写出设计程序

（3）给出时序仿真结果

（4）实现硬件调试

2.3 设计原理

设计系统的输入信号：时钟脉冲clk，开始计费信号start，复位信号rst，暂停信号stop。输出信号：显示总费用cost0 ~cost3，显示计程km0和km1。设计两个脉冲cost_clk和mile_clk，其中cost_clk通过分频模块分成8个clk上升沿的脉冲，用来计费，mile_clk是96个clk上升沿的脉冲，用来计程。两个控制输入开关start、stop；控制过程为：start作为计费开始开关，当start为高电平时，stop为低电平时，系统开始根据输入的情况计费。当出租车开始行驶时，mile_clk 脉冲到来，进行行驶计程；如果行驶路程小于3公里，则费用显示为起步价6.00元，如果行程大于3公里，则cost_clk开始工作，每来一脉冲则加在起步价上加0.1元。如需停车等待，就把stop变为高电平，恢复行驶时，把stop变为低电平，继续计程与计费。当按下rst键，计程与计费显示都清零。

该设计有三个模块：分频模块、计程模块、计费模块。

系统结构框图如图2-1所示：