EDA课程设计出租车计费器资料

CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYEDA基础课程设计题目：出租车计费器设计学生姓名：******学号：2009*********班级:电子信息工程09-02班专业：电子信息工程所在院系：电气与信息工程学院指导教师：****起止日期：2012年5月28日至2012年6月8日出租车计费器设计摘要随着我国社会经济的全面发展，各大中小城市的出租车营运事业发展迅速，出租车已经成为人们日常出行选择较为普遍的交通工具。出租车计费器是出租车营运收费的专用智能化仪表，是出租车市场规范化、标准化以及减少司机与乘客之间发生纠纷的重要设备。一种功能完备、简单易用、计量准确的出租车计费器是加强出租车行业管理、提高服务质量的必备品。本文介绍了出租车计费器系统在实际生产生活中的重要性，根据预定的设计要求和设计思路，采用VHDL硬件描述语言作为设计手段，采用自顶向下的设计思路设计了一个实际的基于EP3C80F780C8N芯片的出租车计费系统，通过在QuartusⅡ8.1软件下进行模拟仿真，并进行相应的硬件下载调试，证明该出租车计费系统具有实用出租车计费器的基本功能，各技术指标符合预定标准，如能进一步完善，将可以实用化和市场化，具有一定实用性。关键词：出租车计费器；现场可编程门阵列；仿真目录1设计目的....................................................................................................................12设计指标....................................................................................................................22.1课题...............................................................................................................22.2技术指标........................................................................................................23VHDL简介................................................................................................................24出租车计费器功能设计............................................................................................44.1出租车计费器功能设计................................................................................44.2出租车计费器原理........................................................................................54.3模块设计........................................................................................................54.3.1点阵动态显示模块.............................................................................54.3.2里程动态显示模块.............................................................................64.3.3计费动态显示模块.............................................................................65出租车计费器的实现................................................................................................65.1出租车计费器功能设计................................................................................65.2出租车计费器原理........................................................................................75.3模块设计......................................................................................................106出租车计费器的仿真结果......................................................................................186.1管脚分配......................................................................................................186.2显示模块仿真结果......................................................................................197设计总结..................................................................................................................21参考文献......................................................................................................................22附录出租车计费器VHDL源程序..........................................................................231设计目的随着我国社会经济的全面发展，各大中小城市的出租车营运事业发展迅速，出租车已经成为人们日常出行选择较为普遍的交通工具。出租车计费器是出租车营运收费的专用智能化仪表，是出租车市场规范化、标准化以及减少司机与乘客之间发生纠纷的重要设备。一种功能完备、简单易用、计量准确的出租车计费器是加强出租车行业管理、提高服务质量的必备品。本文介绍了出租车计费器系统在实际生产生活中的重要性，根据预定的设计要求和设计思路，采用VHDL硬件描述语言作为设计手段，采用自顶向下的设计思路设计了一个实际的基于AheraFPGA芯片的出租车计费系统，通过在QuartusⅡ8.1软件下进行模拟仿真，并进行相应的硬件下载调试，证明该出租车计费系统具有实用出租车计费器的基本功能，各技术指标符合预定标准，如能进一步完善，将可以实用化和市场化，具有一定实用性。传统出租车计费器多数由单片机实现，可扩展的资源有限，硬件电路复杂，不利于系统功能升级，容易在运营过程中产生干扰，影响系统的使用。并且由于分立器件多，造成电源功耗大，影响芯片的使用寿命。而基于FPGA的出租车计费器可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，具有非常重要的实际意义。2设计指标2.1课题出租车计费器设计2.2技术指标1.用直流电动机模拟出租车轮子，通过8个七段码管的前四个显示里程，后四个显示费用。2.利用16*16点阵显示每公里费用。3.白天黑夜出租车不同费用价格。4.计算超出一定里程的返程费用。3VHDL简介VHDL的英文全名是Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。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公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的认可，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。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）。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL与Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言，目前大多数EDA工具几乎都支持VHDL，这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。在硬件电路设计过程中，主要的设计文件是用VHDL编写的源代码，因为VHDL易读和结构化，所以易于修改设计。VHDL具有多层次的设计描述功能，既可以描述系统级电路，又可以描述门级电路。而描述既可以采用行为描述、寄存器传输描述或结构描述，也可以采用三者混合的混合级描述。另外，VHDL支持惯性延迟和传输延迟，还可以准确地建立硬件电路模型。VHDL支持预定义的和自定义的数据类型，给硬件描述带来较大的自由度，使设计人员能够方便地创建高层次的系统模型。4设计过程4.1出租车计费器功能设计该系统的设计可以采用分立元件来搭建，也可以通过单片机来设计，而使用可编程FPGA来设计，具有设计周期短、易于修改等明显特点，而且随着可编程逻辑器件和EDA软件的飞速发展，越来越多的电子系统采用FPGA来设计，一旦该系统达到一定的量产规模，也比较容易转化为ASIC芯片设计。因此，基于FPGA来设计一个出租车的计费器。本系统在EDA工具软件QuartusⅡ8.1中，采用硬件描述语言和原理图设计相结合的方法，进行各个模块的设计，最终将各个模块组成整个系统。FPGA设计划分为以下几个功能模块，它们分别是：点阵显示模块、计程模块、输出数据显示模块，将每个模块的功能实现后，通过合理连接和协调各相关端口，得到整个电路系统。下面分别是各主要模块的简单描述。①点阵显示模块：采用一种16路动态分时扫描技术来实现16*16点阵动态显示白天和夜