基于pld设计的出租车计费器系统毕业设计论文

IXXX工学院本科学生毕业设计（论文）任务书基于PLD设计的出租车计费器系统系(院)：电子与计算机系课题名称：出租车计费器系统设计专业：电子信息工程班级：电子信息2002-4班学生姓名：指导教师：下发日期：2006年2月24日II课题名称出租车计费器系统设计学生姓名专业电子信息工程班级电子信息2002-4班指导教师姓名主要内容(包括设计参数)与要求一、设计任务及要求设计出租车计费器系统由计费电路、显示电路以及现场模拟电路组成。本设计的主要任务：1.实现计费功能，计费标准为：按行驶里程计费，起步价为7.00元，并在车行3km后按2.20/km计费，当计费器达到或者超过20元时，每公里加收50％的车费，车停止时不计费；2.现场模拟功能：能模拟汽车起动、停止、以及加速等状态；3.设计动态扫描电路，将车费和路程显示出来，各有两位小数；使用VHDL进行电路系统设计，利用PLD来实现控制器的硬件电路。工作进程及工作量2月20日～3月1日：收集和阅读相关文献资料，编写开题报告；3月1日～4月5日：熟悉开发工具和开发环境，系统分析；4月6日～5月5日：按照任务书的要求进行系统设计，并形成可行的设计方案；5月6日～5月15日：系统调试，修改，完善；5月16日～5月25日：论文的最后修订。III应遵守的法规遵守国家法规和学院的有关规章制度毕业设计(论文)完成日期：2006年5月31日指导教师：(签字)教研室主任：(签字)系(院）主任：(签字)IV基于PLD设计的出租车计费器系统摘要该系统利用VHDL语言、PLD设计出租车计费系统，以MAX+PLUSⅡ软件作为开发平台，设计了出租车计费器系统程序并进行了程序仿真。使其实现计费以及预置和模拟汽车启动、停止、暂停等功能，并动态扫描显示车费数目。关键词:出租车计费器；计数器；VHDL语言；MAX+PLUSⅡ；VRentalcarfareregistersystemdesignStudent:YANGYoutianTeacher:LIUYaomingAbstract：ThissystemusingtheVHDLlanguage,PLDdesignrentalcarcoststhesystem,developstheplatformbytheMAX+PLUSⅡsoftwareachievement,hasdesignedtherentalcarfareregistersystemprogramandhascarriedontheproceduresimulation.Causesitsrealizationtocostaswellastheinitializationandthesimulationautomobilestarts,stops,functionandsoonsuspension,anddynamicscanningdemonstrationfarenumber.Keywords:Therentalcarcoststhesystem；thecounter；theVHDLlanguage；MAX+PLUSII；VI目次摘要……………………………………………………………………………………ⅠAbstract………………………………………………………………………………Ⅱ1引言…………………………………………………………………………………11.1设计背景………………………………………………………………………11.2EDA发展概况…………………………………………………………………22出租车计费系统的设计……………………………………………………………72.1出租车计费设计………………………………………………………………72.2基本设计思想…………………………………………………………………73出租车计费系统的实现……………………………………………………………83.1系统的总体框图………………………………………………………………83.2程序流程图………………………………………………………………………93.3系统各功能模块的实现………………………………………………………103.3.1模块JIFEI的实现……………………………………………………103.3.2模块X的实现………………………………………………………123.3.3模块XXX1的实现……………………………………………………153.3.4模块SE的实现………………………………………………………163.3.5模块DI的实现………………………………………………………174系统仿真……………………………………………………………………………194.1模块X的仿真结果…………………………………………………………194.2模块JIFEI的仿真结果……………………………………………………194.3模块XXX1的仿真结果………………………………………………………194.4模块SE的结果验证…………………………………………………………204.5模块DI的结果验证…………………………………………………………205结论…………………………………………………………………………………21VII致谢……………………………………………………………………………………22参考文献………………………………………………………………………………231引言1.1设计背景随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高。二十世纪后半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，数字系统也得到了飞速发展，其实现方法经历了由分立元件、SSI、MSI到LSI、VLSI以及UVLSI的过程。同时为了提高系统的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路（ASIC）逐渐取代了通用全硬件LSI电路，而ASIC以其体积小、重量轻、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脱颖而出。目前，业界大量可编程逻辑器件（PLD），尤其是现场可编程逻辑器件（FPLD）被大量地应用在ASIC的制作当中。在可编程集成电路的开发过程中，以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果的电子设计自动化（EDA）技术主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计以及PCB设计理想的可编程逻辑开发系统能符合大量的设计要求：它能够支持不同结构的器件，在多种平台运行，提供易于使用的界面，并且有广泛的特征。此外，一个设计系统应该能给设计师提供充分自由的设计输入方法和设计工具选择。Altered公司开发的MAX+PLUSⅡ开发系统能充分满足可编程逻辑设计所有要求。MAX+PLUSⅡ设计环境所提供的灵活性和高效性是无可比拟的。其丰富的图形界面，辅之以完整的、可及时访问的在线文档，使设计人员能够轻松、愉快地掌握和使用MAX+PLUSⅡ软件。编程器是一种专门用于对可编程器（如EPROM,EEPROM,GAL,CPLD,PAL等）进行编程的专业设备PLD器件的逻辑功能描述一般分为原理图描述和硬件描述语言描述，原理图描述是一种直观简便的方法，它可以将现有的小规模集成电路实现的功能直接用PLD器件来实现，而不必去将现有的电路用语言来描述，但电路图描述方法无法做到简练；硬件描述语言描述是可编程器件设计的另一种描述方法，语言描述可能精确和简练地表示电路的逻辑功能，现在PLD的设计过程中广泛使用。常用的硬件描述语言有ABEL,VHDL语言等，2其中ABEL是一种简单的硬件描述语言，其支持布尔方程、真值表、状态机等逻辑描述，适用于计数器、译码器、运算电路、比较器等逻辑功能的描述；VHDL语言是一种行为描述语言，其编程结构类似于计算机中的C语言，在描述复杂逻辑设计时，非常简洁，具有很强的逻辑描述和仿真能力，是未来硬件设计语言的主流。VHDL就是超高速集成电路硬件描述语言。覆盖面广，描述能力强，是一个多层次的硬件描述语言。在VHDL语言中，设计的原始描述可以非常简练，经过层层加强后，最终可成为直接付诸生产的电路或版图参数描述。具有良好的可读性，即容易被计算机接受，也容易被读者理解。使用期长，不会因工艺变化而使描述过时。因为VHDL的硬件描述与工艺无关，当工艺改变时，只需修改相应程序中的属性参数即可。支持大规模设计的分解和已有设计的再利用。一个大规模的设计不可能由一个人独立完成，必须由多人共同承担，VHDL为设计的分解和设计的再利用提供了有力的支持。1.2EDA发展概况电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。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。中国EDA市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PC主板和小型ASIC领域，仅有小部分（约11%）的设计人员开发复杂的片上系统器件。为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要购入一些最新的EDA技术。在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术，积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺（CAPP）、计算机机辅助制造（CAM）、产品数据管理（PDM）、制造资源计划（MRPII）及企业资源管理（ERP）等。有条件的企业可开展“网络制造”，便于合作设计、合作制造，参与国内和国际竞争。开展“数控化”工程和“数字化”工程。自动化仪表的技术发展趋势的测试技术、控制技术与计算机技术、通信技术进一步融合，形成测量、控3制、通信与计算机（M3C）结构。在ASIC和PLD设计方面，向超高速、高密度、低功耗、低电压方向发展。外设技术与EDA工程相结合的市场前景看好，如组合超大屏幕的相关连接，多屏幕技术也有所发展。中国自1995年以来加速开发半导体产业，先后建立了几所设计中心，推动系列设计活动以应对亚太地区其它EDA市场的竞争。在EDA软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有ASIC设计工具，但不对外开放。中国华大集成电路设计中心，也提供IC设计软件，但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具有各地开花并结果。据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年复合增长率分别达到了50%和30%。EDA技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDA水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。EDA市场日趋成熟，但我国的研发水平还很有限，需迎头赶上。可编程逻辑器件自７０年代以来，经历了ＰＡＬ、ＧＡＬＧＰＬＤ、ＦＰＧＡ几个发展阶段，其中ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达２００万门／片，它将各模块ＡＳＣ集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易地转换掩模ＡＳＩＣ实现，因此开发风险也大为降低。硬件描述语言（ＨＤＬ）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。例如一个３２位的加法器，利用图形输入软件需要输人５００至１０００个门，而利用ＶＨＤＬ语言