vdhl語(yǔ)言出租車計(jì)費(fèi)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

目錄第1章總體設(shè)計(jì)思路11.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)11.2 各模塊設(shè)計(jì)功能及設(shè)計(jì)思路2第二章 各模塊功能32.1 jifei模塊32.2 x模塊62.3 sel模塊102.4 xxx1模塊122.5 di模塊142.6 div模塊152.7 decode3_8模塊17第3章 總體電路圖183.1、模塊連接：183.2、硬件連接：193.3、結(jié)果分析：19第4章 硬件實(shí)現(xiàn)22第5章 總結(jié)23第6章 參考文獻(xiàn)24第1章總體設(shè)計(jì)思路1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管顯示模塊片選信號(hào)產(chǎn)生模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)碼管控制模塊信號(hào)輸入模塊圖1.1 系統(tǒng)總體框圖出租車計(jì)費(fèi)器的組成如上圖所示，各部分主要功能包括輸入信號(hào)模塊對(duì)車輪傳感器傳送的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并以高低脈沖模擬出租汽車啟動(dòng)，停止，暫停，速度按鈕，具有輸入信號(hào)作用；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器模塊將計(jì)費(fèi)模塊輸出的車費(fèi)和路程轉(zhuǎn)換成4位的十進(jìn)制數(shù)據(jù)；譯碼/動(dòng)態(tài)掃描模塊將路程與費(fèi)用的數(shù)值譯碼后用動(dòng)態(tài)掃描的方式驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管；數(shù)碼管顯示模塊將公里數(shù)和計(jì)費(fèi)金額均用4位LED數(shù)碼管顯示 。1.2 各模塊設(shè)計(jì)功能及設(shè)計(jì)思路信號(hào)輸入模塊實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)功能和現(xiàn)場(chǎng)模擬功能。計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：按行駛里程計(jì)費(fèi)，起步價(jià)為7.00元，并在車行3 km后按2.20元km計(jì)費(fèi)，當(dāng)計(jì)費(fèi)器達(dá)到或超過20元時(shí)，每公里加收50的車費(fèi)，車停止不計(jì)費(fèi)。并以高低脈沖模擬出租汽車啟動(dòng)、停止、暫停、速度按鈕，具有輸入信號(hào)的作用。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊是一個(gè)模為10的加法計(jì)數(shù)器，可將計(jì)費(fèi)模塊輸出的車費(fèi)和路程轉(zhuǎn)換成4位的十進(jìn)制數(shù)。顯示模塊顯示模塊是由七段LED數(shù)碼管譯碼和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩部分組成。采用的是共陰極七段數(shù)碼管，根據(jù)十六進(jìn)制數(shù)和七段顯示段碼表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中要求路程和車費(fèi)都要用2位小數(shù)點(diǎn)來表示，所以須設(shè)置一個(gè)控制小數(shù)點(diǎn)的變量，即程序中的dp。這段程序所示的是在數(shù)碼管的第二、第六個(gè)后面顯示小數(shù)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了路程和車費(fèi)都用2位小數(shù)點(diǎn)表示的功能。數(shù)碼管控制及譯碼顯示模塊將十進(jìn)制的輸入信號(hào)用七段數(shù)碼管顯示，由七段發(fā)光二極管組成數(shù)碼顯示器，利用字段的不同組合。可分別顯示09十個(gè)數(shù)字。片選信號(hào)產(chǎn)生模塊片選信號(hào)產(chǎn)生模塊是對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行片選并讓其能夠按照要求顯示數(shù)據(jù)的模塊第二章 各模塊功能2.1 jifei模塊 此模塊為計(jì)費(fèi)模塊（即總體結(jié)構(gòu)中的信號(hào)輸入模塊），實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：按行駛里程計(jì)費(fèi)，起步價(jià)為7.00元，并在車行3公里后按2.20元/km計(jì)費(fèi)，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到或超過20元時(shí)，每公里加收50%的車費(fèi)，即按3.30元/km計(jì)費(fèi)。CLK、START、STOP、PAUSE、speed為輸入信號(hào)，分別代表汽車的起動(dòng)、停止、暫停和速度，CLK為掃描時(shí)鐘，硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)加入時(shí)鐘信號(hào)，另有兩個(gè)輸出，即MONEY和RUN，分別代表車費(fèi)和路程，當(dāng)車處于行駛狀態(tài)時(shí)，此模塊會(huì)自動(dòng)記錄下路程與車費(fèi)狀況并作為轉(zhuǎn)換模塊的輸入。jifei模塊源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity jfmk is port(clk,start,stop,pause,speed:in std_logic; money,run:out integer range 0 to 8000);end jfmk;architecture one of jfmk isbegin process(clk,start,stop,pause,speed) variable a,b:std_logic; variable aa:integer range 0 to 100; variable chf,lc:integer range 0 to 8000; variable num:integer range 0 to 9; begin if(clkevent and clk=1)then if(stop=0) then chf:=0; num:=0; b:=1; aa:=0; lc:=0; elsif(start=0) then b:=0; chf:=700; lc:=0; elsif(start=1 and speed=1 and pause=1) then if(b=0)then num:=num+1; end if; if(num=9)then lc:=lc+5; num:=0; aa:=aa+5; end if; elsif(start=1 and speed=0 and pause=1)then lc:=lc+1; aa:=aa+1; end if; if(aa=100)then a:=1; aa:=0; else a:=0; end if; if(lc300)then null; elsif(chf=2000 and a=1)then chf:=chf+330; end if; end if; money=chf; run=100則a:=1，aa:=0，否則a:=0，如果chf2000 and a=1則chf:=chf+330;以上各狀態(tài)表示汽車在三公里以外車費(fèi)在二十元以內(nèi)的狀態(tài)、車費(fèi)在二十元以外的狀態(tài)。結(jié)束進(jìn)程，結(jié)束結(jié)構(gòu)體。jifei模塊的時(shí)序仿真圖：時(shí)序仿真圖分析： 圖中的stop為汽車停止輸入端，上升沿有效；start為汽車啟動(dòng)輸入端，上升沿有效；pause為汽車暫停輸入端，上升沿有效；speed為汽車速度輸入端，上升沿有效。CLK為時(shí)鐘源信號(hào)；money為汽車車費(fèi)輸出端，run為汽車路程輸出端。由圖可知：當(dāng)stop，Start，pause，speed全為高電平時(shí)路程按5的速度增加，車費(fèi)為700.當(dāng)路程增加到300時(shí)，車費(fèi)變?yōu)?20，以后路程每增加100，車費(fèi)增加220。2.2 x模塊此模塊為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，功能是將計(jì)費(fèi)模塊產(chǎn)生的車費(fèi)與路程的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并輸出，它是一個(gè)模為10的加法計(jì)數(shù)器，可將計(jì)費(fèi)模塊輸出的車費(fèi)和路程轉(zhuǎn)換成4位的十進(jìn)制數(shù)。其中DACLK為時(shí)鐘信號(hào)，ASCORE、BSCORE連接計(jì)費(fèi)模塊的MONEY和run，輸出為2個(gè)4位的十進(jìn)制數(shù)，可以分別表示路程和車費(fèi)情況。當(dāng)車運(yùn)行于不同狀況時(shí)，此模塊會(huì)將不同的車費(fèi)與路程狀況轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并輸出。x模塊的源程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity x is port(daclk:in std_logic; ascore,bscore:in integer range 0 to 8000; age,ashi,abai,aqian,bge,bshi,bbai,bqian:out std_logic_vector(3 downto 0);end x;architecture rt1 of x isbegin process(daclk,ascore) variable comb1:integer range 0 to 8000; variable comb1a,comb1b,comb1c,comb1d:std_logic_vector(3 downto 0); begin if (daclkevent and daclk=1)then if(comb1ascore)then if(comb1a=9 and comb1b=9 and comb1c=9)then comb1a:=0000; comb1b:=0000; comb1c:=0000; comb1d:=comb1d+1; comb1:=comb1+1; elsif(comb1a=9 and comb1b=9)then comb1a:=0000; comb1b:=0000; comb1:=comb1+1; comb1c:=comb1c+1; elsif(comb1a=9)then comb1a:=0000; comb1b:=comb1b+1; comb1:=comb1+1; else comb1a:=comb1a+1; comb1:=comb1+1; end if; else ashi=comb1b; age=comb1a; abai=comb1c; aqian=comb1d; comb1:=0; comb1a:=0000; comb1b:=0000; comb1c:=0000; comb1d:=0000; end if; end if; end process; process(daclk,bscore) variable comb2:integer range 0 to 8000; variable comb2a,comb2b,comb2c,comb2d:std_logic_vector(3 downto 0); begin if(daclkevent and daclk=1)then if(comb2bscore)then if(comb2a=9 and comb2b=9 and comb2c=9)then comb2a:=0000; comb2b:=0000; comb2c:=0000; comb2d:=comb2d+1; comb2:=comb2+1; elsif(comb2a=9 and comb2b=9)then comb2a:=0000; comb2b:=0000; comb2:=comb2+1; comb2c:=comb2c+1; elsif(comb2a=9)then comb2a:=0000; comb2b:=comb2b+1; comb2:=comb2+1; else comb2a:=comb2a+1; comb2:=comb2+1; end if; else bshi=comb2b; bge=comb2a; bbai=comb2c; bqian=comb2d; comb2:=0; comb2a:=0000; comb2b:=0000; comb2c:=0000; comb2d:=0000; end if; end if; end process;end rt1;程序分析：首先打開ieee庫(kù)，用use語(yǔ)句聲明使用std_logic_1164和std_logic_unsigned程序包。定義實(shí)體，daclk、ascore、bscore為輸入，age、ashi、abai、aqian、bge、bshi、bbai、bqian為輸出位矢量。然后定義結(jié)構(gòu)體，daclk、ascore、bscore為敏感信號(hào)，定義變量comb1a,comb1b,comb1c,comb1d為位矢量，變量comb1為0到7000范圍。當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，各個(gè)變量分別實(shí)現(xiàn)個(gè)、十、百、千的進(jìn)位。然后實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)。然后再將各個(gè)變量付給各個(gè)位矢量。X模塊的時(shí)序仿真圖時(shí)序仿真圖的分析轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)序仿真圖如下圖所示：可見能將路程和車費(fèi)轉(zhuǎn)換為4位的十進(jìn)制數(shù)，便于8位數(shù)碼管顯示。由圖可知：當(dāng)ascore，bscore為13位二進(jìn)制數(shù)，當(dāng)ascore為0-9時(shí)age從0到9變化，當(dāng)ascore為10時(shí)age等于0，ashi等于1。 當(dāng)bscore為0-9時(shí)bge從0到9變化，當(dāng)bscore為10時(shí)bge等于0，bshi等于1。2.3 sel模塊此模塊為片選信號(hào)產(chǎn)生模塊，功能是選擇八段數(shù)碼管按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行正確的顯示。其具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：接口序號(hào)數(shù)碼管SEL2SEL1SEL0狀態(tài)111第1位亮110第2位亮101第3位亮100第4位亮011第5位亮010第6位亮001第7位亮0XX第8位亮在該模塊中CLK為時(shí)鐘信號(hào)，A2.0為片選輸出，用于選擇數(shù)碼管，連接譯碼顯示模塊的片選端C2.0。se模塊的源程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity sel is port(clk:in std_logic; a:out std_logic_vector(2 downto 0);end sel;architecture rt1 of sel isbegin process(clk) variable b:std_logic_vector(2 downto 0); begin if(clkevent and clk=1)then if(b=111)then b:=000; else b:=b+1; end if; end if; ad=a1;dpd=a2;dpd=a3;dpd=a4;dpd=b1;dpd=b2;dpd=b3;dpd=b4;dpnull;end case;end process;end rtl;xxx1模塊的時(shí)序仿真圖：由上圖可知，輸入信號(hào)C為3位片選信號(hào)其變化范圍為0到7，輸入信號(hào)c從0到7逐個(gè)變化時(shí)，輸出d逐個(gè)輸a1，a2，a3，a4，b1，b2，b3，b4的輸入信號(hào)。2.5 di模塊 此模塊為數(shù)碼管控制模塊，功能是控制七段數(shù)碼管對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行顯示，使其完成路程和車費(fèi)的顯示。其中D3.0連接動(dòng)態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管顯示模塊的D3.0端，Q6.0連接七段數(shù)碼管，利用其控制特性在數(shù)碼管上顯示出車費(fèi)和路程。di模塊的源程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity di isport(d:in std_logic _vector(3 downto 0); q:out std_logic_vector(6 downto 0);end di;architecture rtl of di isbegin process(d) begin case d is when0000=qqqqqqqqqq=99999 thencnt:=0;tmp:=not tmp;else cnt:=cnt+1;end if;end if;clkout=tmp;end process;end one;div模塊時(shí)序仿真波形：div將時(shí)鐘信號(hào)分頻，使頻率減小。2.7 decode3_8模塊 sel通過decode3_8模塊選擇數(shù)碼管decode3_8模塊源程序： LIBRARY ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;ENTITY decode3_8 IS PORT(SEL:IN std_logic_vector(2 downto 0); Q:OUT std_logic_vector(7 downto 0);END decode3_8;ARCHITECTURE a OF decode3_8 ISBEGIN Q=11111110when sel=0 else 11111101when sel=1 else 11111011when sel=2 else 11110111when sel=3 else 11101111when sel=4 else 11011111when sel=5 else 10111111when sel=6 else 01111111when sel=7 else 11111111; END a;decode3_8模塊時(shí)序仿真波形圖：decode3_8模塊選擇數(shù)碼管，當(dāng)sel信號(hào)從0-7變化時(shí)，依次選擇1-8八個(gè)數(shù)碼管。第3章 總體電路圖整體工作情況：3.1、模塊連接：計(jì)費(fèi)模塊的clk、start、stop、pause和speed端連接輸入，money12.0和run12.0連接轉(zhuǎn)換模塊的ascore12.0與bscore12.0；轉(zhuǎn)換模塊的daclk端連接輸入，age3.0至bqian3.0連接動(dòng)態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管顯示模塊的a13.0至b43.0；動(dòng)態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管顯示模塊的C2.0連接片選輸出SEL2.0，DP端連接輸出DP，D3.0連接數(shù)碼管控制模塊的D3.0；片選信號(hào)產(chǎn)生模塊的CLK端與輸入信號(hào)相連，并連接轉(zhuǎn)換模塊的DACLK端，A2.0連接片選輸出SEL2.0，并與動(dòng)態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管顯示模塊的C2.0相連；數(shù)碼管控制模塊的D3.0端與動(dòng)態(tài)掃描/譯碼/數(shù)碼管顯示模塊的D3.0端相連，Q6.0端連接八段數(shù)碼管輸出Q6.0。3.2、硬件連接：CLK接pin-28 輸入為1hz的脈沖；daclk是實(shí)驗(yàn)箱上50Mhz固定晶振START、STOP、PAUSE、SPEED分別連接按鍵開關(guān)，用于控制車的啟動(dòng)、停止、暫停和速度；DP和Q6.0分別連接八段碼顯示單元的a到dp；W7.0接數(shù)據(jù)線。3.3、結(jié)果分析：該電路的仿真波形圖如下：clk為jifei模塊時(shí)鐘信號(hào)，daclk為時(shí)鐘信號(hào)，stop為汽車停止輸入端；start為汽車啟動(dòng)輸入端；pause為汽車暫停輸入端；speed為汽車速度輸入端。DP表示小數(shù)點(diǎn)。該電路的總體管腳分配圖：clk:pin-28;daclk:pin-153;start:pin-4;stop:pin-5;pause:pin-6; speed:pin-7;dp:pin-82;q6.0:pin-105;pin-104;pin-101;pin-100; pin-85;pin-84;pin-83;W7.0:pin-86;pin-87;pin-88;pin-93;pin-94;pin-95;pin-98;pin-99;vga3.0:pin-162;pin-161;pin-164;pin-163;第4章 硬件實(shí)現(xiàn)通過硬件下載，該電路可以完成硬件實(shí)現(xiàn)，芯片管腳定義可以直接用編輯pin文件。完成管腳定義后選擇器件，編譯后生成sof、pof文件。選擇sof文件進(jìn)行下載。通過對(duì)每一模塊的仿真和下載，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的邏輯功能，驗(yàn)證了各個(gè)模塊的正確性。在出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的5個(gè)模塊中 ，重點(diǎn)在于jifei模塊，x（轉(zhuǎn)化）模塊，顯示模塊。jifei模塊主要有汽車的啟動(dòng)、停止、暫停、速度按鍵；轉(zhuǎn)化模塊主要是把車費(fèi)和路程轉(zhuǎn)化為4位十進(jìn)制；顯示模塊是將車費(fèi)和路程顯示出來。各模塊完成后，在將它們組合成完整的出租車系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過程中還需要改進(jìn)的是控制系統(tǒng)的糾錯(cuò)功能。出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已全部完成，能按預(yù)期的效果進(jìn)行模擬汽車啟動(dòng)、停止、暫停等功能，并設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)掃描電路顯示車費(fèi)數(shù)目，由動(dòng)態(tài)掃描電路來完成。車暫時(shí)停止不計(jì)費(fèi)