多功能數(shù)字鐘、出租車計費系統(tǒng)--EDA課程設(shè)計報告.docx

多功能數(shù)字鐘、出租車計費系統(tǒng)E D A課程設(shè)計報告課程名稱 EDA技術(shù) 課題名稱 多功能數(shù)字鐘、出租車計費系統(tǒng) 學 院 電氣信息學院 專 業(yè) 通信工程 目錄一、多功能數(shù)字鐘的總體設(shè)計31.1多功能數(shù)字鐘的理論設(shè)計31.2方案設(shè)計具體化3二出租車計費系統(tǒng)的邏輯功能實現(xiàn)42.1 系統(tǒng)的總體框圖42.2多功能數(shù)字鐘各功能實現(xiàn)的具體化42.2.1調(diào)節(jié)時間42.2.2時分秒的顯示42.2.3整點報時4三多功能數(shù)字信號鐘在VHDL語言中的功能實現(xiàn)5四仿真結(jié)果8五硬件仿真結(jié)果9六、出租車計費系統(tǒng)的總體設(shè)計106.1 出租車計費系統(tǒng)理論設(shè)計106.2方案設(shè)計具體化10七、出租車計費系統(tǒng)的邏輯功能實現(xiàn)117.1 系統(tǒng)的總體框圖117.2 各模塊功能的實現(xiàn)117.2.1記里程模塊設(shè)計117.2.2計費模塊設(shè)計117.2.3顯示模塊設(shè)計12八、出租車計費系統(tǒng)的在VHDL語言中的實現(xiàn)138.1 計費記里程的功能實現(xiàn)138.2數(shù)碼管顯示的功能實現(xiàn)15九仿真結(jié)果16十結(jié)論17十一心得體會17一、 多功能數(shù)字鐘的總體設(shè)計1.1 多功能數(shù)字鐘的理論設(shè)計多功能數(shù)字鐘應(yīng)該具有的功能有：顯示時一分一秒、整點報時，小時和分鐘可調(diào)等基本功能。整個鐘表的工作應(yīng)該是在1Hz信號的作用下進行，這樣每來一個時鐘信號，秒增加1秒，當秒從59秒跳轉(zhuǎn)到00秒時，分鐘增加1分，同時當分鐘從59分跳轉(zhuǎn)到00分時，小時增加1小時。需要注意的是，小時的范圍是從0-23時。1.2方案設(shè)計具體化在設(shè)計中為了顯示的方便，分鐘和秒鐘可以用一個3位的二進制碼顯示十位，用一個四位的二進制碼顯示個位，對于小時因為它的范圍是從023，所以可以用一個2位的二進制碼顯示十位，用4位二進制碼顯示個位。設(shè)計中由于七段碼管是掃描的方式顯示，所以雖然時鐘需要的是1Hz時鐘信號。但是掃描需要一個比較高頻率的信號，因此為了得到準確的IHz信號，必須對輸入的系統(tǒng)時鐘進行分頻。對于整點報時功能，當進行整點的倒計時5秒時，讓LED來閃爍進行整點報時的提示。即從整點前5秒鐘開始進行報時提示，LED開始閃爍，過整點后停止閃爍。系統(tǒng)時鐘選擇時鐘模塊的10KHz，要得到1Hz時鐘信號必須對系統(tǒng)時鐘進行10000次分頻。調(diào)整時間按鍵用按鍵模塊的S1和S2，S1調(diào)節(jié)小時，每按下一次，小時增加一個小時，S2調(diào)整分鐘，每按下一次，分鐘增加一分鐘。另外用S8按鍵作為系統(tǒng)時鐘復(fù)位，復(fù)位后全部顯示 00-00-00。二出租車計費系統(tǒng)的邏輯功能實現(xiàn)多功能數(shù)字鐘2.1 系統(tǒng)的總體框圖 顯示時-分-秒整點報時調(diào)節(jié)時間2.2多功能數(shù)字鐘各功能實現(xiàn)的具體化2.2.1調(diào)節(jié)時間在Clk1Hz信號的作用下，S1按下（S1=0）一次，時表的個位加一，滿9進位。當時表顯示為23后，再次按下復(fù)位清零。S2按下（S2=0）一次，分表的個位加一，滿9進位。當分表顯示為59后，再次按下復(fù)位清零。2.2.2時分秒的顯示秒表是一個3位的二進制碼、一個四位的二進制碼。Clk1Hz信號發(fā)生一次（實際中的一秒）秒表的個位從0000計數(shù)到1001時秒的十位從000開始計數(shù)加一至101后清零。同時分表的個位從0000計數(shù)到1001時分表的十位從000開始計數(shù)加一至101后清零。同時時表的個位從0000計數(shù)到1001時時表的十位從00開始計數(shù)加一至10后清零。一次循環(huán)完成一次從00：00：00-23:59:59的數(shù)字鐘顯示。當復(fù)位鍵按下時，全部數(shù)碼管清零。2.2.3整點報時整點報時的功能，其工作的狀態(tài)受到秒計數(shù)器和分鐘計數(shù)器的狀態(tài)影響。整點的前五秒的LED閃爍，56s四個燈閃爍，57s三個燈閃爍，58s二個燈閃爍，59s一個燈閃爍，60s四個燈閃爍。三多功能數(shù)字信號鐘在VHDL語言中的功能實現(xiàn)1.產(chǎn)生1Hz的分頻信號，當復(fù)位鍵按下時，所有數(shù)碼管歸零。2.S1按鍵調(diào)節(jié)小時，S2按鍵調(diào)節(jié)分鐘。3.時分秒的顯示4.整點報時5.數(shù)碼管的顯示四仿真結(jié)果五硬件仿真結(jié)果 六、出租車計費系統(tǒng)的總體設(shè)計6.1 出租車計費系統(tǒng)理論設(shè)計本系統(tǒng)為出租車計費系統(tǒng)，有計費、計里程、復(fù)位、顯示等功能，當按reset復(fù)位鍵（S1）后開始重新計費和計里程數(shù)。起步價是8元/2公里，往后汽車每行使1公里計費增加1元。里程數(shù)由pulse脈沖控制，pulse脈沖每發(fā)生一次，公里數(shù)增加0.01km，脈沖增加100次，公里數(shù)增加1km，計費加1。6.2方案設(shè)計具體化本實驗要完成的任務(wù)就是設(shè)計一個簡單的出租車計費器，要求起步價是8元，開行2公里，以后1元/1公里。設(shè)計脈沖（pulse）信號，以0.01公里為單位進行程序編寫，脈沖pulse發(fā)生100次視為汽車行走了1公里。每當pulse上升時，進行計數(shù)信號count自增1，當count到達99時，就會在下一次判斷時進入里程數(shù)和計費數(shù)的增加，公里數(shù)每增加0.1km，公里數(shù)自增0.1公里，在兩公里以前，需要作出判斷，計費應(yīng)該保持8元起步價不變，當2公里以后，公里數(shù)每增加1km（每進一位），計費自增1元。另外用按鍵模塊S1來作為整個系統(tǒng)的復(fù)位按鈕，每復(fù)位一次，計費單元與記里程單元進行復(fù)位。計費單元money0=1000H，money1-3=0000H，kilometer0-3=0000H。顯示通過clk時鐘和信號move8控制數(shù)碼管的移位，clk每上升一次，move8移動一位，再用兩個case語句控制選段和輸出顯示。通過a輸送需要顯示的數(shù)據(jù)，通過b判斷是否需要需要輸出小數(shù)點。每當clk上升，控制數(shù)碼管的信號就會移動一位，再通過第一個case語句鎖定移動到的需要顯示的數(shù)碼管，然后通過第二個case語句將對應(yīng)數(shù)碼管上所需要顯示的值（money0-3，kilometre0-3）顯示在數(shù)碼管上，disp7-0分別對應(yīng)數(shù)碼管上的小數(shù)點、gfedcba。七、出租車計費系統(tǒng)的邏輯功能實現(xiàn)7.1 系統(tǒng)的總體框圖記里程顯示計費Pulse脈沖Clk時鐘出租車計費系統(tǒng)該系統(tǒng)由計費、記里程、脈沖、選段、顯示幾個部分組成，將系統(tǒng)寫入了一個進程中，在這一個進程中，計費和里程都由pulse脈沖來決定是否增加，顯示部分則有clk上升后的不斷掃描顯示，系統(tǒng)總體框圖如下：位選7.2 各模塊功能的實現(xiàn)7.2.1記里程模塊設(shè)計記里程模塊的核心為一個4位二進制數(shù)計數(shù)單元kilometer（0-3），最高可得到999.9km的距離。脈沖pulse每發(fā)生一次，認為汽車行駛了0.01km，進行計數(shù)信號count自增1，當count到達99時，即汽車行駛0.99km，就會在下一次判斷時進入里程數(shù)和計費數(shù)的增加，即kilometer0加1，kilometer0加1發(fā)生10次視為汽車行走了1公里，kilometer1 增加1,以此類推。以0.01公里為單位進行程序編寫的好處是，每一個計數(shù)單元kilometer清晰明了，滿9（即二進制1001）進位。在得到復(fù)位信號reset時，所有里程計數(shù)單元輸出0。根據(jù)讀入的位選信號sel選擇數(shù)碼管決定當前輸出的數(shù)值disp。7.2.2計費模塊設(shè)計因為在計費過程中只存在1元的計費情況，故計價精度精確到元，共有四個計數(shù)器。因此計價器的計數(shù)單元有四個二進制計數(shù)器money（0-3）。用按鍵模塊S1來作為整個系統(tǒng)的復(fù)位按鈕，每復(fù)位一次，Money0復(fù)位值為8，為價格的第一位計數(shù)；其余復(fù)位值為0。脈沖pulse發(fā)生100次（即計數(shù)信號count從0自增1至99時）視為汽車行走了1公里，計費單元money0增加1。在兩公里以前（kilometer12時），計費自增1元（money0+0001）。根據(jù)讀入的位選信號sel選擇數(shù)碼管決定當前輸出的數(shù)值disp。7.2.3顯示模塊設(shè)計在顯示模塊，clk時鐘信號沒發(fā)生一次， pulse發(fā)生100次，即行駛1km，計費增加1元，move8移動一次。用case選擇開啟哪一個數(shù)碼管（共8個）。通過a輸送需要顯示的數(shù)據(jù)，通過b判斷是否需要需要輸出小數(shù)點。只有里程的第二位即kilometer1需要小數(shù)點顯示。八、出租車計費系統(tǒng)的在VHDL語言中的實現(xiàn)8.1 計費記里程的功能實現(xiàn)1. reset=1復(fù)位時，各記里程單元（kilometer0-3）計費單元（money0-3）狀態(tài)。money0復(fù)位后為1000H即十進制數(shù) 8，其余均為0000H。2.脈沖信號pulse發(fā)生時，開始記里程，并判斷是否需要收費3.當里程數(shù)999.9時，所有記里程單元kilometer0-3清零8.2數(shù)碼管顯示的功能實現(xiàn)1. clk每上升一次，（pulse發(fā)生100次，即行駛1km）move8移動一次2.用case選擇開啟哪一個數(shù)碼管。通過a輸送需要顯示的數(shù)據(jù)，通過b判斷是否需要需要輸出小數(shù)點。3. 當需要顯示的是公里的第二位時（個位），需要小數(shù)點 4. 當需要顯示的是其他位數(shù)據(jù)時，不需要小數(shù)點九仿真結(jié)果1.全部引腳仿真結(jié)果2.clk周期為pulse周期的100倍。Pulse脈沖每上升一次，里程數(shù)加0.01km，100次后kilometer0加一，逢10進位。3.復(fù)位后，全部money0=8，其余全部為0。kilometer1每增加一，money0加1，money0加至9進位。十結(jié)論通過本周進行了EDA的課程設(shè)計，感受了VHDL語言編程的方法和技巧。 EDA是電子設(shè)計自動化（Electronic design Automation）的縮寫，是一門用途廣泛的學科，它以計算機為工具，在EDA平臺上用VHDL語言完成設(shè)計仿真下載，通過這門學科，我們可以把我們的思想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實，所以學好EDA這門課程是非常重要的。本次我的EDA課程設(shè)計題目為出租車計費器系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求能夠與現(xiàn)實生活中出組成上的計費器實現(xiàn)類似的簡易功能。真正的出租車計費系統(tǒng)出了根據(jù)里程數(shù)計費，還有停車等待時的計費，夜間行費用加倍等實際性問題。而由于我的能力有限，只能在兩天的時間完成最基本的根據(jù)距離計算費用的功能。如果以后條件和時間允許的情況下，希望可以在自己的努力下進一步完善這個課題。十一心得體會通過這個課題我