出租車計(jì)費(fèi)器EDA課件

南京理工大學(xué)EDA設(shè)計(jì)（II）實(shí)驗(yàn)報(bào)告作者:學(xué)號(hào)：學(xué)院（系）： 自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)： 自動(dòng)化標(biāo)題 出租車計(jì)費(fèi)器指導(dǎo)老師： 實(shí)驗(yàn)日期： 2015年9月TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1\o"CurrentDocument"系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 1\o"CurrentDocument"系統(tǒng)功能概述 1\o"CurrentDocument"系統(tǒng)總體組成結(jié)構(gòu) 2\o"CurrentDocument"3系統(tǒng)各模塊詳細(xì)設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"計(jì)時(shí)模塊 2\o"CurrentDocument"按鍵控制模塊 2\o"CurrentDocument"動(dòng)態(tài)顯示模塊 3\o"CurrentDocument"里程和車費(fèi)計(jì)算模塊 4我的部分 4\o"CurrentDocument"調(diào)試 5\o"CurrentDocument"系統(tǒng)仿真 5\o"CurrentDocument"系統(tǒng)實(shí)際驗(yàn)證 5\o"CurrentDocument"4.3調(diào)試過程中遇到的問題與解決方法 5\o"CurrentDocument"5總結(jié)與心得體會(huì) 6致謝 6參考文獻(xiàn) 7出租車計(jì)費(fèi)器1緒論EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation)的縮寫，發(fā)展于20世紀(jì)90年代。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。本次EDA設(shè)計(jì)使用MAX+plusII實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)并掌握VHDL硬件描述語(yǔ)言的基本語(yǔ)法以及設(shè)計(jì)方法和思想，將已學(xué)過的數(shù)字電子設(shè)計(jì)知識(shí)綜合運(yùn)用于電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，掌握運(yùn)用VHDL設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的流程和方法，加強(qiáng)和培養(yǎng)自己對(duì)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。綜合設(shè)計(jì)的任務(wù)是用一周的時(shí)間，在EDA軟件MAX+plusII上用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)完成一個(gè)電子技術(shù)綜合問題，小組成員分工，負(fù)責(zé)各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)，最后將各個(gè)模塊整合起來(lái)，連接整體電路，分配引腳，下載到實(shí)驗(yàn)班上進(jìn)行測(cè)試。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)出符合功能要求的的出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)，完成設(shè)計(jì)后使用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱下載驗(yàn)證。系統(tǒng)功能概述1、計(jì)費(fèi)功能：計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為按行駛里程收費(fèi)，起步價(jià)為11元，車行3公里后每公里1.4元，車停止時(shí)不計(jì)費(fèi)；2、實(shí)現(xiàn)模擬功能：能模擬汽車啟動(dòng)、暫停及停止?fàn)顟B(tài)；3、實(shí)現(xiàn)顯示功能：能在數(shù)碼管上顯示出公里數(shù)及總費(fèi)用。2.3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)整個(gè)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，其計(jì)時(shí)模塊負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)驗(yàn)板上的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分配，產(chǎn)生合適的計(jì)數(shù)脈沖，供里程計(jì)算模塊和車費(fèi)計(jì)算模塊的技術(shù)。而顯示模塊則將前兩者計(jì)算得到的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。開關(guān)控制模塊則接受實(shí)驗(yàn)板上的開關(guān)信號(hào)，模擬出租車的起停。3系統(tǒng)各模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)模塊計(jì)時(shí)模塊的時(shí)鐘源為試驗(yàn)箱的CP2時(shí)鐘，頻率為1024Hz，在VHDL中經(jīng)過計(jì)數(shù)十分頻得到模擬的出租車百米行駛計(jì)數(shù)時(shí)鐘。其計(jì)數(shù)的邏輯比較簡(jiǎn)單，不再詳細(xì)列出。按鍵控制模塊在按鍵控制模塊中我們引入了兩個(gè)撥碼開關(guān)K1和K2,其中K1是啟動(dòng)和停止開關(guān)，K2是暫停開關(guān)，兩個(gè)按鍵向上撥邏輯值均為1，向下?lián)苓壿嬛稻鶠?。為了方便控制，我們引入了state這個(gè)兩位的二進(jìn)制變量，用它的值來(lái)標(biāo)記出租車的不同狀態(tài)，其控制邏輯如下：鍵值邏輯結(jié)果K1=1，K2=1出租車處在停止?fàn)顟B(tài)，但此次載客未結(jié)束，state=”00”K1=1，K2=0出租車處于載客運(yùn)行計(jì)費(fèi)狀態(tài)，state-"11”2K1=0,K2任出租車處于載客結(jié)束的停止?fàn)顟B(tài)，*意state=“01“或“10”(本設(shè)計(jì)里默認(rèn)為01)按鍵控制模塊程序如下：control:PROCESS(start,pause)beginif(start='0')thenstate<="01";elsif(pause='1')thenstate<="00";elsif(pause='0')thenstate<="11";endif;endPROCESS;動(dòng)態(tài)顯示模塊由于此系統(tǒng)要用到實(shí)驗(yàn)板上的8個(gè)數(shù)碼管，且每個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字都不相同，所以不能采用靜態(tài)顯示而必須使用動(dòng)態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示即依次向每位數(shù)碼管同時(shí)送出字形碼和相應(yīng)的位選，位與位之間利用延時(shí)程序進(jìn)行延時(shí)，當(dāng)延時(shí)程序非常短時(shí)，由于發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，此時(shí)我們的人眼就分辨不出位與位之間有延時(shí)存在(人眼視覺暫留時(shí)間為0.05-0.2秒，延時(shí)程序應(yīng)當(dāng)根據(jù)這個(gè)范圍來(lái)調(diào)整)，感覺各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。此處用系統(tǒng)時(shí)鐘1024Hz來(lái)掃描數(shù)碼管，取得了不錯(cuò)的效果。該模塊程序如下，后面tmp1為其它值時(shí)，各種情況與其值為0時(shí)相似，未有 列出：PROCESS(clk)variabletmp1,tmp2:integerrange0to10;BEGINif(clk'eventandclk='1')thentmp1:=tmp1+1;if(tmp1>=8)thentmp1:=0;endif;casetmp1iswhen0=>sel<="00000001”;tmp2:=CONV」NTEGER(fee_tenth);casetmp2iswhen0=>data<="11111100”;when1=>data<="01100000”;when2=>data<="11011010”;when3=>data<="11110010”;when4=>data<="01100110”;when5=>data<="10110110”;when6=>data<="10111110”;when7=>data<="11100000”;when8=>data<="11111110”;when9=>data<="11110110”;whenothers=>null;endcase;里程和車費(fèi)計(jì)算模塊在里程和車費(fèi)計(jì)算模塊中，只需要完成一個(gè)工作一一計(jì)數(shù)。里程的計(jì)算與之前所做數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)沒有什么本質(zhì)區(qū)別，由于每個(gè)時(shí)鐘上升沿只要在原里程的基礎(chǔ)上加0.1，故計(jì)算的邏輯就是從低位（十分位）到高位（百位）層層判斷，每次加“1"，滿‘9’歸零即可。而對(duì)于車費(fèi)的計(jì)算，還需要對(duì)邏輯進(jìn)行如下調(diào)整：1.由于里程數(shù)小于3公里的情況下，車費(fèi)要保持11元不變，這一要求可以用if語(yǔ)句進(jìn)行限制;2.車費(fèi)的計(jì)算是每100公里1.4元，故在里程大于3公里的情況下每接受到計(jì)時(shí)模塊時(shí)鐘上升沿就要在原有車費(fèi)基礎(chǔ)上加1.4即可。我的部分詳細(xì)介紹在本次綜合設(shè)計(jì)中，我負(fù)責(zé)的是動(dòng)態(tài)顯示模塊，之前的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)做過類似的顯示程序，我在自己編寫的時(shí)候參照該模塊進(jìn)行了一定的調(diào)整。對(duì)每一位進(jìn)行位選后分別顯示前端傳送過來(lái)的數(shù)據(jù)，每一位只要顯示0到9,原本打算使用選擇循環(huán)方法顯示，但經(jīng)嘗試后出現(xiàn)了問題不能得到合理解決，故最終在與本組周珅宇同學(xué)商定后，由其整合為最終程序的分段式對(duì)每一位進(jìn)行顯示，隨程序段較長(zhǎng)，但不易出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。4系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)仿真我們將程序整合在一起，并未進(jìn)行仿真校驗(yàn)，而是直接下載到實(shí)驗(yàn)箱上驗(yàn)證。系統(tǒng)實(shí)際驗(yàn)證將程序整合完成以后，我們進(jìn)行了編譯與調(diào)試，多次修改完善，然后對(duì)照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行管腳分配。在多次修改嘗試后，最終在試驗(yàn)箱上成功完成了出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)了計(jì)費(fèi)功能、模擬功能和顯示功能，即實(shí)現(xiàn)了開始時(shí)制定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。調(diào)試過程中遇到的問題與解決方法數(shù)碼管顯示問題在進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)時(shí)我們發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示不能按照我們預(yù)先的設(shè)想，隨后我們利用資料對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)碼管進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中數(shù)碼管采用的是靜態(tài)顯示，由于本系統(tǒng)中數(shù)碼管各位需要顯示不同的數(shù)字，最后我們選定了動(dòng)態(tài)掃描顯示的方法，問題得到了解決。取模運(yùn)算問題在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中期，我們本準(zhǔn)備采用公式計(jì)算的方法來(lái)得到車費(fèi)，即將里程數(shù)的各位(mile_tenth,mile_unit,mile_decade,mile_hp)通過函數(shù)CON_INTEGER()A8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為整型數(shù)，然后對(duì)各位加權(quán)求和得到整型數(shù)表示的里程數(shù)，從而將其帶入公式后，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)車費(fèi)，再在用函數(shù)REM()分離出車費(fèi)的各位，分別顯示。然而在實(shí)際編程中我們發(fā)現(xiàn)，使用REM()函數(shù)需要添加頭文件IEEE.NUMERIC_STD。在QUARTUSII編譯環(huán)境下可以成功添加并編譯，然而在MAX+PLUSII下卻缺少這個(gè)頭文件，多次嘗試添加失敗后，我們放棄了計(jì)算法，采用另外的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示目的，即改為采用每次加1.4元的方法實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)，最終取得了成功。調(diào)試中的問題針對(duì)器件的引腳配置不能馬虎，否則在下載到實(shí)驗(yàn)箱上時(shí)會(huì)出現(xiàn)顯示位的錯(cuò)亂，在實(shí)際調(diào)試中我們便遇到了這樣的問題，隨后進(jìn)行了分析糾正。5總結(jié)與心得體會(huì)本次實(shí)驗(yàn)我初次接觸了VHDL語(yǔ)言，了解了其基本語(yǔ)法以及設(shè)計(jì)方法和思想。在經(jīng)過兩次基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的鍛煉之后，我已經(jīng)基本上熟悉了整個(gè)MAX+plusII實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行簡(jiǎn)單的操作設(shè)計(jì)。在綜合設(shè)計(jì)中，我主要是負(fù)責(zé)了動(dòng)態(tài)掃面顯示方面的設(shè)計(jì)工作，其原理與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的顯示方法相同，故在理解原程序的基礎(chǔ)上我對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，并最終由周珅宇同學(xué)對(duì)其進(jìn)行整合用于總的程序中去。經(jīng)過本次實(shí)驗(yàn)，鍛煉了我的操作能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，對(duì)于課堂知識(shí)進(jìn)行了再一次的鞏固，同時(shí)接觸到