数电课程设计：出租车计价器

湖南大学电气与信息工程学院本科生课程设计课程：数电课程设计题目：出租车计价器专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：时间：2015年6 月指导教师：一、基本功能及要求1、基本功能:实现计程车的计价器功能。

一方面实现基本功能，包括在行程中满足2公里以内计起步价6 元，以后在车行2公里后且10公里以内再按1.8元/公里，10公里以后按2.2元/公里计费；处于等待的状态下满足5 分钟以内不计价，以后以2元/分计费。

另一方面多功能的实现，计价器可以显示总费用，总里程数和总乘车时间等等。

设计的主要技术指标：1、计价范围： 0～999.0元计价最小单位： 0.1元。

2、计程范围： 0～99公里计价最小单位： 1公里。

3、计时范围： 59分59秒计时最小单位： 1秒（<1小时）2、要求实现模拟功能：能模拟汽车启动、停止等状态。

当汽车行驶时模拟车轮转动以计算行车里程数，当汽车停止时可以计时以计算停车时间过长产生的费用，从而计算出最终的乘车费用。

二、系统模块划分1、计费模块CP1端输入的脉冲信号经系统内部分频后作为模拟行车里程信号。

CP2端输入脉冲信号进系统内部分频后作为行车时间信号。

RR为复位信号。

RR=‘1’时计价器清零。

RSTN为计价器开关。

CASH[15…0]、MILES[15…0]、TIMES[15…0]端分别输出乘车费用，行车里程，行车总时间，它们都是用16位2进制BCD码表示。

2、LCD显示模块BUSY：控制器忙信号，数据未显示稳定时BUSY=1，反之为0。

CASHH[7…0] CASHL[7…0] ：乘车费用16位2进制BCD码的高8位数据和低八位数据。

MILEH[7…0] MILEL[7…0] : 行车里程16位2进制BCD码的高8位数据和低八位数据。

CPIN ：输入工作时钟信号。

R ： LCD显示开关。

TMH[7…0] TML[7…0] ：行车时间16位2进制BCD码的高8位数据和低八位数据。

ADDR[3…0]：字符在LCD屏幕上的地址（共两行，每行16个字符）ADDR=“0000”~“1111”对应每行的第0~15个字符。

CLK：控制器工作时钟，上升沿有效。

DATA [7…0] ：ASCII码数据总线。

OUTLINE：LCD1602屏幕上的行选择信号，LINE=0时数据在第一行显示，LINE=1时数据在第二行显示。

RST：复位信号，高电平有效。

STORBE：数据输入有效使能，高电平有效。

3、LCD控制模块CLK：控制器工作时钟，上升沿有效RST：复位信号，高电平有效DATA[7..0]：ASCII码数据总线ADDR[3..0]：字符在LCD屏幕上的地址（共两行，每行16个字符）ADDR=“0000”~“1111”对应每行的第0~15个字符LINE： LCD1602屏幕上的行选择信号，LINE=0时数据在第一行显示，LINE=1时数据在第二行显示BUSY：控制器忙信号，数据未显示稳定时BUSY=1；反之为0 STROBE：数据输入有效使能，高电平有效LCD显示器接口：LCD_E：LCD显示器使能LCD_RW：LCD读写方向控制LCD_RS：LCD命令，数据选择LCD_DATA_TRI：LCD数据高阻态控制LCD_DATAO：LCD数据输出总线LCD_DATAI：LCD数据输入总线三、源程序1、计费模块程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity JFQZMK isport (CP1 ,CP2,RR,RSTN: IN STD_LOGIC;MILES,CASH,TIMES: OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0));end JFQZMK ;architecture JFQLL of JFQZMK isSIGNAL CASHOUT:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);--由CASHTIME&CASHMILE组成--十个十米记为0.1KM的SIGNAL(模拟轮子转一圈走十米）SIGNAL CT:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);SIGNAL CP3:STD_LOGIC;--十个0.1KM脉冲记为1KM的SIGNALSIGNAL T:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);SIGNAL CP:STD_LOGIC;--时间计数及分频的SIGANALSIGNAL COUNTER_REG : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);SIGNAL COUNTER :STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);SIGNAL TIMESOUT:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);SIGNAL CLK:STD_LOGIC;--里程计算部分的SIGNALSIGNAL MILESOUT: STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);--行车计费部分的SIGNALSIGNAL CASHL: STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);SIGNAL CASHH: STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);SIGNAL CASHMILE: STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);--停车计费部分的SIGNALSIGNAL COST : STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);SIGNAL CV: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL CASHTIME: STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);--将16位二进制价格转换到BCD码FUNCTION CONVERT(AA:STD_LOGIC_VECTOR) RETURN STD_LOGIC_VECTOR IS VARIABLE AN:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);VARIABLE S:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);BEGINAN:=X"0000";S:=X"0000";FOR N IN 0 TO 15 LOOPIF AA(N)='1' THENCASE N ISWHEN 0 => AN:=X"0001";WHEN 1 => AN:=X"0002";WHEN 2 => AN:=X"0004";WHEN 3 => AN:=X"0008";WHEN 4 => AN:=X"0016";WHEN 5 => AN:=X"0032";WHEN 6 => AN:=X"0064";WHEN 7 => AN:=X"0128";WHEN 8 => AN:=X"0256";WHEN 9 => AN:=X"0512";WHEN 10 => AN:=X"1024";WHEN 11 => AN:=X"2048";WHEN 12 => AN:=X"4096";WHEN 13 => AN:=X"8192";WHEN OTHERS => AN:=X"0000";END CASE;IF (("0" & S(3 d ownto 0)) + ("0" & AN(3 DOWNTO 0)))>"01001" THENS(3 DOWNTO 0):=S(3 DOWNTO 0)+AN(3 DOWNTO 0)+"0110"; --如果相加大于9加6来调整，S(15 DOWNTO 4):=S(15 DOWNTO 4)+X"001";ELSES(3 DOWNTO 0):=S(3 DOWNTO 0)+AN(3 DOWNTO 0);END IF;IF (("0" & S(7 DOWNTO 4)) + ("0" & AN(7 DOWNTO 4)))>"01001" THENS(7 DOWNTO 4):=S(7 DOWNTO 4)+AN(7 DOWNTO 4)+"0110";S(15 DOWNTO 8):=S(15 DOWNTO 8)+X"01";ELSES(7 DOWNTO 4):=S(7 DOWNTO 4)+AN(7 DOWNTO 4);END IF;IF (("0" & S(11 DOWNTO 8)) + ("0" & AN(11 DOWNTO 8)))>"01001" THENS(11 DOWNTO 8):=S(11 DOWNTO 8)+AN(11 DOWNTO 8)+"0110";S(15 DOWNTO 12):=S(15 DOWNTO 12)+X"1";ELSES(11 DOWNTO 8):=S(11 DOWNTO 8)+AN(11 DOWNTO 8);END IF;S(15 DOWNTO 12):=S(15 DOWNTO 12)+AN(15 DOWNTO 12);END IF;END LOOP;RETURN S;END FUNCTION;BEGIN--10个脉冲记为0.1KM的实现PROCESS(CP1,RR) --CP1,RR INPUT SIGNALBEGINIF RR='1' THENCT<=X"0000";ELSIF CP1='1' AND CP1'EVENT THENIF CT="0000000000001001" THENCT<=X"0000";CP3<='1';ELSECP3<='0';CT<=CT+"0000000000000001";END IF;END IF;--分频，每个CP1脉冲就是轮子转一圈，记十个脉冲为0.1km为新信号CP3 END PROCESS;--10个0.1KM脉冲记为1KM的实现PROCESS(CP3,RR)BEGINIF RR='1' THENT<=X"0000";ELSIF CP3='1' AND CP3'EVENT THENIF T="0000000000001001" THENT<=X"0000";CP<='1';ELSECP<='0';T<=T+"0000000000000001";END IF;END IF;END PROCESS;--将时间脉冲分频PROCESS(CP2,RR)BEGINIF RR='1' THENCOUNTER_REG<="00000001101111111111111111111111";--X"989680"; --仿真时设为2COUNTER <= X"00000000";CLK<='0';ELSEIF CP2='1' AND CP2 'EVENT THENIF COUNTER>=COUNTER_REG THENCOUNTER<=X"00000000";CLK<=NOT CLK;ELSECOUNTER<=COUNTER+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;--时间计数的实现PROCESS(CLK,RR)VARIABLE TIMESOUT_I:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);BEGINIF RR='1' THENTIMESOUT<=X"0000";TIMESOUT_I:=X"0000";ELSIF CLK='1' AND CLK'EVENT THENIF TIMESOUT_I(15 DOWNTO 0)="1001100110011001" THEN --16位二进制数转BCD码TIMESOUT_I:=X"0000";ELSEIF TIMESOUT_I(11 DOWNTO 0)="100101011001" THEN --超过9小时59分钟TIMESOUT_I(11 DOWNTO 0):="000000000000";TIMESOUT_I:=TIMESOUT_I+"0001000000000000";ELSEIF TIMESOUT_I(7 DOWNTO 0)="01011001" THEN --超过59分钟TIMESOUT_I(7 DOWNTO 0):="00000000";TIMESOUT_I:=TIMESOUT_I+"0000000100000000";ELSEIF TIMESOUT_I(3 DOWNTO 0)="1001" THENTIMESOUT_I(3 DOWNTO 0):="0000";TIMESOUT_I:=TIMESOUT_I+"0000000000010000";ELSETIMESOUT_I:=TIMESOUT_I+"0000000000000001";END IF;END IF;END IF;END IF;TIMESOUT<=TIMESOUT_I;END IF; --16位二进制数转BCD码END PROCESS;--里程计算部分PROCESS(CP3,RR)VARIABLE MILESOUT_I:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);BEGINIF RR='1' THENMILESOUT<=X"0000";MILESOUT_I:=X"0000";ELSIF CP3='1' AND CP3'EVENT THENIF MILESOUT_I(15 DOWNTO 0)="1001100110011001" THEN--16位二进制数转BCD码MILESOUT_I:=X"0000";ELSEIF MILESOUT_I(11 DOWNTO 0)="100110011001" THENMILESOUT_I(11 DOWNTO 0):="000000000000";MILESOUT_I:=MILESOUT+"0001000000000000";ELSEIF MILESOUT_I(7 DOWNTO 0)="10011001" THENMILESOUT_I(7 DOWNTO 0):="00000000";MILESOUT_I:=MILESOUT_I+"0000000100000000";ELSEIF MILESOUT_I(3 DOWNTO 0)="1001" THENMILESOUT_I(3 DOWNTO 0):="0000";MILESOUT_I:=MILESOUT_I+"0000000000010000";ELSEMILESOUT_I:=MILESOUT_I+"0000000000000001";END IF;END IF;END IF;END IF; --16位二进制数转BCD码MILESOUT<=MILESOUT_I;END IF;END PROCESS;--行车计费部分PROCESS(MILESOUT,RR)BEGINIF RR='1' THENCASHL<=X"0000";ELSIF MILESOUT <"0000000000100000" THEN --里程小于2.0公里CASHL<="0000000000111100"; --金额赋值6.0元，非BCD码ELSECASHL<="0000000000111100";END IF;END PROCESS;PROCESS(MILESOUT,CP,RR)BEGINIF RR='1' THENCASHH<=X"0000";ELSIF CP='1' AND CP'EVENT THENIF MILESOUT <"0000000011000000" THENCASHH<=X"0000"; --行程<=6.0公里，不额外收费ELSIF MILESOUT <"0000000100000000" THENCASHH<=CASHH+"0000000000010010";--行程<=10公里,1.8元/公里ELSECASHH<=CASHH+"0000000000010110";--行程>10公里,2.2元/公里END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CASHH,CASHL,RR)BEGINIF RR='1' THENCASHMILE<=X"0000";ELSECASHMILE<=CASHH+CASHL;END IF;END PROCESS;--停车计费部分PROCESS(MILESOUT,CLK,RR)BEGINIF RR='1' THENCOST<=X"0000";CV<=X"00";CASHTIME<=X"0000";--cost存里程数，若实时里程数与cost相等，说明停车ELSIF CLK='1' AND CLK 'EVENT THENIF COST/=MILESOUT THENCV<="00000000";ELSIF CV="00000101" THENCASHTIME<=CASHTIME+"0000000000100000";--停车超过5分钟,每等一分钟2元ELSECV<=CV+"00000001";END IF;COST<=MILESOUT;END IF;END PROCESS;--计价部分PROCESS(CASHTIME,CASHMILE,RR)VARIABLE CASHOUT_I:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);BEGINIF RR='1' THENCASHOUT_I:=X"0000";ELSECASHOUT_I:=CONVERT(CASHTIME+CASHMILE);END IF;CASHOUT<=CASHOUT_I;END PROCESS;--输出部分PROCESS(MILESOUT,CASHOUT,TIMESOUT)BEGINMILES<=MILESOUT;CASH<=CASHOUT;TIMES<=TIMESOUT;END PROCESS;END JFQLL;2、LCD显示模块程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity JFQLCD isport (CPIN,R,BUSY :IN STD_LOGIC;TMH,TML,MILEH,MILEL,CASHH,CASHL :IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);CLK,RST,STROBE,OUTLINE : OUT STD_LOGIC;DATA : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);ADDR : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));end JFQLCD;architecture JFQ of JFQLCD isTYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3,S4);SIGNAL S: STATES;SIGNAL LCDPT : INTEGER RANGE 0 TO 23;SIGNAL CPCT : INTEGER RANGE 0 TO 65535;SIGNAL CP: STD_LOGIC;beginPROCESS(CPIN,R)BEGINCLK<=CPIN;IF R='1' THENCPCT<=65535;ELSIF CPIN='1' AND CPIN 'EVENT THEN IF CPCT=0 THENCPCT<=65535;CP<=NOT CP;ELSECPCT<=CPCT-1;END IF;END IF;END PROCESS;--分频延时PROCESS(CP,R)BEGINIF R='1' THENS<=S0;LCDPT<=0;RST<='1';ELSIF CP='1' AND CP 'EVENT THENCASE S ISWHEN S0=> S<=S1;LCDPT<=0;RST<='1';WHEN S1=> RST<='0';STROBE<='0';IF BUSY='0' THENLCDPT<=LCDPT+1;IF LCDPT=10 THENS<=S3;ELSES<=S2;END IF;END IF;WHEN S2=> S<=S1;STROBE<='1';WHEN S3=> STROBE<='0';IF BUSY='0' THENIF LCDPT=23 THENLCDPT<=10;ELSELCDPT<=LCDPT+1;END IF;S<=S4;END IF;WHEN S4=> STROBE<='1';S<=S3;WHEN OTHERS=> NULL;END CASE;END IF;END PROCESS;PROCESS(LCDPT,TMH,TML,CASHH,CASHL,MILEH,MILEL)BEGINCASE LCDPT ISWHEN 0 => NULL;WHEN 1=> DATA<="00111010";ADDR<="0011";OUTLINE<='0'; --: WHEN 2=> DATA<="00101110";ADDR<="1011";OUTLINE<='0'; --. WHEN 3=> DATA<="01001011";ADDR<="1101";OUTLINE<='0'; --K WHEN 4=> DATA<="01101101";ADDR<="1110";OUTLINE<='0'; --m WHEN 5=> DATA<="01000011";ADDR<="0010";OUTLINE<='1'; --C WHEN 6=> DATA<="01000001";ADDR<="0011";OUTLINE<='1'; --A WHEN 7=> DATA<="01010011";ADDR<="0100";OUTLINE<='1'; --S WHEN 8=> DATA<="01001000";ADDR<="0101";OUTLINE<='1'; --H WHEN 9=> DATA<="00111010";ADDR<="0110";OUTLINE<='1'; --: WHEN 10=> DATA<="00101110";ADDR<="1011";OUTLINE<='1'; --.--LCDPT=7~22 显示FS1~FS8--LCDPT=23~25 显示ZB/TMWHEN 11=>DATA<="0011"&TMH(7 DOWNTO 4);ADDR<="0001";OUTLINE<='0'; WHEN 12=>DATA<="0011"&TMH(3 DOWNTO 0);ADDR<="0010";OUTLINE<='0'; WHEN 13=>DATA<="0011"&TML(7 DOWNTO 4);ADDR<="0100";OUTLINE<='0'; WHEN 14=>DATA<="0011"&TML(3 DOWNTO 0);ADDR<="0101";OUTLINE<='0'; WHEN 15=>DATA<="0011"&MILEH(7 DOWNTO 4);ADDR<="1000";OUTLINE<='0';WHEN 16=>DATA<="0011"&MILEH(3 DOWNTO 0);ADDR<="1001";OUTLINE<='0';WHEN 17=>DATA<="0011"&MILEL(7 DOWNTO 4);ADDR<="1010";OUTLINE<='0';WHEN 18=>DATA<="0011"&MILEL(3 DOWNTO 0);ADDR<="1100";OUTLINE<='0';WHEN 19=>DATA<="00100000";ADDR<="0111";OUTLINE<='1';WHEN 20=>DATA<="0011"&CASHH(7 DOWNTO 4);ADDR<="1000";OUTLINE<='1';WHEN 21=>DATA<="0011"&CASHH(3 DOWNTO 0);ADDR<="1001";OUTLINE<='1';WHEN 22=>DATA<="0011"&CASHL(7 DOWNTO 4);ADDR<="1010";OUTLINE<='1';WHEN 23=>DATA<="0011"&CASHL(3 DOWNTO 0);ADDR<="1100";OUTLINE<='1';WHEN OTHERS=> NULL;END CASE;END PROCESS;END JFQ;四、原理图五、心得体会课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。