基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计
基于FPGA的出租车计价器设计
郑州交通职业学院《CPLD/FPGA应用》课程设计报告课程设计题目：基于FPGA的出租车计价器设计所属系别信息工程系专业班级 11大专电子信息工程技术1班姓名 XXXX学号 XXX指导教师 XXX撰写日期 2012 年 6 月一、设计任务与要求1、本课题要求设计车租车自动计价器，能基本实现自动计价的功能2、本出租车计价器的计费系统：行程3公里内，且等待累计时间2分钟内，起步费为10元；3公里外以每公里1.6元计费，等待累计时间2分钟外以每分钟1.5元计费。
并能显示行驶公里数、等待累计时间、总费用。
设计的主要技术指标如下：①、计价范围：0～999.9元 计价分辨率：0.1元 ②、计程范围：0～99公里 计程分辨率：1公里 ③、计时范围：0～59分 计时分辨率：1分二、方案设计与论证出租车的一般计费过程为：出租车载客后，启动计费器，整个系统开始运行，里程计数器从0开始计数，费用计数器从9开始计算；出租车载客中途等待，等待时间计数器从0开始计数。
最后根据行驶里程或停止等待的时间的计费标准计费。
出租车到达目的地停止后，停止计费器，显示总费用。
根据出租车计费器的工作过程，本系统采用分层次、分模块的方式设计，其FPGA 内部具体框图如下所示。
(1) 分频模块：分频模块是其它模块的基础，输入时钟选为32Hz ，分频后的时钟频率为1Hz,为后续模块提供基本时钟。
车费 计数 模块等 待 时 间译 码 模 块输 出 控制 模块里程 计数 模块分 频器 输入信号(2)等待时间模块：该模块针对乘客确认下车前的等待而言，比如堵车、中途下车的情况，通过1Hz脉冲计数，每一分钟计时加一，最大计时时间显示为99分钟。
(3)路程模块：该模块是对车辆行驶路程进行计数，以1Hz时钟为基础，检测行程脉冲，路程模块中有内部变量来判断路程，当大于3公里、20公里时，分别有相应的使能信号对此作出记录，最大路程显示为99公里。
(4)计费模块：该模块是基于等待时间模块和路程模块对费用进行控制的。
课程设计——基于FPGA的出租车计价器设计1
××大学××学院××课程设计基于FPGA的出租车计价器设计学生姓名学号所在系专业名称班级指导教师成绩××大学××学院二○一一年六月摘要：本文介绍了一个以Altera公司的CycloneII可编程逻辑芯片EP2C5T144C8为控制核心、运用VHDL硬件描述语言附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。
本设计论文主要介绍了出租车计费器系统的组成及工作原理，简述了在EDA平台上用单片FPGA器件构成该数字系统的设计思想和实现过程。
同时，详细论述了人机交互驱动模块、驱动模块、计程模块、计费模块、译码动态扫描模块等的设计方法与技巧。
利用FPGA芯片实现一些功能较复杂的电子产品设计，不仅可以增加系统设计的灵活性，利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。
同时，在进行SOPC设计的时候，我们可以自由调用NIOS资源模块构建软核，从而减小了系统的功耗，实现产品的强大功能。
关键字：FPGA,VHDL,EP2C5T144C8,SOPCAbstract:Th is paper introduces a Altera company to CycloneII programmable logic chips EP2C5T144C8 as control core, useing VHDL hardware description language add a certain peripheral circuit of the message accounting device system of a taxi. This design paper mainly introduced the message accounting device taxi system composition and working principle, this paper expounds on the platform in EDA using single pill FPGA components, the digital system design thought and the implementation process. At the same time, discusses the human-computer interaction driver modules, driving module, taxi module, billing module, decode dynamic scanning module design methods and skills. Use the FPGA chip realize some function is more complex electronic product design, not only can increase the flexibility of the system design, use it for product development, not only the low cost, short cycle, high reliability, and with full intellectual property rights. Meanwhile, during the SOPC design, we can free calls NIOS resource module building soft nuclear, thus reduce power consumption, realizing products of the system of the powerful features.Key words: FPGA,VHDL，EP2C5T144C8，SOPC目录前言1．系统功能软件介绍 (1)1.1 QuartusII软件介绍 (1)1.2 FPGA芯片介绍 (1)1.3 硬件描述语言介绍 (2)2．总体方案设计 (3)2.1 系统框图 (4)2.2 基于MCU的出租车计费器 (4)2.3 基于FPGA的出租车计费器 (5)2.4 总体设计方案 (5)3．单个模块设计 (6)3.1 人机交互驱动模块 (6)3.1.1人机交互模块 (6)3.1.2人机交互模块仿真 (7)3.2 4x4矩阵键盘驱动模块设计 (7)3.2.1 4x4矩阵键盘模块 (8)3.2.2 4x4矩阵键盘仿真图 (7)3.3 二进制BIN转换成BDC(10进制)模块 (9)3.4 FILTER驱动模块设计 (9)3.5 PLS模块驱动设计 (10)3.5.1 PLS模块设计 (10)3.5.2 PLS模块设计仿真图 (11)3.6 出租车控制驱动模块设计 (11)3.7 顶层模块 (12)4．系统功能 ............................ 错误！未定义书签。
基于FPGA的出租车计费器设计.
湖南工程学院课程设计课程名称嵌入式系统课题名称基于CPLD的出租车计费器专业电子信息工程班级电子信息学号201213020113姓名魏震洲指导教师林愿2015年12月20日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：嵌入式系统题目：基于CPLD的出租车计费器专业班级：电子信息学生姓名：魏震洲指导老师：林愿审批：任务书下达日期 2015 年12 月 1日设计完成日期 2015 年 12月 15日目录摘要 (1)Abstract ......................... 错误！未定义书签。
引言 (2)1.概述 (2)2.总体设计 (3)2.1设计要求 (3)2.2基本的原理方框图 (4)2.3 开发环境 (4)3.软件设计 (4)3.1总体设计 (4)3.2 各模块设计 (5)4.结果仿真 (11)4.1编译 (11)4.2管脚配置 (11)4.3程序下载 (12)5.硬件电路 (13)6. 系统使用说明 (13)结束语 (14)参考文献 (14)致谢............................. 错误！未定义书签。
附录.. (15)基于CPLD的出租车计费器摘要：本文借助QuartusⅡ9.0软件，基于大规模可编程逻辑器件FPGA，利用Verilog HDL语言，进行出租车计费器设计。
该出租车计费系统包括计数器分频模块、数码管分频模块、计程模块、计时模块、计费模块、控制模块、数码管显示模块和顶层主控模块共八大部分；分起步、里程、等待三个阶段。
该出租车计费器能够自行设定计费标准，借助CycloneⅡ系列EP20C8Q208C8N芯片的FPGA开发板，进行功能仿真，并且利用外围电路和开发板的结合，能够进行相应的硬件测试。
测试结果由2片4个相连的7段共阳极数码管驱动电路来显示。
关键词：出租车计费器；QuartusⅡ9.0软件；Verilog HDL语言；FPGA开发板引言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，用户不仅要求计费器性能稳定、计费准确；同时还要求其具有计价标准的灵活设定、营运额统计、密码设定等功能。
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计一、项目背景出租车计程计费器是出租车行业的重要设备，它可以根据行驶里程和时间自动计算乘客的费用。
传统的计程计费器通常是基于单片机或嵌入式系统来实现的，但是随着FPGA技术的发展，利用FPGA来实现计程计费器也成为一种新的选择。
FPGA具有运算速度快、可编程性强的特点，可以有效地提高计程计费器的性能和灵活性。
本项目将设计基于FPGA的出租车计程计费器，并将其作为教学实践项目，以帮助学生掌握FPGA的应用技术和计程计费器的工作原理。
二、项目目标1. 理解出租车计程计费器的工作原理和需求；2. 掌握FPGA的基本原理和应用方法；3. 设计并实现基于FPGA的出租车计程计费器原型。
三、项目内容1. 出租车计程计费器的工作原理出租车计程计费器通常需要实现以下功能：- 实时采集车辆的行驶里程和行驶时间；- 根据里程和时间计算乘客的费用；- 显示乘客的费用信息。
2. FPGA的基本原理和应用方法FPGA是一种可编程的逻辑器件，它由大量的可编程逻辑单元和存储单元组成，可以根据用户的需要编程实现各种数字逻辑功能。
FPGA的设计通常包括以下几个步骤：- 确定设计功能和性能需求；- 采用硬件描述语言（如Verilog、VHDL）进行逻辑设计；- 进行逻辑综合和布局布线；- 下载到FPGA芯片中进行验证和调试。
基于以上内容，学生将分为以下几个阶段进行项目设计和实现：第一阶段：学习出租车计程计费器的工作原理和需求，了解FPGA的基本原理和应用方法。
第二阶段：进行计程计费器的逻辑设计，包括行驶里程和行驶时间的实时采集、费用的计算和显示。
第三阶段：进行计程计费器的逻辑综合和布局布线，生成FPGA的配置文件。
第四阶段：将配置文件下载到FPGA芯片中进行验证和调试，完成基于FPGA的出租车计程计费器原型的设计和实现。
四、教学方案为了帮助学生顺利完成基于FPGA的出租车计程计费器项目，可以采取以下教学方案：1. 确定项目的实践环境和硬件平台，提供FPGA开发板和相关的软件工具；2. 组织相关理论课程和实验课程，介绍出租车计程计费器的工作原理和需求，讲解FPGA的基本原理和应用方法；3. 指导学生进行项目的逻辑设计、综合布局和验证调试，提供必要的技术支持和指导；4. 完成项目的设计和实现后，组织学生进行成果展示和总结，评选出优秀的作品并给予奖励。
基于FPGA的出租车计费器课程设计程序
设计题目：出租车计费器一、设计实验条件QuartusII7.2二、设计目标1.实现计费功能。
按行驶里程计费，起步价为6.00元，并在车行驶3km后按1.2元/km计费，当计费器达到或超过20元时，每千米加收50%的车费，车停止和暂停时不计费；2.现场模拟汽车的起动、停止、暂停和换挡等状态；3.设计数码管动态扫描电路，将车费和路程显示出来，各有两位小数。
三、设计报告的内容1.前言伴随中国经济的腾飞，城市化的进程也随之加快。
虽然人们出行的选择趋于多样化，但是出租车作为一种重要的交通工具，也为很多人作为出行的选择。
大城市里出租车已经相当普及，但是在中小城市出租车依然处于快速发展的阶段。
出租车的计费方式也在发生变化，由只能显示里程的方式变为现在的自主计费和打印发票及语音提示的智能化方式；根据出租车行业的发展需求，国内许多生产厂商也制造出不同类型的计价器，传统的出租车计费器经过十几年的使用，在稳定性，成本等方面都具有一定的优势。
利用FPGA设计出满足出租车不同计费需求的计费器，去满足当地出租车的计费需求。
这个课题在实现计费功能的同时，也解决了传统出租车计费器系统的不足。
出租车的需求不断的增大，因此，出租车计费器的需求也将不断增大，计程车的服务也显得越来越重要，因此出租车计费器也就应运而生了。
2.设计主体（1）设计原理：假设出租车有启动键、停止键、暂停键和档位键。
启动键为脉冲触发信号，当它为一个脉冲是，表示汽车已启动，并根据车速的选择和基本车速发出相应频率的脉冲（计费脉冲）实现车费和路程的计数，同时车费显示起步价；当停止键为高电平时，表示汽车熄火，同时停止发出脉冲，此时车费和路程计数清零；当暂停键为高电平时，表示汽车暂停并停止发出脉冲，此时车费和路程计数暂停；档位键用来改变车速，不同档位对应着不同的车速，同时路程计数的速度也不同。
出租车计费器可分为两大模块，即控制模块和译码显示模块，系统框图如图1所示，控制模块实现了计费和路程的技术，并且通过不同的档位控制车速。
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计一、项目背景介绍随着出租车的普及，计程计费器作为出租车必备的设备，主要用于计算乘客的乘车距离和费用，是一个重要的应用。
基于Field-Programmable Gate Array (FPGA)的出租车计程计费器项目，可以帮助学生在实际项目中掌握FPGA系统设计、数字电子技术、计费算法等知识，提高学生的实践能力和创新能力。
二、项目教学目标1. 了解FPGA的基本原理和应用；2. 掌握FPGA系统设计的基本流程；3. 学习数字电子技术在出租车计程计费器中的应用；4. 熟悉计费算法的设计和实现；5. 提高学生的实践能力和创新能力。
三、项目教学内容及步骤1. FPGA基础知识介绍1.1 FPGA的基本原理和结构；1.2 FPGA在数字电子系统中的应用；1.3 FPGA开发环境及工具介绍。
2. 出租车计程计费器功能设计2.1 乘车距离和时间测量模块设计；2.2 价格计算模块设计；2.3 显示模块设计。
3. FPGA系统设计3.1 硬件描述语言（Verilog/VHDL）基础知识介绍；3.2 FPGA系统设计流程；3.3 乘车距离和时间测量模块的Verilog/VHDL实现；3.4 价格计算模块的Verilog/VHDL实现；3.5 显示模块的Verilog/VHDL实现。
4. 计费算法设计与实现4.1 基于乘车距离和时间的计费算法设计；4.2 算法在FPGA系统中的实现。
5. 系统集成与测试5.1 FPGA系统集成；5.2 系统功能测试；5.3 项目演示与验收。
四、项目教学方法1. 理论讲解：介绍FPGA基础知识、出租车计程计费器功能设计、FPGA系统设计流程等内容；2. 设计实践：学生通过指导练习，完成乘车距离和时间测量模块、价格计算模块、显示模块的Verilog/VHDL实现；3. 计费算法设计与实现实践：学生在指导下设计基于乘车距离和时间的计费算法，并在FPGA系统中实现。
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计1. 引言1.1 项目背景出租车计程计费器在现代城市交通中扮演着至关重要的角色，为乘客提供方便、快捷和准确的计费服务。
随着科技的不断发展，传统的计程计费器已经逐渐无法满足市场的需求。
本课题将基于FPGA技术设计和实现一款高性能的出租车计程计费器，以提升其计费精度和效率。
本项目的目标是利用FPGA技术设计出一款功能强大、性能优越的出租车计程计费器，并将其应用于实际交通场景中。
通过本项目，学生可以深入了解FPGA在嵌入式系统设计中的应用，提升其硬件设计和编程能力，同时也能为出租车行业的智能化发展做出贡献。
1.2 项目目的项目目的是通过基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计，帮助学生深入了解FPGA技术，并掌握计程计费器系统的设计和实现方法。
通过这个项目，学生将学习到FPGA技术的基本原理和应用，培养他们的电路设计能力和问题解决能力。
通过实际操作和项目实践，学生将能够提高他们的团队合作能力和创新意识。
通过对项目的评估和教学效果分析，可以及时发现和解决学生在学习过程中遇到的问题，进一步提高教学质量和学生的学习成果。
最终，希望通过这个项目的教学实践，为学生奠定良好的基础，帮助他们在未来的学习和工作中取得更好的成就。
2. 正文2.1 FPGA技术介绍FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过用户编程来配置其内部逻辑电路，从而实现特定的功能。
FPGA具有灵活性高、可重构性强等优点，因此被广泛应用于数字系统的设计和实现中。
在FPGA中最基本的单元是可编程逻辑单元（CLB），它由查找表（LUT）、触发器和多路器等组成，用于实现逻辑电路的功能。
FPGA 还包含了输入输出块（IOB）、时序管理器（CMT）等功能模块，以满足不同应用的需求。
FPGA的编程通常通过硬件描述语言（HDL）来实现，主要使用Verilog和VHDL两种语言。
基于FPGA的出租车计费器设计报告
课程设计报告课程名称：电子技术课程设计学院：自动化专业：自动化自控班级：自控1201B 学号：2012100329055姓名：成绩：前言电子设计自动化（Electronics Design Automation—EDA）技术是现代电子工程领域的一门新技术。
它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。
EDA技术就是依赖功能强大的计算机，对用电路描述语言描述的设计文件，自动地完成编译、化简、分割、综合、布线、优化、仿真等，直至实现既定的电子电路系统的功能。
EDA技术打破了软件设计和硬件设计间的壁垒，是一门综合性学科，一种新的技能技术。
它将设计效率和产品性能合二为一，代表了电子设计技术和电子应用技术的发展方向。
EDA技术是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动化设计。
在EDA技术应用中广泛采用自顶向下的设计方法设计电路工程项目的设计流程包括：用自然语言描述功能特性和技术指标，用硬件描述语言建立系统描述→行为描述→结构描述→逻辑描述，用计算机开发软件进行功能仿真→时序仿真→硬件测试。
设计者在整个设计过程中可根据需要，随心所欲的改变器件内部结构乃至期间外部引脚功能，可以将系统电路分解为各个模块，也可以将多个模块集合在一起，而不必顾及各个器件的技术细节。
正是采用了基于可编程器件的，利用计算机完成的自顶向下的设计方法，大大减少了功能芯片的数量，减轻了设计电路板图的工作量，缩小了整体电路的体积，提高了系统的可靠性，加快了验发的速度，降低了产品设计的成本。
VHDL的全名是Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，于83年由美国国防部发起创建，由IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers 电气与电子工程师学会）进一步发展，在87年作为“IEEE 标准1076”发布，93年被升级为“IEEE1164”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于FPGA的出租车计程计费器项目教学设计
本设计基于FPGA实现了一款出租车计程计费器，可以实时计算出乘客的车费并显示在数码管上。
该项目主要包括FPGA硬件设计，计算方式设计及电路实现。
一、FPGA硬件设计
1. 系统组成
本设计采用Xilinx公司的FPGA器件，主要由FPGA、时钟电路、驱动电路和接口电路组成。
其中，时钟电路采用quartz晶振，驱动电路为大功率数码管驱动芯片，接口电路为调节电路和键盘接口电路。
2. 系统流程图
本设计的系统流程图如下：
（说明：CLK为FPGA的时钟输入，K1和K2分别为计程和计费的按键接口，D为数码管显示接口，R1和R2分别为计程和计费所需的电阻，C为电容器）
二、计算方式设计
1. 计程计算方式
计程计费是根据司机开始行驶时车上的里程表显示的公里数为起点，乘客下车时里程表上显示的公里数为终点，两者之差即为乘客所乘路程。
因此，计程计算方式为：
路程（公里） = 终点里程 - 起点里程
计费规则为：起步价M元（默认起步价为8元），每公里N元（默认每公里2元）。
因此，计费方式为：
车费 = M + 路程× N
计费计算方式为：每分钟X元（默认每分钟0.5元），因此，计费方式为：
车费 = 当前时间× 每分钟单价X
三、电路实现
1. 时钟电路
本设计采用quartz晶振作为时钟电路，其参数为30MHz。
在FPGA中设置一个50MHz 的时钟输入，通过分频电路将其分频至需要的30MHz。
2. 数码管驱动电路
本设计采用MAX7219作为驱动芯片，共接入4个共阳数码管。
FPGA通过SPI接口将数码管的数据发送至MAX7219，由其驱动数码管显示车费结果。
3. 调节电路
调节电路用于控制FPGA输出的电压幅值，以及提供稳定的电压和电流给FPGA器件和数码管驱动芯片。
4. 键盘接口电路
键盘接口电路由输入电路和检测电路组成。
输入电路为按键输入，检测电路为检测按键信号的变化并将其传递至FPGA。
四、总结
本设计基于FPGA实现了一款出租车计程计费器，并采用了计程计费和计费计算方式。
通过时钟电路、驱动电路、调节电路和键盘接口电路的设计，实现了FPGA的控制和数码管的显示。
该项目对于电子设计与嵌入式系统学习者具有一定的参考价值。