大神课堂：采用EDA技术设计一个出租车计费器的完整解决方案
随着eda技术的飞速发展，大规模可编程逻辑器件cpld/fpga应用越来越广泛，不仅简化了数字系统设计过程，降低了系统的体积和成本，也提高了系统的可靠性和保密性，使各种逻辑功能的实现变得灵活、方便
1、设计要求
白天起步价为3千米范围内5元，晚上起步价为3千米范围内6元。白天车行3千米后按1.8元/千米计费，晚上车行3千米后按2.2元/千米计费。当按下复位键时，出租车计费器回复为初始状态，若为白天则显示费用5元，晚上则显示费用6元。当按下开始行驶键时，出租车则按上述收费标准进行计费。
2、各模块设计
2.1、车速模块
出租车行走的里程数是根据装在车轮上传感器确定，由于汽车轮子转一圈的周长确定，汽车每转一圈就输出一个脉冲。用clk表示传感器输出脉冲，reset表示复位信号，stop表示出租车停止按键，start表示出租车开始行驶按键，sp表示出租车暂停按键，出租车每走100m，就输出一个脉冲clkout以便于里程的计算和显示。
2.2、计程模块
计程模块主要是用于记录出租车行驶的里程数，通过对车速模块输出的clkout信号计数，可以算出出租车行驶的距离。在一般情况下，每行驶0.5km开始计价一次，由而输出一个计程脉冲co。kcnt3、kcnt2、kcnt1、kcnt0分别代表里程输出十分位、个位、十位、百分位。
2.3、计费模块
计费模块主要用于记录出租车启动后所产生的总费用。choose高电平时表示白天，低电平时表示晚上，m0、m1、m2、m3分别表示总费用输出的十分位、个位、十位、百分位。
2.4、显示模块
显示模块用来显示出租车行驶的里程数与总费用。利用fpga/cpld来控制lcd1602模块，需要定义lcdrs、lcden、lcdrw几根线，用来控制其基本操作。data用于对lcd1602的数据输出。
2.5、顶层模块
设计将以上4个例化元件，按图1连接，组成基于eda技术的出租车计费系统顶层图。
图1：基于eda技术的出租车计费系统顶层图
3、系统仿真
车速模块的仿真波形如图2所示，有图可知：每25个传感器脉冲就输出一个100米脉冲clkout。计程模块的仿真波形如图3所示，满足设计要求。计费模块的仿真波形如图4所示，在白天，每增加0.5千米的路程，费用增加0.9元。
4、结论
本文采用eda技术的层次化设计方法设计出租车计费器，用vhdl编写各个功能模块，实现底层设计；用原理图输入方式描述各模块间的关系，实现顶层设计。仿真结果表明，该设计方法简单快捷，所设计的系统性能可靠。
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2、各模块设计
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2.2、计程模块
计程模块主要是用于记录出租车行驶的里程数，通过对车速模块输出的clkout信号计数，可以算出出租车行驶的距离。在一般情况下，每行驶0.5km开始计价一次，由而输出一个计程脉冲co。kcnt3、kcnt2、kcnt1、kcnt0分别代表里程输出十分位、个位、十位、百分位。
2.3、计费模块
计费模块主要用于记录出租车启动后所产生的总费用。choose高电平时表示白天，低电平时表示晚上，m0、m1、m2、m3分别表示总费用输出的十分位、个位、十位、百分位。
2.4、显示模块
显示模块用来显示出租车行驶的里程数与总费用。利用fpga/cpld来控制lcd1602模块，需要定义lcdrs、lcden、lcdrw几根线，用来控制其基本操作。data用于对lcd1602的数据输出。
2.5、顶层模块
设计将以上4个例化元件，按图1连接，组成基于eda技术的出租车计费系统顶层图。
图1：基于eda技术的出租车计费系统顶层图
3、系统仿真
车速模块的仿真波形如图2所示，有图可知：每25个传感器脉冲就输出一个100米脉冲clkout。计程模块的仿真波形如图3所示，满足设计要求。计费模块的仿真波形如图4所示，在白天，每增加0.5千米的路程，费用增加0.9元。
4、结论
本文采用eda技术的层次化设计方法设计出租车计费器，用vhdl编写各个功能模块，实现底层设计；用原理图输入方式描述各模块间的关系，实现顶层设计。仿真结果表明，该设计方法简单快捷，所设计的系统性能可靠。
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