多功能数字钟、出租车计费系统--EDA课程设计报告.docx

多功能数字钟、出租车计费系统E D A课程设计报告课程名称 EDA技术 课题名称 多功能数字钟、出租车计费系统 学 院 电气信息学院 专 业 通信工程 目录一、多功能数字钟的总体设计31.1多功能数字钟的理论设计31.2方案设计具体化3二出租车计费系统的逻辑功能实现42.1 系统的总体框图42.2多功能数字钟各功能实现的具体化42.2.1调节时间42.2.2时分秒的显示42.2.3整点报时4三多功能数字信号钟在VHDL语言中的功能实现5四仿真结果8五硬件仿真结果9六、出租车计费系统的总体设计106.1 出租车计费系统理论设计106.2方案设计具体化10七、出租车计费系统的逻辑功能实现117.1 系统的总体框图117.2 各模块功能的实现117.2.1记里程模块设计117.2.2计费模块设计117.2.3显示模块设计12八、出租车计费系统的在VHDL语言中的实现138.1 计费记里程的功能实现138.2数码管显示的功能实现15九仿真结果16十结论17十一心得体会17一、 多功能数字钟的总体设计1.1 多功能数字钟的理论设计多功能数字钟应该具有的功能有：显示时一分一秒、整点报时，小时和分钟可调等基本功能。整个钟表的工作应该是在1Hz信号的作用下进行，这样每来一个时钟信号，秒增加1秒，当秒从59秒跳转到00秒时，分钟增加1分，同时当分钟从59分跳转到00分时，小时增加1小时。需要注意的是，小时的范围是从0-23时。1.2方案设计具体化在设计中为了显示的方便，分钟和秒钟可以用一个3位的二进制码显示十位，用一个四位的二进制码显示个位，对于小时因为它的范围是从023，所以可以用一个2位的二进制码显示十位，用4位二进制码显示个位。设计中由于七段码管是扫描的方式显示，所以虽然时钟需要的是1Hz时钟信号。但是扫描需要一个比较高频率的信号，因此为了得到准确的IHz信号，必须对输入的系统时钟进行分频。对于整点报时功能，当进行整点的倒计时5秒时，让LED来闪烁进行整点报时的提示。即从整点前5秒钟开始进行报时提示，LED开始闪烁，过整点后停止闪烁。系统时钟选择时钟模块的10KHz，要得到1Hz时钟信号必须对系统时钟进行10000次分频。调整时间按键用按键模块的S1和S2，S1调节小时，每按下一次，小时增加一个小时，S2调整分钟，每按下一次，分钟增加一分钟。另外用S8按键作为系统时钟复位，复位后全部显示 00-00-00。二出租车计费系统的逻辑功能实现多功能数字钟2.1 系统的总体框图 显示时-分-秒整点报时调节时间2.2多功能数字钟各功能实现的具体化2.2.1调节时间在Clk1Hz信号的作用下，S1按下（S1=0）一次，时表的个位加一，满9进位。当时表显示为23后，再次按下复位清零。S2按下（S2=0）一次，分表的个位加一，满9进位。当分表显示为59后，再次按下复位清零。2.2.2时分秒的显示秒表是一个3位的二进制码、一个四位的二进制码。Clk1Hz信号发生一次（实际中的一秒）秒表的个位从0000计数到1001时秒的十位从000开始计数加一至101后清零。同时分表的个位从0000计数到1001时分表的十位从000开始计数加一至101后清零。同时时表的个位从0000计数到1001时时表的十位从00开始计数加一至10后清零。一次循环完成一次从00：00：00-23:59:59的数字钟显示。当复位键按下时，全部数码管清零。2.2.3整点报时整点报时的功能，其工作的状态受到秒计数器和分钟计数器的状态影响。整点的前五秒的LED闪烁，56s四个灯闪烁，57s三个灯闪烁，58s二个灯闪烁，59s一个灯闪烁，60s四个灯闪烁。三多功能数字信号钟在VHDL语言中的功能实现1.产生1Hz的分频信号，当复位键按下时，所有数码管归零。2.S1按键调节小时，S2按键调节分钟。3.时分秒的显示4.整点报时5.数码管的显示四仿真结果五硬件仿真结果 六、出租车计费系统的总体设计6.1 出租车计费系统理论设计本系统为出租车计费系统，有计费、计里程、复位、显示等功能，当按reset复位键（S1）后开始重新计费和计里程数。起步价是8元/2公里，往后汽车每行使1公里计费增加1元。里程数由pulse脉冲控制，pulse脉冲每发生一次，公里数增加0.01km，脉冲增加100次，公里数增加1km，计费加1。6.2方案设计具体化本实验要完成的任务就是设计一个简单的出租车计费器，要求起步价是8元，开行2公里，以后1元/1公里。设计脉冲（pulse）信号，以0.01公里为单位进行程序编写，脉冲pulse发生100次视为汽车行走了1公里。每当pulse上升时，进行计数信号count自增1，当count到达99时，就会在下一次判断时进入里程数和计费数的增加，公里数每增加0.1km，公里数自增0.1公里，在两公里以前，需要作出判断，计费应该保持8元起步价不变，当2公里以后，公里数每增加1km（每进一位），计费自增1元。另外用按键模块S1来作为整个系统的复位按钮，每复位一次，计费单元与记里程单元进行复位。计费单元money0=1000H，money1-3=0000H，kilometer0-3=0000H。显示通过clk时钟和信号move8控制数码管的移位，clk每上升一次，move8移动一位，再用两个case语句控制选段和输出显示。通过a输送需要显示的数据，通过b判断是否需要需要输出小数点。每当clk上升，控制数码管的信号就会移动一位，再通过第一个case语句锁定移动到的需要显示的数码管，然后通过第二个case语句将对应数码管上所需要显示的值（money0-3，kilometre0-3）显示在数码管上，disp7-0分别对应数码管上的小数点、gfedcba。七、出租车计费系统的逻辑功能实现7.1 系统的总体框图记里程显示计费Pulse脉冲Clk时钟出租车计费系统该系统由计费、记里程、脉冲、选段、显示几个部分组成，将系统写入了一个进程中，在这一个进程中，计费和里程都由pulse脉冲来决定是否增加，显示部分则有clk上升后的不断扫描显示，系统总体框图如下：位选7.2 各模块功能的实现7.2.1记里程模块设计记里程模块的核心为一个4位二进制数计数单元kilometer（0-3），最高可得到999.9km的距离。脉冲pulse每发生一次，认为汽车行驶了0.01km，进行计数信号count自增1，当count到达99时，即汽车行驶0.99km，就会在下一次判断时进入里程数和计费数的增加，即kilometer0加1，kilometer0加1发生10次视为汽车行走了1公里，kilometer1 增加1,以此类推。以0.01公里为单位进行程序编写的好处是，每一个计数单元kilometer清晰明了，满9（即二进制1001）进位。在得到复位信号reset时，所有里程计数单元输出0。根据读入的位选信号sel选择数码管决定当前输出的数值disp。7.2.2计费模块设计因为在计费过程中只存在1元的计费情况，故计价精度精确到元，共有四个计数器。因此计价器的计数单元有四个二进制计数器money（0-3）。用按键模块S1来作为整个系统的复位按钮，每复位一次，Money0复位值为8，为价格的第一位计数；其余复位值为0。脉冲pulse发生100次（即计数信号count从0自增1至99时）视为汽车行走了1公里，计费单元money0增加1。在两公里以前（kilometer12时），计费自增1元（money0+0001）。根据读入的位选信号sel选择数码管决定当前输出的数值disp。7.2.3显示模块设计在显示模块，clk时钟信号没发生一次， pulse发生100次，即行驶1km，计费增加1元，move8移动一次。用case选择开启哪一个数码管（共8个）。通过a输送需要显示的数据，通过b判断是否需要需要输出小数点。只有里程的第二位即kilometer1需要小数点显示。八、出租车计费系统的在VHDL语言中的实现8.1 计费记里程的功能实现1. reset=1复位时，各记里程单元（kilometer0-3）计费单元（money0-3）状态。money0复位后为1000H即十进制数 8，其余均为0000H。2.脉冲信号pulse发生时，开始记里程，并判断是否需要收费3.当里程数999.9时，所有记里程单元kilometer0-3清零8.2数码管显示的功能实现1. clk每上升一次，（pulse发生100次，即行驶1km）move8移动一次2.用case选择开启哪一个数码管。通过a输送需要显示的数据，通过b判断是否需要需要输出小数点。3. 当需要显示的是公里的第二位时（个位），需要小数点 4. 当需要显示的是其他位数据时，不需要小数点九仿真结果1.全部引脚仿真结果2.clk周期为pulse周期的100倍。Pulse脉冲每上升一次，里程数加0.01km，100次后kilometer0加一，逢10进位。3.复位后，全部money0=8，其余全部为0。kilometer1每增加一，money0加1，money0加至9进位。十结论通过本周进行了EDA的课程设计，感受了VHDL语言编程的方法和技巧。 EDA是电子设计自动化（Electronic design Automation）的缩写，是一门用途广泛的学科，它以计算机为工具，在EDA平台上用VHDL语言完成设计仿真下载，通过这门学科，我们可以把我们的思想转化为现实，所以学好EDA这门课程是非常重要的。本次我的EDA课程设计题目为出租车计费器系统，该系统要求能够与现实生活中出组成上的计费器实现类似的简易功能。真正的出租车计费系统出了根据里程数计费，还有停车等待时的计费，夜间行费用加倍等实际性问题。而由于我的能力有限，只能在两天的时间完成最基本的根据距离计算费用的功能。如果以后条件和时间允许的情况下，希望可以在自己的努力下进一步完善这个课题。十一心得体会通过这个课题我