EDA课程设计最终版

第11页共13页EDA课程设计出租车自动计费器院系:信息工程学院班级：11级电科2班学号：201114580229姓名：仝福成同组：周亚婷指导：贾默伊任务书一、用VHDL运用层次化设计方法设计一个小型数字系统题目：简易出租车计价器二、说明书内容：1.系统设计要求(功能)2.系统设计方案(包括顶层电路图)3.VHDL源程序及仿真波形图4.课程设计注释5.设计解释、说明6.独特之处目录：第一节：设计要求……4第二节：系统设计方案………………4 1)、思路…………………...4 2）、设计…………………...4 ①、输入端口…….5②、输出端口…….5第三节:源程序和顶层电路图………...5源程序………5顶层电路……10第四节：情景仿真…….1021公里内无等待仿真…………….10进行21公里以上无等待仿真……10进行单程有等待仿真……………..11单程中进行复位仿真……………..11综合性仿真实验…..12第五节：系统拓展思路………………..12第六节：设计心得总结………………..12设计要求：设计一个出租车单程自动计费器，计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费等。起步价为8元，起步为3km。超过3km，按照1元/km收费。单程行驶超过21km，每公里加收50%费用。等候时间超过一分钟按照行驶一公里收费。要求显示两位里程、四位计费xxx.x和两位等候时间。设计方案：按照设计要求完成流程图:思路：①、输入双时钟信号，分别模拟时间和路程。对信号进行分频达到一定的计数目的。②、通过对里程的计数产生两个使能信号，伊达到在不同里程的时候产生不同的计费方法。③、通过各种使能信号使各个计数分别处在不同的状态，从而达到不同状态的设计要求。设计：输入端口：clk和mile——两个时钟信号，分别是时钟信号和里程信号。由于本设计存在缺点，无法根据速度和时间进行计程，所以设置成两个时钟信号进行。wait_signal——等待时间计数的使能信号。one_way——单程行驶信号，由于本设计是单程行驶的自动计费器，所以该信号一直为‘1’。rst——复位信号，该信号为‘1’时，所有输出全部清零。start——开始计数的使能信号。②、输出端口：cost0,cost1,cost2,cost3——4位显示计价，最高显示999.9元。min0,min1——8位BCD码显示等待时间单位，最高时间59分钟。km0,km1——8位BCD码显示里程，最高为99公里。源程序:libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitychuzujijiaisport(clk,start,wait_signal,mile,one_way,rst:instd_logic;cost0,cost1,cost2,cost3:outstd_logic_vector(3downto0);min0,min1:outstd_logic_vector(3downto0);km0,km1:outstd_logic_vector(3downto0));end;--主体部分，对各个端口进行声明architectureoneofchuzujijiaissignalmile_r1,mile_r2,mile_clk,start_r,clk1hz:std_logic;signalcount:integerrange0to29;signalsec:integerrange0to59;signalc0,c1,c2,c3:std_logic_vector(3downto0);signalk0,k1,m0,m1:std_logic_vector(3downto0);signalen0,en1:std_logic;signalwait_clk,cost_clk:std_logic;beginU1:process(rst,clk)--分频部分beginifrst='0'then ifclk'eventandclk='1'then ifcount=5thencount<=0;clk1hz<='1'; elsecount<=count+1;clk1hz<='0'; endif; endif;endif;endprocess;U2:process(rst,clk1hz,start,wait_signal)--计时部分beginifrst='1'thenm0<="0000";m1<="0000";elsifstart='0'thenwait_clk<='0';elsifclk1hz'eventandclk1hz='1'thenifwait_signal='1'then ifsec=5thensec<=0;wait_clk<='1'; ifm0="1001"thenm0<="0000"; ifm1="0101"thenm1<="0000"; elsem1<=m1+'1'; endif; elsem0<=m0+'1'; endif; elsewait_clk<='0';sec<=sec+1; endif;elsewait_clk<='0';endif;endif;endprocess;U3:process(rst,clk1hz,mile,start)--同步各个时钟信号beginifrst='0'then ifclk1hz'eventandclk1hz='1'thenmile_r2<=mile_r1;mile_r1<=mile;start_r<=start; endif;endif;endprocess;mile_clk<=mile_r1andnot(mile_r2);cost_clk<=wait_clkwhenwait_signal='1'elsemile_clkwhenen0='1'oren1='1'else'0';U4:process(rst,start,mile_clk)--计程部分beginifrst='1'thenk0<="0000";k1<="0000";elsifstart='0'thenk0<="0000";k1<="0000";en0<='0';en1<='0';elsifmile_clk'eventandmile_clk='1'then ifk1&k0>="00100000"andone_way='1'thenen1<='1';en0<='0'; endif; ifk1&k0="00000011"thenen0<='1'; endif; ifk0="1001"thenk0<="0000"; ifk1="1001"thenk1<="0000"; elsek1<=k1+'1'; endif; elsek0<=k0+'1'; endif;endif;endprocess;U5:process(rst,start,cost_clk,start_r)--计价部分beginifrst='1'thenc0<="0000";c1<="0000";c2<="0000";c3<="0000";elsifstart='1'andstart_r='0'thenc0<="0000";c1<="1000";c2<="0000";c3<="0000";elsifcost_clk'eventandcost_clk='1'then ifen1='0'anden0='1'then ifc1="1001"thenc1<="0000"; ifc2="1001"thenc2<="0000"; ifc3="1001"thenc3<="0000"; elsec3<=c3+'1'; endif; elsec2<=c2+'1'; endif; elsec1<=c1+'1';c0<="0000"; endif; else if(c0="0101"andc1="1000")orc1="1001"then ifc1="1001"andc0="0101"thenc0<="0000";c1<="0001";elsifc1="1001"andc0="0000"thenc0<="0101";c1<="0000"; elsifc1="1000"andc0="0101"thenc0<="0000";c1<="0000"; endif; ifc2="1001"thenc2<="0000"; ifc3="1001"thenc3<="0000"; elsec3<=c3+'1'; endif; elsec2<=c2+'1'; endif; elsifc0="0000"thenc0<="0101";c1<=c1+'1'; elsec0<="0000";c1<=c1+"0010"; endif; endif;endif;endprocess;min0<=m0;min1<=m1;km0<=k0;km1<=k1;cost0<=c0;cost1<=c1;cost2<=c2;cost3<=c3;--最后输出end;顶层电路图：仿真波形如下：㈠、进行单程21公里以内无等待仿真，如下：从图中可以看出在3Km以内直接赋值8元给个位计数的cost1，超过3公里之后进行每公里加1计数，并且到十向高一位进位。㈡、进行21公里以上无等待仿真：由图可知21公里以上时每公里加价0.5元，由cost0显示到达21公里时候显示在26元，22公里显示27.5元。㈢、进行单程有等待仿真：由图可见在等待的时候进行计价1元/分钟。并且在原来已有的计价上累加。㈣、单程中进行复位仿真：由图可见，在复位信号到来时候所有的输出信号全部归零。㈤、综合性仿真实验：在复位信号到来的时候，行驶了41公里，等待了4分钟，应当支付：8+（21-3）*1+（41-21）*1.5+4=60元，与图中显示一致。系统拓展思路：如果能够加入车速采集器或者对车轮转动圈数进行实时采集计算，那么就可以不依靠固定的速度进行整个仿真。只有不依靠固定车速实现上述的计程功能，该款设备才能投入实际生产应用。该程序还可可以修改成其他设备使用。对计价部分修改，加入实时采集油量的设备，从而可以用以检测一部车油耗和行驶里程及时间的关系。体会与心得：在设计开始之初准备设计的是20公里为另一个计价点，但是在仿真的过程中出现的每公里计价变化出现在21公里。在改变设计要求的情况下