基于FPGA的出租车计价系统设计

2012-06-28 18:54:07来源: 现代电子技术
   

摘要:设计出租车计价系统,运用自顶向下的设计思想,以芯片CycloneⅡEP2C8T144C8为设计核心,采用QuartusⅡ仿真软件,对设计电路的各模块及整个系统进行了EDA仿真验证。结果表明,该计价系统具有计时、计费、计程和动态显示的功能,符合设计要求,修改VHDL语言源程序,可完成更多的出租车计价系统的扩展功能。
关键词:出租车计价;自顶向下;VHDL;FPGA

0 引言
    随着电子技术的发展,出租车计价器的设计也从传统的全部由机械元器件组成的机械式设计到半电子式(即用电子线路代替部分机械器件的出租车计价器),再从集成电路式到目前基于FGPA芯片为核心的系统的设计共经历了四个阶段,利用FPGA芯片,用较少的外部硬件和适当的软件相互配合,可以通过软件编程来完成更多的附加功能,设计比较灵活,并且还具有功耗小,体积小、低成本、安全可靠、使用方便等优点。因此,使用FPGA来设计出租车计价系统已受到人们的关注,也能更好地发挥其优点。
    本文以FPGA为设计载体,通过VHDL语言编程,采用QuartusⅡ仿真软件,设计了一种能动态显示出租车计时、计费、计程的系统,具有一定的实际应用价值。

1 出租车计价系统的设计要求
1.1 实现计费功能
    车起步开始计费,首先显示起步价(本次设计为8.0元),行程在3 km以内,按起步价收费;当行驶超过3 km,1.6元/km,车暂时停车(如遇红绿灯或中途暂时停车),当等待时间超过3 min,按1元/min收费。
1.2 实现显示功能
    能动态显示出租车行驶的里程,范围为00~99 km(考虑到出租车就在市区或近郊附近活动),同时显示等待时间,范围为00~59 min,显示总计价值,范围为00~999.9元,计价分辨率为0.1元。

2 出租车计价系统的设计体系
    图1为整个系统的顶层框图,根据层次化设计理论,将出租车自动计价系统自顶向下可分为分频模块、控制模块、计量模块、译码和动态扫描显示模块。

i.JPG


    (1)分频模块。通过分频产生不同频率的脉冲信号用来实现系统的计费,本次设计中通过对240 Hz的输入脉冲进行15次,24次和240次分频,得到16 Hz,10 Hz和1 Hz的三种频率,分别用于1.6元,1元和0.1元的计费。
    (2)计量控制模块。计量控制模块是出租车自动计费器系统的主体部分,该模块主要完成出租车的计时、计价、计程功能。计时器的量程为59 min,满量程自动归零。计程器的量程为99 km,满量程自动归零。行程在3 km内,且等待累计时间在3 min内,起步价费为8元;3 km外以1.6元/km计费,等待累计时间超过3 min按1元/min计费。
    (3)译码显示模块。该模块经过8选1数据选择器将计费数据(4位BCD码)、计时数据(2位BCD码)、计程数据(2位BCD码)动态显示输出。其中计费数据最大显示为999.9元;计时数据最大显示为59 min;计程数据最大显示为99 km。

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关键字:FPGA  出租车计价系统

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0628/article_3006.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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