eda課程設(shè)計(jì)——出租車(chē)計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題任務(wù)</b></p><p>　　隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，各大中小城市的出租車(chē)營(yíng)運(yùn)事業(yè)發(fā)展迅速，出租車(chē)已經(jīng)成為人們?nèi)粘３鲂羞x擇較為普通的交通工具。出租車(chē)計(jì)費(fèi)器是出租車(chē)營(yíng)運(yùn)收費(fèi)的專(zhuān)用智能化儀表室出租車(chē)市場(chǎng)規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化以及減少司機(jī)與乘客之間發(fā)生糾紛的重要設(shè)

2、備。一種功能完備，簡(jiǎn)單易用，計(jì)量準(zhǔn)確的出租車(chē)計(jì)費(fèi)器是加強(qiáng)出租車(chē)行業(yè)管理，提高服務(wù)質(zhì)量的必需品。本設(shè)計(jì)就是采用VHDL硬件描述語(yǔ)言作為設(shè)計(jì)手段，采用自己的設(shè)計(jì)思路，得到一種出租車(chē)計(jì)價(jià)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過(guò)Quartus II 8.1軟件下進(jìn)行仿真，證明所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)完成了出租車(chē)計(jì)價(jià)的功能，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，具有一定的實(shí)用性。</p><p>　　1.2 Quartus II 簡(jiǎn)介</p><

3、p>　　Quartus II 是Altera公司的綜合性PLD/FPGA開(kāi)發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程。 </p><p>　　Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用T

4、cl腳本完成設(shè)計(jì)流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計(jì)方式。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。 </p><p>　　Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫(kù)，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、加快了設(shè)計(jì)速度。對(duì)第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方EDA工具。 </p>&l

5、t;p>　　此外，Quartus II 通過(guò)和DSP Builder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)；支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開(kāi)發(fā)，集系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 </p><p>　　Maxplus II 作為Altera的上一代PLD設(shè)計(jì)軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應(yīng)用。目前Alter

6、a已經(jīng)停止了對(duì)Maxplus II 的更新支持，Quartus II 與之相比不僅僅是支持器件類(lèi)型的豐富和圖形界面的改變。Altera在Quartus II 中包含了許多諸如SignalTap II、Chip Editor和RTL Viewer的設(shè)計(jì)輔助工具，集成了SOPC和HardCopy設(shè)計(jì)流程，并且繼承了Maxplus II 友好的圖形界面及簡(jiǎn)便的使用方法。 </p><p>　　Altera Quartu

7、s II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來(lái)越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。 </p><p><b>　　功能</b></p><p>　　Quartus II提供了完全集成且與電路結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的開(kāi)發(fā)包環(huán)境，具有數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的全部特性，包括： </p><p>　　可利用原理圖、結(jié)構(gòu)框圖、VerilogHDL、

8、AHDL和VHDL完成電路描述，并將其保存為設(shè)計(jì)實(shí)體文件； </p><p>　　芯片（電路）平面布局連線編輯； </p><p>　　LogicLock增量設(shè)計(jì)方法，用戶可建立并優(yōu)化系統(tǒng)，然后添加對(duì)原始系統(tǒng)的性能影響較小或無(wú)影響的后續(xù)模塊； </p><p>　　功能強(qiáng)大的邏輯綜合工具； </p><p>　　完備的電路功能仿真與時(shí)序邏輯仿

9、真工具； </p><p>　　定時(shí)/時(shí)序分析與關(guān)鍵路徑延時(shí)分析； </p><p>　　可使用SignalTap II邏輯分析工具進(jìn)行嵌入式的邏輯分析； </p><p>　　支持軟件源文件的添加和創(chuàng)建，并將它們鏈接起來(lái)生成編程文件； </p><p>　　使用組合編譯方式可一次完成整體設(shè)計(jì)流程； </p><p>

10、　　自動(dòng)定位編譯錯(cuò)誤； </p><p>　　高效的期間編程與驗(yàn)證工具； </p><p>　　可讀入標(biāo)準(zhǔn)的EDIF網(wǎng)表文件、VHDL網(wǎng)表文件和Verilog網(wǎng)表文件； </p><p>　　能生成第三方EDA軟件使用的VHDL網(wǎng)表文件和Verilog網(wǎng)表文件。</p><p>　　1.3 VHDL語(yǔ)言基礎(chǔ)</p><p&

11、gt;　　1.3.1 VHDL程序的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　一般而言，一個(gè)相對(duì)完整的VHDL語(yǔ)言程序（或稱(chēng)為設(shè)計(jì)實(shí)體）至少應(yīng)三個(gè)基本組成部分：①庫(kù)（Library）、程序包（Package）使用說(shuō)明；②實(shí)體（Entity）說(shuō)明；③實(shí)體對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體（Architecture）說(shuō)明。其中，庫(kù)、程序包使用說(shuō)明用于打開(kāi)（調(diào)用）本設(shè)計(jì)實(shí)體將要用到的庫(kù)、程序包；實(shí)體說(shuō)明用于描述該設(shè)計(jì)實(shí)體與外界的接口信號(hào)說(shuō)明，是可視部分

12、；結(jié)構(gòu)體說(shuō)明用于描述該設(shè)計(jì)實(shí)體內(nèi)部工作的邏輯關(guān)系，是不可視部分。在一個(gè)實(shí)體中，允許含有一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)體，而在每一個(gè)結(jié)構(gòu)體中又可以含有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程以及其他的語(yǔ)句。根據(jù)需要，實(shí)體還可以有配置說(shuō)明語(yǔ)句。配置說(shuō)明語(yǔ)句主要用于以層次化的方式對(duì)特定的設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行元件例化，或是為實(shí)體選定某個(gè)特定的結(jié)構(gòu)體。圖4-1顯示出了VHDL程序設(shè)計(jì)中比較全面的組成結(jié)構(gòu)。</p><p>　　VHDL語(yǔ)言的總體結(jié)構(gòu)一般是：</p&g

13、t;<p>　　LIBRARY IEEE；</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGN.ALL;</p><p>　　ENTITY 實(shí)體名 I

14、S </p><p><b>　　[端口說(shuō)明]；</b></p><p><b>　　END 實(shí)體名；</b></p><p>　　ARCHITECTURE 構(gòu)造體名 OF 實(shí)體名 IS</p><p>　　[定義語(yǔ)句]內(nèi)部信號(hào)、常數(shù)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、函數(shù)等的定義；</p><p

15、><b>　　BEGIN</b></p><p><b>　　[并行處理語(yǔ)句]；</b></p><p><b>　　END 構(gòu)造體名；</b></p><p>　　在程序開(kāi)始的地方引用了IEEE庫(kù)，3個(gè)USE語(yǔ)句使得調(diào)用該庫(kù)的VHDL設(shè)計(jì)可以使用程序包STD_LOGIC_1164、STD_LO

16、GIC_ARITH和STD_LOGIC_UNSIGNED中預(yù)定義的內(nèi)容。</p><p>　　STD_LOGIC_1164程序包，其中預(yù)定義的內(nèi)容為STD_LOGIC,STD_LOGIC_VECTOR等數(shù)據(jù)類(lèi)型，及一些數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換函數(shù)。STD_LOGIC_ARITH程序包，其中預(yù)定義的內(nèi)容為有符號(hào)和無(wú)符號(hào)類(lèi)型，以及基于這些類(lèi)型的算術(shù)運(yùn)算。STD_LOGIC_UNSIGNED程序包，其中預(yù)定義的內(nèi)容為基于STD_

17、LOGIC和STD_LOGIC_VECTOR的無(wú)符號(hào)的算術(shù)運(yùn)算。由于在程序中最常用到的數(shù)據(jù)類(lèi)型就是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型，所以一般都將以上的引用語(yǔ)句寫(xiě)在程序的最前面。這樣在程序中就可以方便地對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行操作。</p><p>　　1.3.2 實(shí)體設(shè)計(jì)概述</p><p>　　實(shí)體（entity）是一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體的表層設(shè)計(jì)單元，其功能是對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體與外部電路進(jìn)行接口描述它規(guī)定了設(shè)計(jì)單元的輸入輸出

18、接口信號(hào)和引腳，是設(shè)計(jì)實(shí)體與外界的一個(gè)通信界面。</p><p><b>　?。?）實(shí)體語(yǔ)句結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　實(shí)體說(shuō)明單元的常用語(yǔ)句結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　entity 實(shí)體名 is</p><p>　　[generic(類(lèi)屬表)；]</p><p>　　[port(端口表

19、);]</p><p>　　end entity 實(shí)體名；</p><p>　　實(shí)體說(shuō)明單元必須以語(yǔ)句“entity 實(shí)體名is”開(kāi)始，以語(yǔ)句“end entity 實(shí)體名；”結(jié)束，其中的實(shí)體名是設(shè)計(jì)者自己給設(shè)計(jì)實(shí)體的命名，可供其他設(shè)計(jì)實(shí)體對(duì)其進(jìn)行調(diào)用時(shí)使用（考慮到MAX+PLUSII要求源程序文件的名字與實(shí)體名必須一致，因此建議各個(gè)源程序文件的命名均與實(shí)體名一致）。中間在方括號(hào)內(nèi)的語(yǔ)句描

20、述，在特定的情況下并非時(shí)必須的。例如構(gòu)建在VHDL仿真測(cè)試平臺(tái)時(shí)就不需要方括號(hào)中的語(yǔ)句。</p><p><b>　?。?）類(lèi)屬說(shuō)明語(yǔ)句</b></p><p>　　類(lèi)屬（generic）參量是一種端口界面常數(shù)，通常以一種說(shuō)明的形式放在實(shí)體或塊結(jié)構(gòu)體前的說(shuō)明部分。類(lèi)屬為所說(shuō)明的環(huán)境提供了一種靜態(tài)信息通道，類(lèi)屬的值可以由設(shè)計(jì)實(shí)體外部提供。因此，設(shè)計(jì)者可以從外面通過(guò)類(lèi)屬參

21、量的重新設(shè)定而方便地改變一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體或一個(gè)元件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和規(guī)模，而不需要修改實(shí)體內(nèi)部程序。</p><p>　　類(lèi)屬說(shuō)明的一般書(shū)寫(xiě)格式如下：</p><p>　　generic([常數(shù)名；數(shù)據(jù)類(lèi)型[：設(shè)定值]]{；常數(shù)名；數(shù)據(jù)類(lèi)型[：設(shè)定值]})；</p><p><b>　?。?） 端口說(shuō)明</b></p><p>

22、;　　由port引導(dǎo)的端口說(shuō)明語(yǔ)句是對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體界面的說(shuō)明。實(shí)體端口說(shuō)明的一般書(shū)寫(xiě)格式如下：</p><p>　　port(端口名：端口模式 數(shù)據(jù)類(lèi)型；{端口名：端口模式 數(shù)據(jù)類(lèi)型})；</p><p>　　其中，端口名是設(shè)計(jì)者為實(shí)體的每一個(gè)對(duì)外通道所取得名字；端口模式是指這些通道上的數(shù)據(jù)流動(dòng)方式，如輸入或輸出等；數(shù)據(jù)類(lèi)型是指端口上流動(dòng)的數(shù)據(jù)的表達(dá)格式。由于VHDL是一種強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言，它

23、對(duì)語(yǔ)句中的所有操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型都有嚴(yán)格的規(guī)定。一個(gè)實(shí)體通常有一個(gè)或多個(gè)端口，端口類(lèi)似于原理圖部件符號(hào)上的管腳。實(shí)體與外界交流的信息必須通過(guò)端口通道流入或流出。</p><p>　　IEEE1076標(biāo)準(zhǔn)包中定義了4種常用的端口模式，各端口模式的功能及符號(hào)</p><p>　　在實(shí)際的數(shù)字集成電路中，in相當(dāng)于只允許輸入的引腳，out相當(dāng)于只允許輸出的引腳，buffer相當(dāng)于帶輸出緩沖器并可以

24、回讀的引腳（與三態(tài)引腳不同），而inout相當(dāng)于雙向引腳。</p><p>　　1.3.3 結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)概述</p><p>　　結(jié)構(gòu)體（architecture）是用于描述設(shè)計(jì)實(shí)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及實(shí)體端口間的邏輯關(guān)系。結(jié)構(gòu)體內(nèi)部構(gòu)造的描述層次和描述內(nèi)容可以用圖4-3來(lái)說(shuō)明。一般而言，一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體由以下兩個(gè)基層次組成：</p><p>　　1、對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型、常數(shù)、信號(hào)、

25、子程序和元件等元素的說(shuō)明部分。</p><p>　　2、以行為、數(shù)據(jù)流、結(jié)構(gòu)描述方式表達(dá)實(shí)體邏輯行為或功能的描述語(yǔ)句</p><p>　　結(jié)構(gòu)體將具體實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)體。每個(gè)實(shí)體可以由多個(gè)機(jī)構(gòu)體，每個(gè)結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng)著實(shí)體的不同結(jié)構(gòu)和算法的實(shí)現(xiàn)方案，其間的各個(gè)結(jié)構(gòu)的地位是同等的，但同一結(jié)構(gòu)體不能為不同的實(shí)體所擁有。結(jié)構(gòu)體不能單獨(dú)存在，它必須有一個(gè)界面說(shuō)明，即對(duì)應(yīng)著一個(gè)實(shí)體。對(duì)于具有多個(gè)結(jié)構(gòu)體的實(shí)體，必

26、須用配置（configuration）語(yǔ)句指明實(shí)際用于綜合的結(jié)構(gòu)體和用于仿真的結(jié)構(gòu)體。在電路中，如果實(shí)體代表一個(gè)器件符號(hào)，則結(jié)構(gòu)體描述了這個(gè)符號(hào)的內(nèi)部行為。當(dāng)把這個(gè)符號(hào)例化成一個(gè)實(shí)際的器件安裝到電路上時(shí)，則需配置語(yǔ)句為這個(gè)例化的器件指定一個(gè)結(jié)構(gòu)體（即指定一種實(shí)現(xiàn)方案），或由編譯器自動(dòng)選定一個(gè)默認(rèn)的結(jié)構(gòu)體。</p><p>　　（1）結(jié)構(gòu)體的一般語(yǔ)句格式</p><p>　　結(jié)構(gòu)體的語(yǔ)句格式

27、如下：</p><p>　　architecture 結(jié)構(gòu)體名 of 實(shí)體名 is </p><p><b>　　[說(shuō)明語(yǔ)句]</b></p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　[功能描述語(yǔ)句]</b></p><

28、p>　　end architecture 結(jié)構(gòu)體名；</p><p>　　其中，實(shí)體名必須與設(shè)計(jì)實(shí)體名一致，而結(jié)構(gòu)體名可以由設(shè)計(jì)者自己選擇，但當(dāng)一個(gè)實(shí)體具有多個(gè)結(jié)構(gòu)體時(shí)，結(jié)構(gòu)體的取名不可重復(fù)。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)體說(shuō)明語(yǔ)句</p><p>　　結(jié)構(gòu)體中的說(shuō)明語(yǔ)句是對(duì)結(jié)構(gòu)體的功能描述語(yǔ)句中將要用到的信號(hào)（signal）、數(shù)據(jù)類(lèi)型（type）、常數(shù)（c

29、onstant）、元件（component）、函數(shù)（）、和過(guò)程（）等加以說(shuō)明的語(yǔ)句。但在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中說(shuō)明和定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型、常數(shù)、元件、函數(shù)和過(guò)程只能用于這個(gè)結(jié)構(gòu)體中，若希望其能用于其他的實(shí)體或結(jié)構(gòu)體中，則需要專(zhuān)門(mén)的程序包來(lái)處理。</p><p>　?。?）功能描述語(yǔ)句結(jié)構(gòu)</p><p>　　結(jié)構(gòu)體功能描述可以含有五種不同類(lèi)型的，且是以并行方式工作的語(yǔ)句結(jié)構(gòu)。而在每一語(yǔ)句結(jié)構(gòu)內(nèi)部可能含有并

30、行運(yùn)行的邏輯描述語(yǔ)句或順序運(yùn)行的邏輯描述語(yǔ)句。各語(yǔ)句結(jié)構(gòu)的基本組成和功能分別是：</p><p>　?、賶K語(yǔ)句是由一系列并行執(zhí)行語(yǔ)句構(gòu)成的組合體，它的功能是將結(jié)構(gòu)體中的并行語(yǔ)句組成一個(gè)或多個(gè)模塊從而使程序結(jié)構(gòu)清晰易讀。</p><p>　?、谶M(jìn)程語(yǔ)句定義順序語(yǔ)句模塊，用以將從外部獲得的信號(hào)值，或內(nèi)部的運(yùn)算數(shù)據(jù)向其他的信號(hào)進(jìn)行賦值。</p><p>　?、坌盘?hào)賦值語(yǔ)句

31、將設(shè)計(jì)實(shí)體內(nèi)的處理結(jié)果向定義的信號(hào)或界面端口進(jìn)行賦值。</p><p>　　④子程序調(diào)用語(yǔ)句用于調(diào)用一個(gè)已設(shè)計(jì)好的子程序。</p><p>　?、菰Z(yǔ)句對(duì)其他的設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行元件的調(diào)用說(shuō)明，并將此元件的端口與其他的元件、信號(hào)或高層次實(shí)體的界面端口進(jìn)行連接。</p><p>　　2出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體

32、設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本文將利用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，具體要求如下：</p><p>　　白天：行程1公里之內(nèi)，起步價(jià)5元，以后每公里1元，超過(guò)3公里加收空車(chē)費(fèi)6元。</p><p>　　黑夜：行程1公里之內(nèi)，起步價(jià)7元，以后每公里2元，超過(guò)4公里加收空車(chē)費(fèi)8元。</p><p>　　能顯示行駛公里數(shù)，計(jì)費(fèi)器費(fèi)用

33、；</p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)加速，停車(chē)，費(fèi)用路程隨之變化；</p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)白天黑夜由按鍵轉(zhuǎn)換；</p><p>　　可以任意時(shí)刻復(fù)位為路程為零，而計(jì)費(fèi)為起始值。</p><p>　　計(jì)價(jià)范圍0—99.9元，計(jì)價(jià)分辨率為0.1元，行程范圍為0——9.999公里，分辨率為0.001公里。</p><p>

34、　　2.2 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　對(duì)出租車(chē)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的工作進(jìn)行分析，即出租車(chē)計(jì)費(fèi)器工作流程圖如下圖所示</p><p>　　出租車(chē)載客后，啟動(dòng)計(jì)費(fèi)器，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始工作，進(jìn)入初始化狀態(tài)，即計(jì)程從0開(kāi)始，</p><p>　　若按鍵為1，則為白天。按鍵為0，則為黑夜。白天：行程1公里之內(nèi)，起步價(jià)5元，以后每公里1元，超過(guò)3公里加收空車(chē)費(fèi)6元。黑

35、夜：行程1公里之內(nèi)，起步價(jià)7元，以后每公里2元，超過(guò)4公里加收空車(chē)費(fèi)8元。再根據(jù)加速旋鈕判斷行駛還是停止。出租車(chē)停止乘客下車(chē)后，按下復(fù)位信號(hào)，則所有計(jì)數(shù)器復(fù)位。</p><p>　　3．出租車(chē)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的VHDL程序模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)出租車(chē)計(jì)費(fèi)器工作流程圖可劃分為4大模塊：計(jì)程模塊、白天計(jì)費(fèi)模塊、黑夜計(jì)費(fèi)模塊、顯示模塊。</p><p><b&

36、gt;　?。?）計(jì)程模塊：</b></p><p>　　process(Motor)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(Rst='0') then</p><p>　　Meter1<=0;</p><p>　　Meter1K

37、<=0;</p><p>　　Meter10<=0;</p><p>　　Meter100<=0;</p><p>　　elsif(Motor'event and Motor='1') then</p><p>　　if(Meter1=9) then</p><p>　　Met

38、er1<=0;</p><p>　　if(Meter10=9) then</p><p>　　Meter10<=0;</p><p>　　if(Meter100=9) then</p><p>　　Meter100<=0;</p><p>　　if(Meter1K=9) then</p>

39、<p>　　Meter1K<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Meter1K<=Meter1K+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p&

40、gt;<p>　　Meter100<=Meter100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Meter10<=Meter10+1;</p><p><b>　　end if;&

41、lt;/b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　Meter1<=Meter1+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if; </b></p><p>　

42、　end process;</p><p>　　通過(guò)電機(jī)脈沖輸入來(lái)控制車(chē)輪的運(yùn)行。運(yùn)行多少模擬多少路程。</p><p>　?。?）白天計(jì)費(fèi)模塊：</p><p>　　process(Clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(Rst='0'

43、) then</p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Money10<=0;</p><p>　　Money100<=0;</p><p>　　elsif(Clk'event and Clk='1') then</p><p>　　if daytime =

44、'0' then --bai tian</p><p>　　if(Meter1K<1) then </p><p>　　Money100<=0;</p><p>　　Money10<=5; </p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Old_Mon

45、ey1<=0;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Old_Money1<=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p&g

46、t;　　if(Money10=9) then</p><p>　　Money10<=0;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　Money100<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Money100<

47、;=Money100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money10<=Money10+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p&

48、gt;　　end if; </p><p>　　if (Meter1K=3) then</p><p>　　Money100<=1;</p><p>　　Money10<=3; </p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Old_Money1<=0;&l

49、t;/p><p>　　--end if ;</p><p>　　-------------</p><p>　　if (Meter1K >2 )then</p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Old_Money1<=Money1;</p><p&g

50、t;　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p>　　if(Money10=9) then</p><p>　　Money10<=0;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　Money100<=0;</p><p><

51、;b>　　else </b></p><p>　　Money100<=Money100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money10<=Money10+1;</p>

52、<p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if ;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　e

53、nd if;</b></p><p>　　通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制白天費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)白天行程1公里之內(nèi)，起步價(jià)5元，以后每公里1元，超過(guò)3公里加收空車(chē)費(fèi)6元。</p><p>　?。?）黑夜計(jì)費(fèi)模塊：</p><p>　　if(Meter1K<1) then </p><p>　　Money100<=0;</p>

54、<p>　　Money10<=7; </p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Old_Money1<=0;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Ol

55、d_Money1<=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p>　　if(Money10=9) then</p><p>　　Money10<=1;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　

56、Money100<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Money100<=Money100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><

57、p>　　Money10<=Money10+2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　----------------</

58、p><p>　　if (Meter1K=4) then</p><p>　　Money100<=2;</p><p>　　Money10<=1; </p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Old_Money1<=0;</p><p>　　if (Met

59、er1K>3) then </p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Old_Money1<=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p>　　if(Money10=9) then</p><p&

60、gt;　　Money10<=1;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　Money100<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Money100<=Money100+1;</p><p><b&

61、gt;　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money10<=Money10+2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end if; </p><

62、;p>　　end if; </p><p><b>　　end if ;</b></p><p><b>　　end if ;</b></p><p><b>　　end if ;</b></p><p>　　通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制黑夜費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)黑夜行程1公里之

63、內(nèi)，起步價(jià)7元，以后每公里2元，超過(guò)4公里加收空車(chē)費(fèi)8元。</p><p><b>　?。?）顯示模塊：</b></p><p>　　process(SEG_SEL) </p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case (SEG_SEL+1) is</p&

64、gt;<p>　　when "000"=>Disp_Temp<=Meter1K;dp<='0';</p><p>　　when "001"=>Disp_Temp<=Meter100;dp<='1';</p><p>　　when "010"=>

65、Disp_Temp<=Meter10;dp<='0';</p><p>　　when "011"=>Disp_Temp<=Meter1;dp<='0';</p><p>　　when "100"=>Disp_Temp<=10;dp<='0';</p&

66、gt;<p>　　when "101"=>Disp_Temp<=Money100;dp<='0';</p><p>　　when "110"=>Disp_Temp<=Money10;dp<='0';</p><p>　　when "111"=>

67、Disp_Temp<=Money1;dp<='1';</p><p>　　end case; </p><p>　　end process;</p><p>　　process(Clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　

68、if(Clk'event and Clk='1') then </p><p>　　SEG_SEL<=SEG_SEL+1;</p><p>　　if (SEG_SEL=9) then SEG_SEL<="000";</p><p><b>　　else </b></p>

69、<p>　　Display<=Disp_Decode;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(Disp_Temp) <

70、/p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case Disp_Temp is</p><p>　　when 0=>Disp_Decode<="0111111"; --0</p><p>　　when 1=>Disp_Decode<="00001

71、10"; --1</p><p>　　when 2=>Disp_Decode<="1011011"; --2</p><p>　　when 3=>Disp_Decode<="1001111"; --3</p><p>　　when 4=>Disp_Decode<=&qu

72、ot;1100110"; --4</p><p>　　when 5=>Disp_Decode<="1101101"; --5</p><p>　　when 6=>Disp_Decode<="1111101"; --6</p><p>　　when 7=>Disp_Decode

73、<="0000111"; --7</p><p>　　when 8=>Disp_Decode<="1111111"; --8</p><p>　　when 9=>Disp_Decode<="1101111"; --9</p><p>　　when 10=>Di

74、sp_Decode<="1000000"; ---</p><p>　　when others=>Disp_Decode<="0000000"; </p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process; </p>&l

75、t;p>　　可實(shí)現(xiàn)顯示高四位為路程，第三位顯示價(jià)格，同時(shí)可顯示小數(shù)點(diǎn)。可以直觀的讀出出租車(chē)所行駛的公里數(shù)和乘客所需付的費(fèi)用。</p><p>　　4．出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析</p><p><b>　　4.1 管腳分配圖</b></p><p>　　輸入輸出信號(hào)解釋說(shuō)明：</p><p>　　輸入信號(hào)：C

76、LK， 系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，頻率1kHZ；</p><p>　　daytime，啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)為1時(shí)，是黑夜，當(dāng)為0時(shí)，是白天 </p><p><b>　　Rst，復(fù)位信號(hào)，</b></p><p>　　Motor，電機(jī)脈沖輸入 </p><p>　　輸出信號(hào)：SEG_SEL[

77、0] ,SEG_SEL[1], SEG_SEL[2]片選信號(hào)的輸出，用于連接實(shí)驗(yàn)向上的74LS138芯片的管腳，在實(shí)驗(yàn)鎖管腳步驟中確定。起到控制數(shù)碼管顯示的作用。</p><p>　　Display[0],Display[1],Display[2],Display[3],Display[4],Displa-y[5],Display[6],用于數(shù)碼管顯示。</p><p>　　dp,用于控制

78、小數(shù)點(diǎn)，與實(shí)驗(yàn)箱上數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)端H相連。</p><p>　　4.2 仿真波形圖分析</p><p>　　5.結(jié)論及個(gè)人心得體會(huì)</p><p>　　通過(guò)這次緊張而又充實(shí)的EDA課程設(shè)計(jì)，我感受到了VHDL語(yǔ)言和普通軟件語(yǔ)言之間的區(qū)別，也能夠更加熟練地運(yùn)用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行邏輯電路的設(shè)計(jì)了，受益匪淺。我們所做的課題是出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)。老師給了我們?nèi)蝿?wù)書(shū)和簡(jiǎn)單的程序

79、模塊，在這十多天的實(shí)驗(yàn)操作中，我和我的組員馬翔不斷的完善自己的設(shè)計(jì)要求，將自己的想法融入到實(shí)驗(yàn)的程序中去。最終通過(guò)仿真達(dá)到了自己預(yù)想的效果。有種先苦后甜的成就感。</p><p>　　同時(shí)在本次試驗(yàn)中，我們熟練的掌握了Quartus II軟件的使用。學(xué)會(huì)了如何把自己所設(shè)計(jì)的程序，通過(guò)軟件用波形仿真出來(lái)，再通過(guò)試驗(yàn)箱仿真出來(lái)。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了很多人的幫助。首

80、先要感謝我的指導(dǎo)老師，包括肖鴻老師，賀科學(xué)老師，謝文彪老師以及吳一帆老師等。在課程設(shè)計(jì)上給予我的幫助，提供給我的支持與建議，特別是幫助我解決了我半個(gè)多月來(lái)一直沒(méi)有循環(huán)出來(lái)的計(jì)費(fèi)循環(huán)程序，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)們，他們也為我解決了不少難題，同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供了良好的做課程設(shè)計(jì)的環(huán)境。這些東西是無(wú)

81、法再平時(shí)上課的過(guò)程中學(xué)到的，實(shí)踐出真知，只有在實(shí)驗(yàn)中我們才能更好的學(xué)到東西，不用紙上談兵，做無(wú)用功。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 汪金愛(ài)，劉達(dá). EDA技術(shù)與CPLD應(yīng)用. 今日電子，2004，</p><p>　　[2] 朱彩蓮，楊洋. EDA技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用. 萍鄉(xiāng)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2004，4

82、</p><p>　　[3] 孫鵬，陳景. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)與設(shè)計(jì). 大連：大連理工大學(xué)出版社，2004.4.</p><p>　　[4] 王長(zhǎng)宏，陳朝陽(yáng)，鄒雪城，應(yīng)建華. VHDL設(shè)計(jì)實(shí)例及其仿真與綜合. 電子工程師，2001，11：</p><p>　　[5] 趙立民，于海雁，胡慶，龐杰. 可編程邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.5. 4

83、</p><p>　　[6]潘松，黃繼業(yè)，《EDA技術(shù)實(shí)用教程》，科學(xué)出版社，2002</p><p>　　[7]劉昌華，《數(shù)字邏輯EDA設(shè)計(jì)與實(shí)踐》，國(guó)防工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[8]譚會(huì)生，《EDA技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)力與分析》，西安電子科技大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[9]王振紅，張常年，《綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐》

84、，清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[10]李宗伯，《VHDL設(shè)計(jì)表示與綜合》，機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[11]邊計(jì)年，薛宏熙，《VHDL設(shè)計(jì)電子線路》，清華大學(xué)出版社，2002</p><p>　　附錄A 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器仿真結(jié)果</p><p><b>　　白天起始價(jià)五元</b><

85、/p><p>　　白天超過(guò)一公里，每公里1元</p><p>　　白天超過(guò)三公里，加6元空車(chē)返回費(fèi)</p><p><b>　　黑夜起始價(jià)七元</b></p><p>　　黑夜超過(guò)一公里，每公里2元</p><p>　　黑夜超過(guò)三公里，加8元空車(chē)返回費(fèi)</p><p>　　附錄

86、B 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器的完整程序</p><p>　　Title:出租車(chē)計(jì)費(fèi)器</p><p>　　Author:lijie and maxiang </p><p>　　Data: 2012-6-6 </p><p>　　library ieee;</p><p>　　u

87、se ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　---------------------------------------------------------------

88、-----</p><p>　　entity taxi is</p><p>　　port( Clk : in std_logic; --時(shí)鐘輸入</p><p>　　daytime : in std_logic; --baitian yu hei ye control</p><p>　　Rst

89、 : in std_logic; --復(fù)位輸入</p><p>　　Motor : in std_logic; --電機(jī)脈沖輸入</p><p>　　Display : out std_logic_vector(6 downto 0); --七段碼管顯示輸出</p><p>　　dp : out std_lo

90、gic; --xiaoshudianshuchu</p><p>　　SEG_SEL : buffer std_logic_vector(2 downto 0) --七段碼管掃描驅(qū)動(dòng)</p><p><b>　　); </b></p><p><b>　　end taxi;</b></p>

91、<p>　　--------------------------------------------------------------------</p><p>　　architecture one of taxi is</p><p>　　signal Disp_Temp : integer range 0 to 15;</p><p>　　si

92、gnal Disp_Decode: std_logic_vector(6 downto 0);</p><p>　　signal Meter1,Meter10,Meter100,Meter1K : integer range 0 to 9; </p><p>　　signal Money1,Money10,Money100 : integer range 0 to 9;</p

93、><p>　　signal Old_Money1 : integer range 0 to 9;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　process(Motor)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(Rst

94、='0') then</p><p>　　Meter1<=0;</p><p>　　Meter1K<=0;</p><p>　　Meter10<=0;</p><p>　　Meter100<=0;</p><p>　　elsif(Motor'event and Motor

95、='1') then</p><p>　　if(Meter1=9) then</p><p>　　Meter1<=0;</p><p>　　if(Meter10=9) then</p><p>　　Meter10<=0;</p><p>　　if(Meter100=9) then</p

96、><p>　　Meter100<=0;</p><p>　　if(Meter1K=9) then</p><p>　　Meter1K<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Meter1K<=Meter1K+1;</p><p&

97、gt;<b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Meter100<=Meter100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b>&

98、lt;/p><p>　　Meter10<=Meter10+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　Meter1<=Meter1+1;</p><p><b>　　end i

99、f;</b></p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(Clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(Rst='0'

100、) then</p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Money10<=0;</p><p>　　Money100<=0;</p><p>　　elsif(Clk'event and Clk='1') then</p><p>　　if daytime =

101、'0' then --bai tian</p><p>　　if(Meter1K<1) then --里程小于1Km是顯示基價(jià)</p><p>　　Money100<=0;</p><p>　　Money10<=5; --起步價(jià)5元</p><p>　　Money1<=0;</p>

102、;<p>　　Old_Money1<=0;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Old_Money1<=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) th

103、en</p><p>　　if(Money10=9) then</p><p>　　Money10<=0;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　Money100<=0;</p><p><b>　　else </b></p>&

104、lt;p>　　Money100<=Money100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money10<=Money10+1;</p><p><b>　　end if;</b&

105、gt;</p><p>　　end if; </p><p>　　if (Meter1K=3) then</p><p>　　Money100<=1;</p><p>　　Money10<=3; --duo shou 6 yuan </p><p>　　Money1<=0;<

106、;/p><p>　　Old_Money1<=0;</p><p>　　--end if ;</p><p>　　-------------</p><p>　　if (Meter1K >2 )then</p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Ol

107、d_Money1<=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p>　　if(Money10=9) then</p><p>　　Money10<=0;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　

108、Money100<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Money100<=Money100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><

109、p>　　Money10<=Money10+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if ;</b></p><p><b>　　end if;<

110、/b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　else --hei ye </p><p>　　if(Meter1K<1) then --里程小于1Km是顯示基價(jià)</p><p>　　Money100<=0;</p><p>　　Money

111、10<=7; --起步價(jià)7元</p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Old_Money1<=0;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Old_Money1&l

112、t;=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p>　　if(Money10=9) then</p><p>　　Money10<=1;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　Money100&l

113、t;=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Money100<=Money100+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Mon

114、ey10<=Money10+2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　----------------</p><

115、;p>　　if (Meter1K=4) then</p><p>　　Money100<=2;</p><p>　　Money10<=1; --duo shou 8 yuan </p><p>　　Money1<=0;</p><p>　　Old_Money1<=0;</p><p>

116、;　　if (Meter1K>3) then </p><p>　　Money1<=Meter100;</p><p>　　Old_Money1<=Money1;</p><p>　　if(Old_Money1=9 and Money1=0) then</p><p>　　if(Money10=9) then</p&g

117、t;<p>　　Money10<=1;</p><p>　　if(Money100=9) then</p><p>　　Money100<=0;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Money100<=Money100+1;</p><p

118、><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　Money10<=Money10+2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end if; </

119、p><p>　　end if; </p><p><b>　　end if ;</b></p><p><b>　　end if ;</b></p><p><b>　　end if ;</b></p><p>　　end process;&l

120、t;/p><p>　　process(SEG_SEL) </p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case (SEG_SEL+1) is</p><p>　　when "000"=>Disp_Temp<=Meter1K;dp<='0'

121、;</p><p>　　when "001"=>Disp_Temp<=Meter100;dp<='1';</p><p>　　when "010"=>Disp_Temp<=Meter10;dp<='0';</p><p>　　when "011&qu

122、ot;=>Disp_Temp<=Meter1;dp<='0';</p><p>　　when "100"=>Disp_Temp<=10;dp<='0';</p><p>　　when "101"=>Disp_Temp<=Money100;dp<='0'

123、;;</p><p>　　when "110"=>Disp_Temp<=Money10;dp<='0';</p><p>　　when "111"=>Disp_Temp<=Money1;dp<='1';</p><p>　　end case; &

124、lt;/p><p>　　end process;</p><p>　　process(Clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(Clk'event and Clk='1') then --掃描累加 </p><p>　　SEG_S

125、EL<=SEG_SEL+1;</p><p>　　if (SEG_SEL=9) then SEG_SEL<="000";</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Display<=Disp_Decode;</p><p><b>　　end if

126、;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(Disp_Temp) --顯示轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　ca

127、se Disp_Temp is</p><p>　　when 0=>Disp_Decode<="0111111"; --0</p><p>　　when 1=>Disp_Decode<="0000110"; --1</p><p>　　when 2=>Disp_Decode<=&qu

128、ot;1011011"; --2</p><p>　　when 3=>Disp_Decode<="1001111"; --3</p><p>　　when 4=>Disp_Decode<="1100110"; --4</p><p>　　when 5=>Disp_Decode

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