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1、EDA課程設計實驗報告
題 目：出租車計費系統(tǒng)
姓 名：張超峰
學 號：2008550531
班 級：2008級電子信息工程二班
指導老師：姚志強
完成日期：2011年4月8日
一、課程設計目的
1、綜合運用EDA技術，獨立完成一個課題的設計，考察運用所學知識，解決實際問題的能力；
2、結合理論知識，考察閱讀參考資料、文獻、手冊的能力；
3、進一步熟悉EDA技術的開發(fā)流程，掌握文件編輯、編譯、仿真、下載驗證等環(huán)節(jié)的實現(xiàn)方法和應用技巧；
二、課程設計要求
1、 計費部分
a、 起步價設置為6元；
b、 設置等待計時計費，當車速小于某值時，系
2、統(tǒng)自動進入等待計時，并在一定條件下進行等待計費，計費單價為1.3元/分鐘；
c、 設置超路程計費。當行駛距離超過3km后，系統(tǒng)進入超公里數(shù)計費，單價按1.0元/km計費；
d、 計費公式為s=6+1.3*等待時間+1.0*（行駛距離-3km）。
2、 顯示部分
a、 公里計數(shù)，記錄汽車行駛距離；
b、 等待計時，記錄等待時間；
c、 計費顯示，實時顯示系統(tǒng)總費用。
三、設計思路
（一）、基本原理
根據(jù)設計要求，系統(tǒng)的輸入信號有：系統(tǒng)時鐘信號CLK，計價開始信號START，車速控制信號MA。系統(tǒng)的輸出信號有：總費用數(shù)CHA0-CHA3，行駛距離（數(shù)）KM0-KM1和等待時間MI
3、N0-MIN1等。通過系統(tǒng)對車速的檢測進入相應的計費系統(tǒng)。
（二）、設計框圖
時鐘信號
計費信號
速度控制信號
分頻器
控
制
部
分
計時
計費
速度產(chǎn)生
顯
示
計程
（三）實現(xiàn)方法
1、系統(tǒng)時鐘clk+計費啟動信號start+等待計時信號stop+外部里程脈沖fin實現(xiàn)。
1>系統(tǒng)實現(xiàn)原理：當外部里程脈沖累計k1&k0=<3時，系統(tǒng)計費始終為起步價，當里程超過3km時，系統(tǒng)進入超公里計費，按相應單價計費；當外部輸入等待計時信號后，系統(tǒng)進入等待計時計費，費用單價可改變。
2>程序分析
LIBRARY IEE
4、E;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY zcftaxi IS
PORT( CLK: IN STD_LOGIC; --系統(tǒng)時鐘
START: IN STD_LOGIC; --計費開始信號
STOP: IN STD_LOGIC; --中途等待停止信號
5、 FIN: IN STD_LOGIC; --1KM脈沖信號
RST: IN STD_LOGIC;
CHA3,CHA2,CHA1,CHA0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --計費輸出信號
KM1,KM0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --行駛公里數(shù)
MEN1,MEN0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --等待時間輸出
END ENTIT
6、Y zcftaxi ;
ARCHITECTURE BEHAVE OF zcftaxi IS
SIGNAL X_1: INTEGER RANGE 0 TO 49; --數(shù)碼管掃苗顯示脈沖
SIGNAL W: INTEGER RANGE 0 TO 59; --等待計數(shù)分鐘走動產(chǎn)生信號
SIGNAL C3,C2,C1,C0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL K1,K0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL M1:
7、 STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL M0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL TEMP0,TEMP1: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL F_1: STD_LOGIC;
SIGNAL EN0,EN1: STD_LOGIC;
BEGIN
FEIPIN:PROCESS(CLK,START)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF START='0' THEN
8、 F_1 <='0';
X_1 <=0;
ELSE
IF X_1=49 THEN
X_1<=0;
F_1<='1';
ELSE
X_1<=X_1+1;
F_1<='0';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(FIN) --公里脈沖計數(shù)
BEGIN
9、 IF FIN'EVENT AND FIN='1' THEN
IF START='0' THEN
K1<="0000";
K0<="0000";
ELSIF STOP='0' THEN
IF K0="1001" THEN K0<="0000";
IF K1="1001" THEN K1<="0000";
ELSE K1<=K1+1;
END IF;
ELSE K0<=K0+1;
END IF;
10、END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clk) --等待時間顯示
BEGIN
IF clk'EVENT AND clk='1' THEN
IF START='0' THEN
W<=0;
M1<="000";
M0<="0000";
ELSIF STOP='1' THEN
IF W=49 THEN W<=0;
IF M0="1001"
11、THEN M0<="0000";
IF M1="101" THEN M1<="000";
ELSE M1<=M1+1;
END IF;
ELSE M0<=M0+1;
END IF;
ELSE W<=W+1;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CLK)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF
12、 START='0' THEN
EN0<='0';
EN1<='0';
ELSIF STOP='0' THEN EN1<='0';
IF K1&K0>"00000011" THEN EN0<='1'; --超公里數(shù)計費使能信號產(chǎn)生
ELSE EN0<='0';
END IF;
ELSIF STOP='1' THEN EN0<='0';
IF M1&M0>"0000010" THEN EN
13、1<='1'; --超等待時間使能信號產(chǎn)生
ELSE EN1<='0';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CLK,START)
VARIABLE C13,C15 : INTEGER;
BEGIN
IF START='0' THEN
C3<="0000"; C2<="0000"; C1<="0101"; C0<="0000";
C13:=0; C15:=0; TEMP0<="0000"; TEMP1
14、<="0000";
ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF(EN0='1')THEN
IF(C13<13)THEN C13:=C13+1; --13分頻超公里數(shù)計費
IF(C13=1)THEN TEMP0<=K0;
END IF;
IF C0="1001" THEN C0<="0000";
IF C1="1001" THEN C1<="0000";
IF C2="1001" THE
15、N C2<="0000";
IF C3="1001" THEN C3<="0000";
ELSE C3<=C3+1;
END IF;
ELSE C2<=C2+1;
END IF;
ELSE C1<=C1+1;
END IF;
ELSE C0<=C0+1;
END IF;
ELSIF(K0/=TEMP0)THEN C13:=0;
16、 END IF;
ELSIF(EN1='1')THEN
IF(C15<15)THEN C15:=C15+1; --15分頻超公里數(shù)計費
IF(C15=1)THEN TEMP1<=M0;
END IF;
IF C0="1001" THEN C0<="0000";
IF C1="1001" THEN C1<="0000";
IF C2="1001" THEN C2<="0000";
I
17、F C3="1001" THEN C3<="0000";
ELSE C3<=C3+1;
END IF;
ELSE C2<=C2+1;
END IF;
ELSE C1<=C1+1;
END IF;
ELSE C0<=C0+1;
END IF;
ELSIF(M0/=TEMP1)THEN C15:=0;
END IF;
END IF;
END
18、IF;
END PROCESS;
PROCESS(F_1) --信號顯示輸出部分
BEGIN
IF F_1'EVENT AND F_1='1'THEN
IF START='0' OR RST='1' THEN
MEN1<="0000";MEN0<="0000";
KM1<="0000"; KM0<="0000";
CHA3<="0000";CHA2<="0000"; CHA1<="0000";CHA0 <=
19、"0000";
ELSE
MEN1<='0'&M1;MEN0<=M0;
KM1<=K1; KM0<=K0;
CHA3<=C3;CHA2<=C2; CHA1<=C1;CHA0<=C0;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END BEHAVE;
3>時序圖分析
從上述時序圖可以看出，當k1&k0=<3km時，cha=5；當路程超過3km時，系統(tǒng)自動進入超公里計費。當stop為高電平時，系統(tǒng)計入等待計時計費。
2、
20、系統(tǒng)時鐘clk+計費啟動信號start +外部里程脈沖fin實現(xiàn)。
1> 系統(tǒng)實現(xiàn)原理：當外部里程脈沖累計k1&k0=<3時，系統(tǒng)計費始終為起步價，當里程
超過3km時，系統(tǒng)進入超公里計費，按相應單價計費；當系統(tǒng)通過速度檢測測得速度小于某值后，系統(tǒng)進入等待計時計費，費用單價可改變。
2> 程序分析
速度監(jiān)控部分：（其他參考方法一）
PROCESS(CLK)
VARIABLE tim,sudu : INTEGER;
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
tim:=tim+1;
sudu:=(k1&k0
21、)*1024/tim;
IF sudu<10 then
EN0<='0';
EN1<='1';--超等待時間使能信號產(chǎn)生
STOP<='1';
ELSE
EN0<='1';--超公里數(shù)計費使能信號產(chǎn)生
EN1<='0';
STOP<='0';
END IF;
END IF;
END PROCESS;
3、 系統(tǒng)時鐘clk+計費啟動信號start +外部速度檔位設置實現(xiàn)。
1>系統(tǒng)實現(xiàn)原理：當外部里程脈沖累計k1&k0=<3時，系統(tǒng)
22、計費始終為起步價，當里程
超過3km時，系統(tǒng)進入超公里計費，按相應單價計費；當系統(tǒng)通過速度檢測測得速度小于某值后，系統(tǒng)進入等待計時計費，費用單價可改變。本思路的最大亮點是速度可選可測。
2>程序分析
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY zcftaxi IS
PORT( CLK: IN STD_LOGIC; --
23、系統(tǒng)時鐘
START: IN STD_LOGIC; --計費開始信號
MA: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --檔位控制信號
CHA3,CHA2,CHA1,CHA0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --計費輸出信號
KM1,KM0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --行駛公里數(shù)
MEN1,MEN0: OUT S
24、TD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --等待時間輸出
END ENTITY zcftaxi ;
ARCHITECTURE BEHAVE OF zcftaxi IS
SIGNAL X_1: INTEGER RANGE 0 TO 2; --數(shù)碼管掃苗顯示脈沖
SIGNAL W: INTEGER RANGE 0 TO 15; --等待計數(shù)分鐘分頻信號
SIGNAL Q0,Q: INTEGER RANGE 0 TO 69; --速度分頻
S
25、IGNAL FIN: STD_LOGIC; --速度產(chǎn)生信號
SIGNAL STOP: STD_LOGIC; --中途等待信號
SIGNAL EN: STD_LOGIC; --超公里數(shù)計費使能信號
SIGNAL GFP: INTEGER RANGE 0 TO 50; --超公里數(shù)計費分頻信號
SIGNAL C3,C2,C1,C0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0
26、);
SIGNAL K1,K0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL M1: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL M0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL TEMP0,TEMP1: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL F_1: STD_LOGIC;
BEGIN
FEIPIN:PROCESS(CLK,START)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK=
27、'1' THEN
IF START='0' THEN
F_1 <='0'; X_1 <=0;
ELSE
IF X_1=2 THEN X_1<=0; F_1<='1';
ELSE
X_1<=X_1+1; F_1<='0';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CLK,START)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
CASE MA IS
28、 --速度選擇
WHEN "000" => Q0<=29; --V1=1/120KM/M
WHEN "001" => Q0<=39; --V2=1/160KM/M
WHEN "010" => Q0<=49; --V3=1/200KM/M
WHEN "011" => Q0<=59; --V4=1/240KM/M
WH
29、EN "100" => Q0<=69; --V5=1/280KM/M
WHEN OTHERS=>NULL;
END CASE;
IF Q0>39 THEN STOP<='1';
ELSE STOP<='0';
END IF;
IF START='0' THEN
Q0<=0;
FIN<='0';
ELSE
IF Q=Q0 THEN
Q<=0;
FIN<='1';
ELSE
Q<=Q+1;
30、 FIN<='0';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(FIN) --公里脈沖計數(shù)
BEGIN
IF FIN'EVENT AND FIN='1' THEN
IF START='0' THEN
K1<="0000";
K0<="0000";
ELSIF K0="1001" THEN K0<="0000";
IF K1
31、="1001" THEN K1<="0000";
ELSE K1<=K1+1;
END IF;
ELSE K0<=K0+1;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clk) --等待時間顯示
BEGIN
IF clk'EVENT AND clk='1' THEN
IF START='0' THEN
W<=0;
M1<="000";
32、
M0<="0000";
ELSIF STOP='1' THEN
IF W=15 THEN W<=0;
IF M0="1001" THEN M0<="0000";
IF M1="101" THEN M1<="000";
ELSE M1<=M1+1;
END IF;
ELSE M0<=M0+1;
END IF;
ELSE W<=W+1;
END IF;
33、 END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CLK,START)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF START='0' THEN
EN<='0';
ELSIF STOP='0' THEN
IF K1&K0>"00000011" THEN EN<='1'; --超公里數(shù)計費使能信號產(chǎn)生
ELSE EN<='0';
END IF;
34、 END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CLK,START)
VARIABLE C10,C13 : INTEGER;
BEGIN
IF START='0' THEN
C3<="0000"; C2<="0000"; C1<="0110"; C0<="0000"; --起步價
C10:=0; C13:=0; TEMP0<="0000"; TEMP1<="0000";
ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF(EN='1')THEN
35、 IF GFP>(Q0/10-1) THEN
GFP<=0;
IF(C10<10)THEN C10:=C10+1; --10分頻超公里數(shù)計費
IF(C10=1)THEN TEMP0<=K0;
END IF;
IF C0="1001" THEN C0<="0000";
IF C1="1001" THEN C1<="0000";
IF C2="1001" THEN C2<="0000";
36、 IF C3="1001" THEN C3<="0000";
ELSE C3<=C3+1;
END IF;
ELSE C2<=C2+1;
END IF;
ELSE C1<=C1+1;
END IF;
ELSE C0<=C0+1;
END IF;
ELSIF(K0/=TEMP0)THEN C10:=0;
END IF;
ELSE GFP<=GF
37、P+1;
END IF;
ELSIF(STOP='1' AND K1&K0>"00000011") THEN
IF(C13<13)THEN C13:=C13+1; --13分頻超時計費
IF(C13=1)THEN TEMP1<=M0;
END IF;
IF C0="1001" THEN C0<="0000";
IF C1="1001" THEN C1<="0000";
IF C2="1001" T
38、HEN C2<="0000";
IF C3="1001" THEN C3<="0000";
ELSE C3<=C3+1;
END IF;
ELSE C2<=C2+1;
END IF;
ELSE C1<=C1+1;
END IF;
ELSE C0<=C0+1;
END IF;
ELSIF(M0/=TEMP1)THEN C13:=0;
39、 END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(F_1) --信號顯示輸出部分
BEGIN
IF F_1'EVENT AND F_1='1'THEN
IF START='0'THEN
MEN1<="0000";MEN0<="0000";
KM1<="0000"; KM0<="0000";
CHA3<="0000";CHA2<="0000";
40、 CHA1<="0000";CHA0 <="0000";
ELSE
MEN1<='0'&M1;MEN0<=M0;
KM1<=K1; KM0<=K0;
CHA3<=C3;CHA2<=C2; CHA1<=C1;CHA0<=C0;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END BEHAVE;
3>時序圖分析
從上時序圖可看出，當系統(tǒng)選擇速度為V1時，速度較大，當行駛距離大于3km時，系
統(tǒng)進入超公里數(shù)計費，本次仿真采用起步價6元
41、，超公里計費單價為1.0元/km。如當k1&k0=7km時，系統(tǒng)總計費為：6+4*1=10元。
從上時序圖可看出，當系統(tǒng)選擇速度為V5時，速度較大，當行駛距離大于3km時，系
統(tǒng)進入等待計費，本次仿真采用起步價6元，等待計費單價為1.3元/分鐘。如當k1&k0>3km,men1&men0>12分時，等待時間顯示加一，計費輸出顯示加1.3元，如等待計時時間顯示為15分鐘的下一分鐘系統(tǒng)總計費顯示為：6+（16-12+1）*1.3=12.5元。
四、三種思路的優(yōu)缺點比較
可以看到思路一、二采用的是外部里程脈沖輸入的方法，與實際相比較差距過大；而
方法一當進行等待時間計費時，需人工開
42、啟使能信號，比較麻煩并且也不實用。但思路一相對而言思路比較清晰，容易理解與實現(xiàn)。
思路二主要是為了省略等待計時外部使能信號，通過系統(tǒng)對輸入里程脈沖的頻率考究換算成車子行駛的速度。通過對速度值的比較，設置系統(tǒng)等待計時計費的條件，從而實現(xiàn)系統(tǒng)自動進行等待計時計費。
思路三是比較完整，比較先進的構思，與實際結合緊密，也是本次實驗的最終結果。
設計主要有以下幾個亮點：1、減少了外部信號的輸入，省略了等待計時計費使能信號輸入，省略了外部里程脈沖信號輸入；2、實現(xiàn)了系統(tǒng)自動進行里程計數(shù)；3、實現(xiàn)了系統(tǒng)對車速的自動檢測和可選，并能分析進行超公里計費和等待計費的轉換。
五、 實驗心得體會
本次試
43、驗共花去我一周的時間，感受頗深。在這次實驗中，我收獲很多。
首先是態(tài)度方面的認識。實驗需要事實考證，我們要秉著誠實，認真的態(tài)度，并且要有細心和耐心。實驗過程中不免會出現(xiàn)很多的問題，特別是EDA這門課程已學了很久，知識點很多都陌生了，需要踏實的復習。實驗過程中細節(jié)不能放過，對實驗結果和時序仿真圖分析時，要特別認真，有時可能會有0.1元的誤差，如果你忽視了，那實驗后面的誤差將會逐漸增大。
其次是方法。對于本次EDA實驗，我個人認識最深的是軟件分析具有很大的作用。我們到實驗室做的最多的是進行下載和結果觀測。但是在之前的源代碼編寫和時序仿真卻不能總跑到km之外的實驗室去。所以個人電腦利用軟件進行開發(fā)是很重要的。本次實驗我查錯的主要方法還是通過時序圖。
再次是實驗思路和產(chǎn)品開發(fā)構思。本次實驗我一共用了三種方法對其進行實現(xiàn)，第一種修改不是很多，但結果也不是很好。實現(xiàn)的結果與實際相差過大。而其后兩種是逐步提高的過程，從減少外部信號輸入和系統(tǒng)自動化的原則出發(fā)，對思路一進行修正，最后得到結果。所以，在實驗過程中，我們應當要有創(chuàng)新意識，同時要注重作品的實際利用價值。
13
出租車計費系統(tǒng) EDA課程設計報告
