基于FPGA的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)，運(yùn)用自頂向下的設(shè)計(jì)思想，以芯片CycloneⅡEP2C8T144C8為設(shè)計(jì)核心，采用QuartusⅡ仿真軟件，對設(shè)計(jì)電路的各模塊及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了EDA仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，該計(jì)價(jià)系統(tǒng)具有計(jì)時(shí)、計(jì)費(fèi)、計(jì)程和動態(tài)顯示的功能，符合設(shè)計(jì)要求，修改VHDL語言源程序，可完成更多的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的擴(kuò)展功能。
關(guān)鍵詞：出租車計(jì)價(jià)；自頂向下；VHDL；FPGA

0 引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)也從傳統(tǒng)的全部由機(jī)械元器件組成的機(jī)械式設(shè)計(jì)到半電子式(即用電子線路代替部分機(jī)械器件的出租車計(jì)價(jià)器)，再從集成電路式到目前基于FGPA芯片為核心的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)共經(jīng)歷了四個(gè)階段，利用FPGA芯片，用較少的外部硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜?，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能，設(shè)計(jì)比較靈活，并且還具有功耗小，體積小、低成本、安全可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，使用FPGA來設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)已受到人們的關(guān)注，也能更好地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。
本文以FPGA為設(shè)計(jì)載體，通過VHDL語言編程，采用QuartusⅡ仿真軟件，設(shè)計(jì)了一種能動態(tài)顯示出租車計(jì)時(shí)、計(jì)費(fèi)、計(jì)程的系統(tǒng)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
1．1 實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)功能
車起步開始計(jì)費(fèi)，首先顯示起步價(jià)(本次設(shè)計(jì)為8．0元)，行程在3 km以內(nèi)，按起步價(jià)收費(fèi)；當(dāng)行駛超過3 km，1．6元／km，車暫時(shí)停車(如遇紅綠燈或中途暫時(shí)停車)，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間超過3 min，按1元／min收費(fèi)。
1．2 實(shí)現(xiàn)顯示功能
能動態(tài)顯示出租車行駛的里程，范圍為00～99 km(考慮到出租車就在市區(qū)或近郊附近活動)，同時(shí)顯示等待時(shí)間，范圍為00～59 min，顯示總計(jì)價(jià)值，范圍為00～999．9元，計(jì)價(jià)分辨率為0．1元。

2 出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體系
圖1為整個(gè)系統(tǒng)的頂層框圖，根據(jù)層次化設(shè)計(jì)理論，將出租車自動計(jì)價(jià)系統(tǒng)自頂向下可分為分頻模塊、控制模塊、計(jì)量模塊、譯碼和動態(tài)掃描顯示模塊。

(1)分頻模塊。通過分頻產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)，本次設(shè)計(jì)中通過對240 Hz的輸入脈沖進(jìn)行15次，24次和240次分頻，得到16 Hz，10 Hz和1 Hz的三種頻率，分別用于1．6元，1元和0．1元的計(jì)費(fèi)。
(2)計(jì)量控制模塊。計(jì)量控制模塊是出租車自動計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體部分，該模塊主要完成出租車的計(jì)時(shí)、計(jì)價(jià)、計(jì)程功能。計(jì)時(shí)器的量程為59 min，滿量程自動歸零。計(jì)程器的量程為99 km，滿量程自動歸零。行程在3 km內(nèi)，且等待累計(jì)時(shí)間在3 min內(nèi)，起步價(jià)費(fèi)為8元；3 km外以1．6元／km計(jì)費(fèi)，等待累計(jì)時(shí)間超過3 min按1元／min計(jì)費(fèi)。
(3)譯碼顯示模塊。該模塊經(jīng)過8選1數(shù)據(jù)選擇器將計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)(4位BCD碼)、計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)(2位BCD碼)、計(jì)程數(shù)據(jù)(2位BCD碼)動態(tài)顯示輸出。其中計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)最大顯示為999．9元；計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)最大顯示為59 min；計(jì)程數(shù)據(jù)最大顯示為99 km。