多功能數(shù)字鐘、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)--EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告.docx

多功能數(shù)字鐘、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)E D A課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱 EDA技術(shù) 課題名稱 多功能數(shù)字鐘、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng) 學(xué) 院 電氣信息學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 目錄一、多功能數(shù)字鐘的總體設(shè)計(jì)31.1多功能數(shù)字鐘的理論設(shè)計(jì)31.2方案設(shè)計(jì)具體化3二出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的邏輯功能實(shí)現(xiàn)42.1 系統(tǒng)的總體框圖42.2多功能數(shù)字鐘各功能實(shí)現(xiàn)的具體化42.2.1調(diào)節(jié)時(shí)間42.2.2時(shí)分秒的顯示42.2.3整點(diǎn)報(bào)時(shí)4三多功能數(shù)字信號(hào)鐘在VHDL語(yǔ)言中的功能實(shí)現(xiàn)5四仿真結(jié)果8五硬件仿真結(jié)果9六、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)106.1 出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)106.2方案設(shè)計(jì)具體化10七、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的邏輯功能實(shí)現(xiàn)117.1 系統(tǒng)的總體框圖117.2 各模塊功能的實(shí)現(xiàn)117.2.1記里程模塊設(shè)計(jì)117.2.2計(jì)費(fèi)模塊設(shè)計(jì)117.2.3顯示模塊設(shè)計(jì)12八、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的在VHDL語(yǔ)言中的實(shí)現(xiàn)138.1 計(jì)費(fèi)記里程的功能實(shí)現(xiàn)138.2數(shù)碼管顯示的功能實(shí)現(xiàn)15九仿真結(jié)果16十結(jié)論17十一心得體會(huì)17一、 多功能數(shù)字鐘的總體設(shè)計(jì)1.1 多功能數(shù)字鐘的理論設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘應(yīng)該具有的功能有：顯示時(shí)一分一秒、整點(diǎn)報(bào)時(shí)，小時(shí)和分鐘可調(diào)等基本功能。整個(gè)鐘表的工作應(yīng)該是在1Hz信號(hào)的作用下進(jìn)行，這樣每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，秒增加1秒，當(dāng)秒從59秒跳轉(zhuǎn)到00秒時(shí)，分鐘增加1分，同時(shí)當(dāng)分鐘從59分跳轉(zhuǎn)到00分時(shí)，小時(shí)增加1小時(shí)。需要注意的是，小時(shí)的范圍是從0-23時(shí)。1.2方案設(shè)計(jì)具體化在設(shè)計(jì)中為了顯示的方便，分鐘和秒鐘可以用一個(gè)3位的二進(jìn)制碼顯示十位，用一個(gè)四位的二進(jìn)制碼顯示個(gè)位，對(duì)于小時(shí)因?yàn)樗姆秶菑?23，所以可以用一個(gè)2位的二進(jìn)制碼顯示十位，用4位二進(jìn)制碼顯示個(gè)位。設(shè)計(jì)中由于七段碼管是掃描的方式顯示，所以雖然時(shí)鐘需要的是1Hz時(shí)鐘信號(hào)。但是掃描需要一個(gè)比較高頻率的信號(hào)，因此為了得到準(zhǔn)確的IHz信號(hào)，必須對(duì)輸入的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻。對(duì)于整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，當(dāng)進(jìn)行整點(diǎn)的倒計(jì)時(shí)5秒時(shí)，讓LED來(lái)閃爍進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)的提示。即從整點(diǎn)前5秒鐘開(kāi)始進(jìn)行報(bào)時(shí)提示，LED開(kāi)始閃爍，過(guò)整點(diǎn)后停止閃爍。系統(tǒng)時(shí)鐘選擇時(shí)鐘模塊的10KHz，要得到1Hz時(shí)鐘信號(hào)必須對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行10000次分頻。調(diào)整時(shí)間按鍵用按鍵模塊的S1和S2，S1調(diào)節(jié)小時(shí)，每按下一次，小時(shí)增加一個(gè)小時(shí)，S2調(diào)整分鐘，每按下一次，分鐘增加一分鐘。另外用S8按鍵作為系統(tǒng)時(shí)鐘復(fù)位，復(fù)位后全部顯示 00-00-00。二出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的邏輯功能實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘2.1 系統(tǒng)的總體框圖 顯示時(shí)-分-秒整點(diǎn)報(bào)時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間2.2多功能數(shù)字鐘各功能實(shí)現(xiàn)的具體化2.2.1調(diào)節(jié)時(shí)間在Clk1Hz信號(hào)的作用下，S1按下（S1=0）一次，時(shí)表的個(gè)位加一，滿9進(jìn)位。當(dāng)時(shí)表顯示為23后，再次按下復(fù)位清零。S2按下（S2=0）一次，分表的個(gè)位加一，滿9進(jìn)位。當(dāng)分表顯示為59后，再次按下復(fù)位清零。2.2.2時(shí)分秒的顯示秒表是一個(gè)3位的二進(jìn)制碼、一個(gè)四位的二進(jìn)制碼。Clk1Hz信號(hào)發(fā)生一次（實(shí)際中的一秒）秒表的個(gè)位從0000計(jì)數(shù)到1001時(shí)秒的十位從000開(kāi)始計(jì)數(shù)加一至101后清零。同時(shí)分表的個(gè)位從0000計(jì)數(shù)到1001時(shí)分表的十位從000開(kāi)始計(jì)數(shù)加一至101后清零。同時(shí)時(shí)表的個(gè)位從0000計(jì)數(shù)到1001時(shí)時(shí)表的十位從00開(kāi)始計(jì)數(shù)加一至10后清零。一次循環(huán)完成一次從00：00：00-23:59:59的數(shù)字鐘顯示。當(dāng)復(fù)位鍵按下時(shí)，全部數(shù)碼管清零。2.2.3整點(diǎn)報(bào)時(shí)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，其工作的狀態(tài)受到秒計(jì)數(shù)器和分鐘計(jì)數(shù)器的狀態(tài)影響。整點(diǎn)的前五秒的LED閃爍，56s四個(gè)燈閃爍，57s三個(gè)燈閃爍，58s二個(gè)燈閃爍，59s一個(gè)燈閃爍，60s四個(gè)燈閃爍。三多功能數(shù)字信號(hào)鐘在VHDL語(yǔ)言中的功能實(shí)現(xiàn)1.產(chǎn)生1Hz的分頻信號(hào)，當(dāng)復(fù)位鍵按下時(shí)，所有數(shù)碼管歸零。2.S1按鍵調(diào)節(jié)小時(shí)，S2按鍵調(diào)節(jié)分鐘。3.時(shí)分秒的顯示4.整點(diǎn)報(bào)時(shí)5.數(shù)碼管的顯示四仿真結(jié)果五硬件仿真結(jié)果 六、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)6.1 出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)本系統(tǒng)為出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，有計(jì)費(fèi)、計(jì)里程、復(fù)位、顯示等功能，當(dāng)按reset復(fù)位鍵（S1）后開(kāi)始重新計(jì)費(fèi)和計(jì)里程數(shù)。起步價(jià)是8元/2公里，往后汽車每行使1公里計(jì)費(fèi)增加1元。里程數(shù)由pulse脈沖控制，pulse脈沖每發(fā)生一次，公里數(shù)增加0.01km，脈沖增加100次，公里數(shù)增加1km，計(jì)費(fèi)加1。6.2方案設(shè)計(jì)具體化本實(shí)驗(yàn)要完成的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的出租車計(jì)費(fèi)器，要求起步價(jià)是8元，開(kāi)行2公里，以后1元/1公里。設(shè)計(jì)脈沖（pulse）信號(hào)，以0.01公里為單位進(jìn)行程序編寫，脈沖pulse發(fā)生100次視為汽車行走了1公里。每當(dāng)pulse上升時(shí)，進(jìn)行計(jì)數(shù)信號(hào)count自增1，當(dāng)count到達(dá)99時(shí)，就會(huì)在下一次判斷時(shí)進(jìn)入里程數(shù)和計(jì)費(fèi)數(shù)的增加，公里數(shù)每增加0.1km，公里數(shù)自增0.1公里，在兩公里以前，需要作出判斷，計(jì)費(fèi)應(yīng)該保持8元起步價(jià)不變，當(dāng)2公里以后，公里數(shù)每增加1km（每進(jìn)一位），計(jì)費(fèi)自增1元。另外用按鍵模塊S1來(lái)作為整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位按鈕，每復(fù)位一次，計(jì)費(fèi)單元與記里程單元進(jìn)行復(fù)位。計(jì)費(fèi)單元money0=1000H，money1-3=0000H，kilometer0-3=0000H。顯示通過(guò)clk時(shí)鐘和信號(hào)move8控制數(shù)碼管的移位，clk每上升一次，move8移動(dòng)一位，再用兩個(gè)case語(yǔ)句控制選段和輸出顯示。通過(guò)a輸送需要顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)b判斷是否需要需要輸出小數(shù)點(diǎn)。每當(dāng)clk上升，控制數(shù)碼管的信號(hào)就會(huì)移動(dòng)一位，再通過(guò)第一個(gè)case語(yǔ)句鎖定移動(dòng)到的需要顯示的數(shù)碼管，然后通過(guò)第二個(gè)case語(yǔ)句將對(duì)應(yīng)數(shù)碼管上所需要顯示的值（money0-3，kilometre0-3）顯示在數(shù)碼管上，disp7-0分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管上的小數(shù)點(diǎn)、gfedcba。七、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的邏輯功能實(shí)現(xiàn)7.1 系統(tǒng)的總體框圖記里程顯示計(jì)費(fèi)Pulse脈沖Clk時(shí)鐘出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)該系統(tǒng)由計(jì)費(fèi)、記里程、脈沖、選段、顯示幾個(gè)部分組成，將系統(tǒng)寫入了一個(gè)進(jìn)程中，在這一個(gè)進(jìn)程中，計(jì)費(fèi)和里程都由pulse脈沖來(lái)決定是否增加，顯示部分則有clk上升后的不斷掃描顯示，系統(tǒng)總體框圖如下：位選7.2 各模塊功能的實(shí)現(xiàn)7.2.1記里程模塊設(shè)計(jì)記里程模塊的核心為一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)單元kilometer（0-3），最高可得到999.9km的距離。脈沖pulse每發(fā)生一次，認(rèn)為汽車行駛了0.01km，進(jìn)行計(jì)數(shù)信號(hào)count自增1，當(dāng)count到達(dá)99時(shí)，即汽車行駛0.99km，就會(huì)在下一次判斷時(shí)進(jìn)入里程數(shù)和計(jì)費(fèi)數(shù)的增加，即kilometer0加1，kilometer0加1發(fā)生10次視為汽車行走了1公里，kilometer1 增加1,以此類推。以0.01公里為單位進(jìn)行程序編寫的好處是，每一個(gè)計(jì)數(shù)單元kilometer清晰明了，滿9（即二進(jìn)制1001）進(jìn)位。在得到復(fù)位信號(hào)reset時(shí)，所有里程計(jì)數(shù)單元輸出0。根據(jù)讀入的位選信號(hào)sel選擇數(shù)碼管決定當(dāng)前輸出的數(shù)值disp。7.2.2計(jì)費(fèi)模塊設(shè)計(jì)因?yàn)樵谟?jì)費(fèi)過(guò)程中只存在1元的計(jì)費(fèi)情況，故計(jì)價(jià)精度精確到元，共有四個(gè)計(jì)數(shù)器。因此計(jì)價(jià)器的計(jì)數(shù)單元有四個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器money（0-3）。用按鍵模塊S1來(lái)作為整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位按鈕，每復(fù)位一次，Money0復(fù)位值為8，為價(jià)格的第一位計(jì)數(shù)；其余復(fù)位值為0。脈沖pulse發(fā)生100次（即計(jì)數(shù)信號(hào)count從0自增1至99時(shí)）視為汽車行走了1公里，計(jì)費(fèi)單元money0增加1。在兩公里以前（kilometer12時(shí)），計(jì)費(fèi)自增1元（money0+0001）。根據(jù)讀入的位選信號(hào)sel選擇數(shù)碼管決定當(dāng)前輸出的數(shù)值disp。7.2.3顯示模塊設(shè)計(jì)在顯示模塊，clk時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)發(fā)生一次， pulse發(fā)生100次，即行駛1km，計(jì)費(fèi)增加1元，move8移動(dòng)一次。用case選擇開(kāi)啟哪一個(gè)數(shù)碼管（共8個(gè)）。通過(guò)a輸送需要顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)b判斷是否需要需要輸出小數(shù)點(diǎn)。只有里程的第二位即kilometer1需要小數(shù)點(diǎn)顯示。八、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的在VHDL語(yǔ)言中的實(shí)現(xiàn)8.1 計(jì)費(fèi)記里程的功能實(shí)現(xiàn)1. reset=1復(fù)位時(shí)，各記里程單元（kilometer0-3）計(jì)費(fèi)單元（money0-3）狀態(tài)。money0復(fù)位后為1000H即十進(jìn)制數(shù) 8，其余均為0000H。2.脈沖信號(hào)pulse發(fā)生時(shí)，開(kāi)始記里程，并判斷是否需要收費(fèi)3.當(dāng)里程數(shù)999.9時(shí)，所有記里程單元kilometer0-3清零8.2數(shù)碼管顯示的功能實(shí)現(xiàn)1. clk每上升一次，（pulse發(fā)生100次，即行駛1km）move8移動(dòng)一次2.用case選擇開(kāi)啟哪一個(gè)數(shù)碼管。通過(guò)a輸送需要顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)b判斷是否需要需要輸出小數(shù)點(diǎn)。3. 當(dāng)需要顯示的是公里的第二位時(shí)（個(gè)位），需要小數(shù)點(diǎn) 4. 當(dāng)需要顯示的是其他位數(shù)據(jù)時(shí)，不需要小數(shù)點(diǎn)九仿真結(jié)果1.全部引腳仿真結(jié)果2.clk周期為pulse周期的100倍。Pulse脈沖每上升一次，里程數(shù)加0.01km，100次后kilometer0加一，逢10進(jìn)位。3.復(fù)位后，全部money0=8，其余全部為0。kilometer1每增加一，money0加1，money0加至9進(jìn)位。十結(jié)論通過(guò)本周進(jìn)行了EDA的課程設(shè)計(jì)，感受了VHDL語(yǔ)言編程的方法和技巧。 EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic design Automation）的縮寫，是一門用途廣泛的學(xué)科，它以計(jì)算機(jī)為工具，在EDA平臺(tái)上用VHDL語(yǔ)言完成設(shè)計(jì)仿真下載，通過(guò)這門學(xué)科，我們可以把我們的思想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，所以學(xué)好EDA這門課程是非常重要的。本次我的EDA課程設(shè)計(jì)題目為出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求能夠與現(xiàn)實(shí)生活中出組成上的計(jì)費(fèi)器實(shí)現(xiàn)類似的簡(jiǎn)易功能。真正的出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)出了根據(jù)里程數(shù)計(jì)費(fèi)，還有停車等待時(shí)的計(jì)費(fèi)，夜間行費(fèi)用加倍等實(shí)際性問(wèn)題。而由于我的能力有限，只能在兩天的時(shí)間完成最基本的根據(jù)距離計(jì)算費(fèi)用的功能。如果以后條件和時(shí)間允許的情況下，希望可以在自己的努力下進(jìn)一步完善這個(gè)課題。十一心得體會(huì)通過(guò)這個(gè)課題我