EDA課程設計最終版

第11頁共13頁EDA課程設計出租車自動計費器院系:信息工程學院班級：11級電科2班學號：201114580229姓名：仝福成同組：周亞婷指導：賈默伊任務書一、用VHDL運用層次化設計方法設計一個小型數(shù)字系統(tǒng)題目：簡易出租車計價器二、說明書內(nèi)容：1.系統(tǒng)設計要求(功能)2.系統(tǒng)設計方案(包括頂層電路圖)3.VHDL源程序及仿真波形圖4.課程設計注釋5.設計解釋、說明6.獨特之處目錄：第一節(jié)：設計要求……4第二節(jié)：系統(tǒng)設計方案………………4 1)、思路…………………...4 2）、設計…………………...4 ①、輸入端口…….5②、輸出端口…….5第三節(jié):源程序和頂層電路圖………...5源程序………5頂層電路……10第四節(jié)：情景仿真…….1021公里內(nèi)無等待仿真…………….10進行21公里以上無等待仿真……10進行單程有等待仿真……………..11單程中進行復位仿真……………..11綜合性仿真實驗…..12第五節(jié)：系統(tǒng)拓展思路………………..12第六節(jié)：設計心得總結(jié)………………..12設計要求：設計一個出租車單程自動計費器，計費包括起步價、行車里程計費、等待時間計費等。起步價為8元，起步為3km。超過3km，按照1元/km收費。單程行駛超過21km，每公里加收50%費用。等候時間超過一分鐘按照行駛一公里收費。要求顯示兩位里程、四位計費xxx.x和兩位等候時間。設計方案：按照設計要求完成流程圖:思路：①、輸入雙時鐘信號，分別模擬時間和路程。對信號進行分頻達到一定的計數(shù)目的。②、通過對里程的計數(shù)產(chǎn)生兩個使能信號，伊達到在不同里程的時候產(chǎn)生不同的計費方法。③、通過各種使能信號使各個計數(shù)分別處在不同的狀態(tài)，從而達到不同狀態(tài)的設計要求。設計：輸入端口：clk和mile——兩個時鐘信號，分別是時鐘信號和里程信號。由于本設計存在缺點，無法根據(jù)速度和時間進行計程，所以設置成兩個時鐘信號進行。wait_signal——等待時間計數(shù)的使能信號。one_way——單程行駛信號，由于本設計是單程行駛的自動計費器，所以該信號一直為‘1’。rst——復位信號，該信號為‘1’時，所有輸出全部清零。start——開始計數(shù)的使能信號。②、輸出端口：cost0,cost1,cost2,cost3——4位顯示計價，最高顯示999.9元。min0,min1——8位BCD碼顯示等待時間單位，最高時間59分鐘。km0,km1——8位BCD碼顯示里程，最高為99公里。源程序:libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitychuzujijiaisport(clk,start,wait_signal,mile,one_way,rst:instd_logic;cost0,cost1,cost2,cost3:outstd_logic_vector(3downto0);min0,min1:outstd_logic_vector(3downto0);km0,km1:outstd_logic_vector(3downto0));end;--主體部分，對各個端口進行聲明architectureoneofchuzujijiaissignalmile_r1,mile_r2,mile_clk,start_r,clk1hz:std_logic;signalcount:integerrange0to29;signalsec:integerrange0to59;signalc0,c1,c2,c3:std_logic_vector(3downto0);signalk0,k1,m0,m1:std_logic_vector(3downto0);signalen0,en1:std_logic;signalwait_clk,cost_clk:std_logic;beginU1:process(rst,clk)--分頻部分beginifrst='0'then ifclk'eventandclk='1'then ifcount=5thencount<=0;clk1hz<='1'; elsecount<=count+1;clk1hz<='0'; endif; endif;endif;endprocess;U2:process(rst,clk1hz,start,wait_signal)--計時部分beginifrst='1'thenm0<="0000";m1<="0000";elsifstart='0'thenwait_clk<='0';elsifclk1hz'eventandclk1hz='1'thenifwait_signal='1'then ifsec=5thensec<=0;wait_clk<='1'; ifm0="1001"thenm0<="0000"; ifm1="0101"thenm1<="0000"; elsem1<=m1+'1'; endif; elsem0<=m0+'1'; endif; elsewait_clk<='0';sec<=sec+1; endif;elsewait_clk<='0';endif;endif;endprocess;U3:process(rst,clk1hz,mile,start)--同步各個時鐘信號beginifrst='0'then ifclk1hz'eventandclk1hz='1'thenmile_r2<=mile_r1;mile_r1<=mile;start_r<=start; endif;endif;endprocess;mile_clk<=mile_r1andnot(mile_r2);cost_clk<=wait_clkwhenwait_signal='1'elsemile_clkwhenen0='1'oren1='1'else'0';U4:process(rst,start,mile_clk)--計程部分beginifrst='1'thenk0<="0000";k1<="0000";elsifstart='0'thenk0<="0000";k1<="0000";en0<='0';en1<='0';elsifmile_clk'eventandmile_clk='1'then ifk1&k0>="00100000"andone_way='1'thenen1<='1';en0<='0'; endif; ifk1&k0="00000011"thenen0<='1'; endif; ifk0="1001"thenk0<="0000"; ifk1="1001"thenk1<="0000"; elsek1<=k1+'1'; endif; elsek0<=k0+'1'; endif;endif;endprocess;U5:process(rst,start,cost_clk,start_r)--計價部分beginifrst='1'thenc0<="0000";c1<="0000";c2<="0000";c3<="0000";elsifstart='1'andstart_r='0'thenc0<="0000";c1<="1000";c2<="0000";c3<="0000";elsifcost_clk'eventandcost_clk='1'then ifen1='0'anden0='1'then ifc1="1001"thenc1<="0000"; ifc2="1001"thenc2<="0000"; ifc3="1001"thenc3<="0000"; elsec3<=c3+'1'; endif; elsec2<=c2+'1'; endif; elsec1<=c1+'1';c0<="0000"; endif; else if(c0="0101"andc1="1000")orc1="1001"then ifc1="1001"andc0="0101"thenc0<="0000";c1<="0001";elsifc1="1001"andc0="0000"thenc0<="0101";c1<="0000"; elsifc1="1000"andc0="0101"thenc0<="0000";c1<="0000"; endif; ifc2="1001"thenc2<="0000"; ifc3="1001"thenc3<="0000"; elsec3<=c3+'1'; endif; elsec2<=c2+'1'; endif; elsifc0="0000"thenc0<="0101";c1<=c1+'1'; elsec0<="0000";c1<=c1+"0010"; endif; endif;endif;endprocess;min0<=m0;min1<=m1;km0<=k0;km1<=k1;cost0<=c0;cost1<=c1;cost2<=c2;cost3<=c3;--最后輸出end;頂層電路圖：仿真波形如下：㈠、進行單程21公里以內(nèi)無等待仿真，如下：從圖中可以看出在3Km以內(nèi)直接賦值8元給個位計數(shù)的cost1，超過3公里之后進行每公里加1計數(shù)，并且到十向高一位進位。㈡、進行21公里以上無等待仿真：由圖可知21公里以上時每公里加價0.5元，由cost0顯示到達21公里時候顯示在26元，22公里顯示27.5元。㈢、進行單程有等待仿真：由圖可見在等待的時候進行計價1元/分鐘。并且在原來已有的計價上累加。㈣、單程中進行復位仿真：由圖可見，在復位信號到來時候所有的輸出信號全部歸零。㈤、綜合性仿真實驗：在復位信號到來的時候，行駛了41公里，等待了4分鐘，應當支付：8+（21-3）*1+（41-21）*1.5+4=60元，與圖中顯示一致。系統(tǒng)拓展思路：如果能夠加入車速采集器或者對車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)進行實時采集計算，那么就可以不依靠固定的速度進行整個仿真。只有不依靠固定車速實現(xiàn)上述的計程功能，該款設備才能投入實際生產(chǎn)應用。該程序還可可以修改成其他設備使用。對計價部分修改，加入實時采集油量的設備，從而可以用以檢測一部車油耗和行駛里程及時間的關系。體會與心得：在設計開始之初準備設計的是20公里為另一個計價點，但是在仿真的過程中出現(xiàn)的每公里計價變化出現(xiàn)在21公里。在改變設計要求的情況下