eda課程設(shè)計--出租車計費器的設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　課程名稱 數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計 </p><p>　　課題名稱 出租車計費器的設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p

2、><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2013年 7月 7日</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　

3、　課程名稱 數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計 </p><p>　　課 題 出租車計費器的設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號 </p&

4、gt;<p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　審 批 </p><p>　　任務(wù)書下達日期 2013 年 6月 29日</p><p>　　任務(wù)完成日期 2013 年 7月 7日</p><p>　　《數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)

5、計》課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　一 、設(shè)計目的</b></p><p>　　全面熟悉、掌握VHDL語言基本知識，掌握利用VHDL語言對常用的的組合邏輯電路和時序邏輯電路編程，把編程和實際結(jié)合起來，熟悉編制和調(diào)試程序的技巧，掌握分析結(jié)果的若干有效方法，進一步提高上機動手能力，培養(yǎng)使用設(shè)計綜合電路的能力，養(yǎng)成提供文檔資料的習(xí)慣和規(guī)范編程的思想。 </

6、p><p><b>　　二、設(shè)計要求</b></p><p>　　1、設(shè)計正確，方案合理。</p><p>　　2、程序精煉，結(jié)構(gòu)清晰。</p><p>　　3、設(shè)計報告5000字以上，含程序設(shè)計說明，用戶使用說明，源程序清單及程序框圖。</p><p><b>　　4、上機演示。</

7、b></p><p>　　5、有詳細的文檔。文檔中包括設(shè)計思路、設(shè)計仿真程序、仿真結(jié)果及相應(yīng)的分析與結(jié)論。 </p><p><b>　　三、進度安排</b></p><p>　　第十九周 星期一： 課題講解，查閱資料</p><p>　　星期二： 總體設(shè)計，詳細設(shè)計</p><p>

8、　　星期三： 編程，上機調(diào)試、修改程序</p><p>　　星期四： 上機調(diào)試、完善程序</p><p><b>　　星期五： 答辯</b></p><p>　　星期六-星期天：撰寫課程設(shè)計報告</p><p><b>　　附：</b></p><p>　　課程設(shè)計報告

9、裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評分、附件（A4大小的圖紙及程序清單）。 </p><p>　　正文的格式:一級標題用3號黑體,二級標題用四號宋體加粗,正文用小四號宋體;行距為22。</p><p>　　正文的內(nèi)容:一、課題的主要功能；二、課題的功能模塊的劃分（要求畫出模塊圖）；三、主要功能的實現(xiàn)；四、系統(tǒng)調(diào)試與仿真；五、總結(jié)與體會；六、附件（所有程序的原代碼，要求對程序?qū)懗霰匾淖?/p>

10、釋）；七、評分表。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一. 系統(tǒng)的總體設(shè)計1</p><p>　　1.1 問題描述1</p><p>　　1.2 設(shè)計思想1</p><p>　　1.3 引腳分配1</p><p>　　二．出租車計費功

11、能的實現(xiàn)2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體框圖2</p><p>　　2.2 程序流程圖3</p><p>　　2.3 系統(tǒng)各功能模塊的實現(xiàn)4</p><p>　　四. 調(diào)試與仿真8</p><p>　　五. 總結(jié)與體會9</p><p><b>　　六. 附件1

12、0</b></p><p><b>　　七. 評分表15</b></p><p>　　一. 系統(tǒng)的總體設(shè)計</p><p><b>　　1.1 問題描述</b></p><p>　　出租車計費器一般都是按公里計費，通常是起步價xx 元（xx 元可以行走x公里），然后再是xx 元/公里

13、。要完成一個出租車計費器，就要有兩個計數(shù)單位，一個用來計公里，另外一個用來計費用。通常在出租車的輪子上都有傳感器，用來記錄車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，而車輪子的周長是固定的，所以知道了圈數(shù)自然也就知道了里程。在這個實驗中，就要模擬出租車計費器的工作過程，用直流電機模擬出租車輪子，通過傳感器，可以得到電機每轉(zhuǎn)一周輸出一個脈沖波形。 (有條件的同學(xué)再完成：顯示用8 個七段碼管，前四個顯示里程，后四個顯示費用。)</p><p>

14、<b>　　1.2 設(shè)計思想</b></p><p>　　該出租車計費器按下開關(guān)S1后開始計費和計里程數(shù)，起步價是3元，準行1公里，以后1元/公里。時鐘輸入為一個1KHz的系統(tǒng)時鐘，直流電機模塊每轉(zhuǎn)一圈輸出一個脈沖信號給CPU，另外用按鍵模塊的S1 來作為整個系統(tǒng)的復(fù)位按鈕，每復(fù)位一次，計費器從頭開始計費。直流電機模塊用來模擬出租車的車輪子，每轉(zhuǎn)動一圈認為是行走1 米，所以每旋轉(zhuǎn)1000 圈

15、，認為車子前進1 公里。系統(tǒng)設(shè)計是需要檢測電機的轉(zhuǎn)動情況，每轉(zhuǎn)1000圈，分頻模塊輸出一個上升沿信號。車費和里程數(shù)在一個8位7段數(shù)碼管上顯示，前4位顯示里程，后4位顯示費用。</p><p><b>　　1.3 引腳分配</b></p><p><b>　　顯示：</b></p><p>　　動態(tài)八位七段數(shù)碼管模塊<

16、/p><p><b>　　時鐘：</b></p><p>　　直流電機脈沖輸入：</p><p><b>　　復(fù)位按鍵</b></p><p>　　二．出租車計費功能的實現(xiàn)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　該出租車計費系統(tǒng)

17、由三個模塊組成，分別是：</p><p>　　計費模塊：計算應(yīng)付車費</p><p>　　計程模塊：計錄已行里程</p><p>　　顯示模塊：將應(yīng)付車費和已行里程顯示在數(shù)碼管上</p><p>　　各模塊之間的關(guān)系為：</p><p><b>　　2 程序流程圖</b></p>&

18、lt;p><b>　　計算路程框圖：</b></p><p>　　計算出租車計費框圖：</p><p>　　2.3 系統(tǒng)各功能模塊的實現(xiàn)</p><p><b>　　計算距離模塊：</b></p><p>　　REG:PROCESS(s1,meter) </p><p&

19、gt;<b>　　begin</b></p><p>　　if s1='1' then </p><p><b>　　q1<=0;</b></p><p><b>　　q2<=0;</b></p><p><b>　　q3<=0;&l

20、t;/b></p><p><b>　　q4<=0;</b></p><p>　　elsif meter'event and meter='1' then --clk'event and clk='1' then</p><p>　　if q4=9 then</p>

21、<p><b>　　q4<=0;</b></p><p>　　if q3=9 then</p><p><b>　　q3<=0;</b></p><p>　　if q2=9 then</p><p><b>　　q2<=0;</b></p>

22、;<p><b>　　q1<=q1+1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　q2<=q2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b

23、>　　else</b></p><p>　　q3<=q3+1; </p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　q4<=q4+1;</b></p><

24、;p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　--end if;</b></p><p>　　end process REG;</p><p><b>　　計費距離模塊：</b&g

25、t;</p><p>　　COM:process( q1) </p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if q1<7 then</p><p><b>　　a4<=q1+3;</b></p><p>　　else if q1=7 t

26、hen</p><p><b>　　a4<=0;</b></p><p>　　if a3=9 then</p><p><b>　　a3<=0;</b></p><p>　　if a2=9 then</p><p><b>　　a2<=0;<

27、/b></p><p><b>　　a1<=a1+1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a2<=a2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p>

28、<p><b>　　else</b></p><p><b>　　a3<=a3+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　else if q1=8 then</p><p><b>　　a4<=1;&

29、lt;/b></p><p>　　if a3=9 then </p><p><b>　　a3<=0;</b></p><p>　　if a2=9 then</p><p><b>　　a2<=0;</b></p><p><b>　　a1<

30、=a1+1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a2<=a2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p>

31、;<p><b>　　a3<=a3+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　else if q1=9 then</p><p><b>　　a4<=2;</b></p><p>　　if a3=9 then

32、 </p><p><b>　　a3<=0;</b></p><p>　　if a2=9 then</p><p><b>　　a2<=0;</b></p><p><b>　　a1<=a1+1;</b></p><p><b&g

33、t;　　else</b></p><p><b>　　a2<=a2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a3<=a3+1;</b>

34、;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end if;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;

35、</b></p><p>　　end process COM;</p><p><b>　　顯示模塊：</b></p><p>　　CAM:process(clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if clk'even

36、t and clk='1' then </p><p>　　cout<=cout+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process CAM;</p><p>　　pra:process(cout)</p><p><b

37、>　　begin</b></p><p>　　case cout is</p><p>　　when "000"=> wx<="10000000";shuju<=q1;</p><p>　　when "001"=> wx<="01000000&quo

38、t;;shuju<=q2;</p><p>　　when "010"=> wx<="00100000";shuju<=q3;</p><p>　　when "011"=> wx<="00010000";shuju<=q4;</p><p>　　w

39、hen "100"=> wx<="00001000";shuju<=a1;</p><p>　　when "101"=> wx<="00000100";shuju<=a2;</p><p>　　when "110"=> wx<="00

40、000010";shuju<=a3;</p><p>　　when "111"=> wx<="00000001";shuju<=a4;</p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process pra;</p>&l

41、t;p>　　process(shuju) </p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case shuju is</p><p>　　when 0=>duan<="0111111"; --0</p><p>　　when 1=>duan<=&qu

42、ot;0000110"; --1</p><p>　　when 2=>duan<="1011011"; --2</p><p>　　when 3=>duan<="1001111"; --3</p><p>　　when 4=>duan<="1100110"; -

43、-4</p><p>　　when 5=>duan<="1101101"; --5</p><p>　　when 6=>duan<="1111101"; --6</p><p>　　when 7=>duan<="0000111"; --7</p><p

44、>　　when 8=>duan<="1111111"; --8</p><p>　　when 9=>duan<="1101111"; --9</p><p>　　when others=>null; </p><p><b>　　end case;</b></p&

45、gt;<p>　　end process; </p><p><b>　　四. 調(diào)試與仿真</b></p><p>　　在調(diào)試過程中，出現(xiàn)了很多的問題，在編譯時出現(xiàn)同時賦值的現(xiàn)象：</p><p>　　圖4 同時賦值現(xiàn)象</p><p>　　在程序使用軟件仿真時，出現(xiàn)了問題；開始使用10進制數(shù)進行

46、仿真時由于在計費時，開始不適應(yīng)復(fù)位信號，就會出現(xiàn)幾公里幾塊錢，一但經(jīng)過復(fù)位之后程序使用就正常了，這是有與我在使用時沒有復(fù)位時，不給初值一樣，后來經(jīng)過修改之后就正常了。</p><p><b>　　圖5 計費仿真</b></p><p><b>　　圖6 距離仿真</b></p><p>　　圖7 出租車計費仿真</

47、p><p><b>　　五. 總結(jié)與體會</b></p><p>　　通過這次緊張而又充實的EDA課程設(shè)計，我感受到了VHDL語言和普通軟件語言之間的區(qū)別，也能夠更加熟練地運用VHDL語言進行邏輯電路的設(shè)計了，受益匪淺。在沒有進行課程設(shè)計之前，我們的上機實踐從來沒有編寫過規(guī)模如此的數(shù)字電路系統(tǒng)，最多就寫寫什么半加器，全加器之類的小型實體。而這次課程設(shè)計要想實現(xiàn)課題要求的功

48、能，必須將若干小型實體組合成一個相對大型的實體。不僅如此，在寫完程序后，還要把程序下載到芯片內(nèi)，連接相應(yīng)的電子器件，觀察真正的效果。所以，通過這次緊張的課程設(shè)計，我體會了從開始利用VHDL語言編程到把設(shè)想放到真正在電子器件上實現(xiàn)的全部過程，提高了自己從事工程項目設(shè)計的能力。</p><p>　　另外，在課程設(shè)計的過程，我碰到了很多棘手的難題，雖然也進行了苦思冥想，卻還是得不到解決方法，有時也有想放棄的念頭，不過終

49、于還是堅持了下來，完成了任務(wù)，我意識到今后不管是在工作還是學(xué)習(xí)中，做工程項目都需要有忍耐力和堅持。</p><p>　　結(jié)果重要，過程更是我們學(xué)習(xí)的寶貴經(jīng)驗。課程設(shè)計不僅是學(xué)習(xí)一門課，更可以鍛煉我們的實踐能力，動手操作能力，和解決問題的能力。能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)的知識靈活、巧妙的運用到實踐操作上是一次很好的體驗，和機會。不僅鍛煉路我們的動手能力，而且加深了對課本的理解和彌補了課本上所不能涉及到的東西。所以在對待每一次

50、的課程設(shè)計時我都很認真，也終于通過自己的努力終于完成了此次的課程設(shè)計。</p><p><b>　　六. 附件</b></p><p><b>　　程序源代碼：</b></p><p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;<

51、;/p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　ENTITY eda IS</p><p>　　PORT(clk : IN STD_LOGIC;--外部時鐘輸入口</p><p>　　meter : IN STD_LOGIC; -- 外部轉(zhuǎn)圈信號輸入，假定每個上升沿視為車輪轉(zhuǎn)一圈<

52、;/p><p>　　S1 : IN STD_LOGIC; -- 外部按鍵輸入復(fù)位信號，假定低電平表示按鍵被按下，高電平表示按鍵未按下</p><p>　　wx:out std_logic_vector(7 downto 0);</p><p>　　cost1,cost2,cost3,cost4 :out integer range 0 to 9; --輸出計費值個

53、位十位百味</p><p>　　dist1,dist2,dist3,dist4 : out integer range 0 to 9); --輸出公里數(shù)小數(shù)點后一位，個位，十位</p><p>　　END entity;</p><p>　　architecture behav of eda is</p><p>　　signal q1,q2

54、,q3,q4:integer range 0 to 9; --</p><p>　　signal a1,a2,a3,a4:integer range 0 to 9;</p><p>　　signal cout:STD_LOGIC_VECTOR (2 DOWNTO 0);</p><p>　　--signal wx:std_logic_vector(7 downto

55、 0);</p><p>　　signal shuju:integer range 0 to 9; --控制路程和計費數(shù)據(jù)顯示的位置</p><p>　　signal duan:std_logic_vector(6 downto 0); ---控制數(shù)碼管顯示輸出</p><p><b>　　begin</b></p><

56、p>　　REG:PROCESS(s1,meter) --計算路程</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if s1='1' then </p><p><b>　　q1<=0;</b></p><p><b>　　q2<=

57、0;</b></p><p><b>　　q3<=0;</b></p><p><b>　　q4<=0;</b></p><p>　　elsif meter'event and meter='1' then --clk'event and clk='1&#

58、39; then</p><p>　　if q4=9 then</p><p><b>　　q4<=0;</b></p><p>　　if q3=9 then</p><p><b>　　q3<=0;</b></p><p>　　if q2=9 then</

59、p><p><b>　　q2<=0;</b></p><p><b>　　q1<=q1+1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　q2<=q2+1;</b></p><p>

60、;<b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　q3<=q3+1; </p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p>&l

61、t;p><b>　　q4<=q4+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　--end if;</b></p><p>　　end proc

62、ess REG;</p><p>　　COM:process( q1) --計算出租車計費</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if q1<7 then</p><p><b>　　a4<=q1+3;</b></p><p>　

63、　else if q1=7 then</p><p><b>　　a4<=0;</b></p><p>　　if a3=9 then</p><p><b>　　a3<=0;</b></p><p>　　if a2=9 then</p><p><b>

64、　　a2<=0;</b></p><p><b>　　a1<=a1+1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a2<=a2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b

65、></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a3<=a3+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　else if q1=8 then</p><p><b&

66、gt;　　a4<=1;</b></p><p>　　if a3=9 then </p><p><b>　　a3<=0;</b></p><p>　　if a2=9 then</p><p><b>　　a2<=0;</b></p><p>&l

67、t;b>　　a1<=a1+1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a2<=a2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else<

68、/b></p><p><b>　　a3<=a3+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　else if q1=9 then</p><p><b>　　a4<=2;</b></p><p>

69、;　　if a3=9 then </p><p><b>　　a3<=0;</b></p><p>　　if a2=9 then</p><p><b>　　a2<=0;</b></p><p><b>　　a1<=a1+1;</b></p>&

70、lt;p><b>　　else</b></p><p><b>　　a2<=a2+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　a3<

71、=a3+1;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end if;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><

72、;b>　　end if;</b></p><p>　　end process COM;</p><p>　　------------------------------------------------------------計費 路程顯示輸出</p><p>　　CAM:process(clk)</p><p>&l

73、t;b>　　begin</b></p><p>　　if clk'event and clk='1' then </p><p>　　cout<=cout+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process CAM;<

74、/p><p>　　pra:process(cout) --控制路程和計費輸出位置</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case cout is</p><p>　　when "000"=> wx<="10000000";shuju<=

75、q1;</p><p>　　when "001"=> wx<="01000000";shuju<=q2;</p><p>　　when "010"=> wx<="00100000";shuju<=q3;</p><p>　　when "011

76、"=> wx<="00010000";shuju<=q4;</p><p>　　when "100"=> wx<="00001000";shuju<=a1;</p><p>　　when "101"=> wx<="00000100";

77、shuju<=a2;</p><p>　　when "110"=> wx<="00000010";shuju<=a3;</p><p>　　when "111"=> wx<="00000001";shuju<=a4;</p><p><b&

78、gt;　　end case;</b></p><p>　　end process pra;</p><p>　　process(shuju) --數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case shuju is</p><p>　　wh

79、en 0=>duan<="0111111"; --0</p><p>　　when 1=>duan<="0000110"; --1</p><p>　　when 2=>duan<="1011011"; --2</p><p>　　when 3=>duan<=&

80、quot;1001111"; --3</p><p>　　when 4=>duan<="1100110"; --4</p><p>　　when 5=>duan<="1101101"; --5</p><p>　　when 6=>duan<="1111101";

81、 --6</p><p>　　when 7=>duan<="0000111"; --7</p><p>　　when 8=>duan<="1111111"; --8</p><p>　　when 9=>duan<="1101111"; --9</p><

82、;p>　　when others=>null; </p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　dist1<=q1;</p><p>　　dist2<=q2;</p><p>　　dist3&l

83、t;=q3;</p><p>　　dist4<=q4;</p><p>　　cost1<=a1;</p><p>　　cost2<=a2;</p><p>　　cost3<=a3;</p><p>　　cost4<=a4;</p><p>　　end behav;