EDA课程设计 出租车计费

《EDA技术应用》课程设计报告专业：电子信息工程班级：09302姓名：雷乾鸿（09030049）指导教师：彭敏,曾凡忠2012年5月23日1目录1.前言.......................................................................................................22.设计任务..............................................................................................32.1能够实现计费的功能..................................................................32.2能够实现显示的功能..................................................................33.设计方案................................................................................................33.1实验主要仪器设备及材料：......................................................33.2原理分析......................................................................................44.各模块设计............................................................................................54.1分频模块：..................................................................................54.2控制模块：..................................................................................54.3转换模块：..................................................................................74.4显示模块：..................................................................................84.系统仿真结果......................................................................................81、EDA开发流程：.............................................................................82、程序总体原理图：........................................................................96.硬件测试..............................................................................................101、引脚分配：..................................................................................102、数据记录及分析：......................................................................108参考文献..............................................................................................129附录..............................................................................................122出租车计费系统的设计1.前言目前，电子系统正向集成化、大规模和高速度的方向发展，集成电路的规模越来越大，复杂程度越来越高，因此传统的门级描述方法显得过于琐碎，难以理解掌握。由美国国防部提出的VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）即超高速集成电路硬件描述语言，采用高层次的、自顶向下的设计方法来描述硬件，非常适合当前需要。美国国防部为了要解决项目间的信息交换困难和设计维护困难，同时也为解决当时的超高速集成电路（VHSIC，VeryHighSpeedIntegratedCircuit）计划而提出的一种硬件描述语言。1987年12月IEEE接受VHDL为标准的HDL，这就是今天的IEEESTD1076-1987和IEEESTD1076-1993。随着EDA技术的发展及大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，电子系统的设计技术和工具发生了巨大的变化，通过EDA技术对CPLD／FP-GA编程开发产品，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且可随时在系统中修改其逻辑功能。EDA（ElectronicDesignAutomation）是指以计算机为工作平台，以硬件描述语言为设计语言，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术等多种应用学科的最新成果而开发而成的一整套电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计,PCB设计。EDA技术已经成为电子设计的重要工具，无论是设计芯片还是设计系统，如果没有EDA工具的支持都将是难以完成的。EDA工具已经成为现代电路设计师的重要武器，正在起作越来越重要的作用。EDA工具，一般至少要包含仿真器（Simulator）、综合器（Synthesizer）和适配器（PlaceandRouting,P&R）等几个特殊的软件包中的一个或多个，因此这一领域的EDA工具就不包括Protel、PSpice、Ewb等原理图和PCB板设计及电路仿真软件。本设计采用VHDL语言来设计实现出租车计费系统，源程序经美国Altera公司的QUARTUSⅡ软件调试优化，下载到特定芯片（CYCLONE系列的EP1C6Q240C8）后，可应用于实际的出租车计费系统中。32.设计任务2.1能够实现计费的功能费用的计算是按行驶的里程收费，设出租车的起价为5.00元，当里程小于3KM时，按起步价计算费用；当里程大于3KM时每公里按1.3元计费。等待累计时间超过2min，按每分钟1.5元计费。所以总费用按下式计算：总费用=起费用+（里程-3km）*里程单价+等候时间*等候单价2.2能够实现显示的功能1、显示汽车行驶里程：用四位数字显示，显示方式为“XX”,单位为km。计程范围为0~99km，计程分辨率为1km。2、显示等候时间：用两位数字显示分钟，显示方式为“XX”。计时范围为0~59min，计时分辨率为1min。3、显示总费用：用四位数字显示，显示方式为“XXX.X”，单位为元。计价范围为0~999.9元，计价分辨率为0.1元。3.设计方案按系统功能实现要求，在EDA设计平台上，采用硬件描述语言设计文件，自动完成逻辑编译，逻辑化简，逻辑分割，逻辑综合，结构综合，以及逻辑优化和仿真测试，直至实现出租车计费系统的功能。使用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。本实验中采用的出租车计费系统，它由输入模块、控制模块和显示模块组成，框图如下：3.1实验主要仪器设备及材料：时钟信号等待信号公里脉冲计费/复位时钟信号控制器计时计费计程显示4主要元器件：PC机，EDA软件（QUARTUSⅡ），实验箱QuartusII设计流程：①设计输入：完成期间的硬件描述，包括文本编辑器、块与符号编辑器、MegaWizard插件管理器、约束编辑器和布局编辑器等工具；②综合：包括分析和综合器以、辅助工具和RTL查看器等工具；③布局连线：将设计综合后的网表文件映射到实体器件的过程，包括Fitter工具、约束编辑器、布局图编辑器、芯片编辑器和增量布局连线工具；④时序分析；⑤仿真：QuartusII提供了功能仿真和时序仿真两种工具；⑥器件编程与配置：包括四种编程模式，即被动串行模式、JTAG模式、主动串行模式和插座内编程模式。3.2原理分析根据设计要求，系统的输入信号有：系统时钟信号clk，计价开始信号strat，等待信号stop。系统的输出信号有：总费用数fy0-fy3，行程距离（km数）km0-km1和等待时间min0-min1等。系统组成方框图由外部输入模块、控制模块、转换模块和显示模块四部分组成。1、分频模块：分频模块是对系统的时钟频率进行分频。2、控制模块：计量模块完成计价、计时和计程功能计价部分；行程在3km以内，而且等待累计时间小于2min，起步费为5元；3km以外每公里按1.3元计费，等待累计时间超过2min按每分钟1.5元计费计时部分：计算乘客的等待累计时间。计时器的量程为59min，满量程后自动归零。计程部分：计算乘客所行使的公里数。计时器的量程为99km，满量程后自动归零。3、转换模块：本模块控制模块记十进制数转换为二进制BCD码。4、译码显示模块：译码显示模块完成计价、计时和计程数据显示。计费数据送入译码显示模块进行译码，最后送至以百元，十元，元，角为单位对应的数码管上显示。计时数据送入译码显示模块进行译码，最后送至以分为单位对应的数码管上显示。计程数据5送入译码显示模块进行译码，最后送至以KM为单位的数码管上显示。4.各模块设计程序设计分为分频模块，控制模块，转换模块，显示模块四个模块。（各模块的具体程序编写见附录）4.1分频模块：为从CPU中直接得到频率，使计时分辨率为1min。通过次模块的分频功能将输入的6M经分频后给控制模块，作为控制模块的时钟。仿真结果如下图示：4.2控制模块：计量模块完成计价、计时和计程功能：①、将计费开始信号Start先置0再设为1，其为高电平有效，中途等待停止信号stop设为0，其为低电平有效，公里脉冲glclk为10us,系统时钟sjclk为650us，则仿真结果为行程在3km以内，而且等待累计时间shijian小于2min，计费feiyong为5元；行驶的里程licheng为3km以外但是等待累计时间未超过2min按每公里再加1.3元计费；3km以外，且等待累计时间超过2min按每分钟再加1.5元计费。仿真结果如下图示：（实际费用=图示feiyong/10，单位：元）②、将计费开始信号Start先置0再设为1，其为高电平有效，中途等待停止信号stop设为0，其为低电平有效，公里脉冲glclk为50us,系统时钟sjclk为10us，则仿真结果为行程在3km以内，而且等待累计时间shijian小于2min，计费feiyong为5元；行驶的里程licheng为3km以外且等待累计时间超过2min按每分钟加1.5元计费。仿真结果如下图示：（实际费用=图示feiyong/10，单位：元）③、将计费开始信号Start先置0再设为1，其为高电平有效，中途等待停止信号stop设为0，其为低电平有效，公里脉冲glclk为20us,系统时钟sjclk为20us，则仿真结果为行程在3km以内，而且等待累计时间shijian小于2min，计费feiyong为5元；行驶的里程licheng为3km以内，时间shijian在2min以外，则时间优先，费用为每