出租车计费系统ppt

,曲靖师范学院毕业答辩 基于FPGA的出租车计费系统 的设计专 业：电子信息科学与技术姓 名：学 号：指导老师：,第一章 引言 1.1 设计背景 1.2硬件描述语言VHDL第二章 出租车计费系统的设计 2.1 系统的总体框图 2.2. 具体的设计方案 2.2.1 系统硬件结构简图 2.2.2 系统软件结构设计第三章 系统硬件电路 3.1 霍尔传感器 3.2 步进电机第四章 计费器的VHDL设计 4.1 整个程序所用的输入、输出、信号量程序 4.2 分频模块 4.3 液晶显示模块 4.3.1 里程计数模块 4.3.2 费用计数模块 4.4 语音系统模块第五章 总结参考文献,第一章 引言,1.1 设计背景随着EDA技术的发展及大规模可编程逻辑器件CPLDFPGA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CPLDFP-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。本文介绍了一种以Altera公司可编程逻辑器件EP1C3T144-C8为控制核心，附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。,1.2 硬件描述语言VHDL VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门多个设计层次，支持结构、数据流和行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件和语言的功能，整个自顶向下或由下向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。 VHDL还具有以下优点：（1）VHDL的宽范围描述能力使它成为高层 设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功能的实现与调试，而花较少的精力于物理实现。（2）VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑设计，灵活且方便，而且也便于设计结果的交流、保存和重用。（3）VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。（）VHDL是一个标准语言，为众多的EDA厂商支持，因此移植性好。VHDL的设计流程从系统总体要求出发，自上而下地逐步将设计的内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。在设计的过程中，对系统自上而下分成三个层次进行设计：行为描述、RTL方式描述、逻辑综合。由自上而下的设计过程可知，从总体行为设计开始到最终的逻辑综合，每一步都要进行仿真检查，这样有利于尽早发现设计中存在的问题，从而可以大大缩短系统的设计周期,出租车计费系统的设计 第二章,2.1 系统总体框图 出租车计费器的总体设计如图2.1： 信号输入 控制芯片 动态显示 信号输入：各种控制信号经输入端 给控制芯片 控制芯片：采用FPGA（EP1C3T144C8N） 动态显示：采用12864（ST7920）来实现功能的输出,2.2 具体的设计方案 2.2.1 系统硬件结构简图 根据控制要求，出租车计费器的硬件结构如图2.2所示： 时钟控制模块 FPGA模块 动态显示模块,下载电路,语音模块,各模块的组成和原理：时钟控制模块：主要是扫描电路下载电路模块：主要由下载线组成语音模块：是由ISD1820P组成的语音系统动态显示模块：用于显示出租车的总里程、总费用、 起步价、等待时间,扫描电路,译码电路,液晶显示屏,2.2.2 系统软件结构设计 出租车计费器的软件结构见图如图2.3： 里程计数 传感器输出 车费计数,分频电路,动态显示,各模块的功能：传感器：当出租车行驶车轮转动时，传感器磁场将随之变化，并将此变化转化为脉冲输出 分频电路：先设定本里程的最小分辨率为100米，则传感器输出信号经处理，每100米分频电路输出一个进位信号 里程计数：累积计算总里程 车费计数：由里程计数输入总里程设定计费单价，里程3千米30个进位信号时 ，总车费为起步价；39千米时，2.2元/公里；9千米时，每公里加收50%（即3.3元/公里）动态显示：由液晶显示屏显示控制芯片（FPGA）转化成的十进制数（总里程、总费用、起步价、等待时间）,系统硬件电路 第三章,3.1 霍尔传感器根据出租车半径和行驶的圈数可以方便的测出出租车行行驶的里程。对于单个出租车而言，半径一定，只要测出行驶的圈数就可以测出里程。里程测量传感器的选择以下常用的方案有：使用光敏电阻对里程进行测量、利用编码器对车轮的圈数进行测量、利用霍尔传感器对里程进行测量、利用干簧管型传感器测量里程。由于霍尔元件不但不受天气的影响，即使被泥沙或灰尘覆盖也不会有影响，而且安装方便。所以本设计采用霍尔元件对里程与速度进行测量，既简单易行，又经济适用。使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的齿轮盘上粘上一粒磁钢，霍尔元件固定在前叉上，当车子转动时霍尔元件靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。常用的霍尔传感器有A44E，该传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，工作电压范围宽，使用非常方便。A44E的外形：1-Vcc 2-GND 3-OUT,3.2 步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的,计费器的VHDL设计 第四章,4.1 整个程序所用的输入、输出、信号量程序 在本设计中采用的是自顶向下的设计方法，首先从系统功能设计开始，对系统高层模块进行行为描述和功能仿真.系统的功能验证完成后，将抽象的高层设计自顶向下逐级细化，直到与所用可编程逻辑器件相对应的逻辑描述。,建议总结,Proposals,建议总结,Proposals,总结 第五章,VHDL硬件描述语言打破了硬件和软件设计人员之间互不干涉的界限，可以使用语言的形式来进行数字系统的硬件结构、行为的描述，直接设计数字电路硬件系统。从本文描述的出租车计费系统可以看出，通过编程、编译、仿真，该程序完全符合控制要求。通过软件达到控制要求，节省了硬件设施，使整个控制系统更加简洁经济。出租车计费器计数脉冲来自车轮转速传感器（霍尔传感器），动态扫描脉冲由外围电路给出，将单位脉冲看做行驶的单位公里数，并在此基础上进行计费与显示。实验表明：该计费器实现了按预置参数自动计费(最大计费金额为99.99元)、自动计程(最大计程公里数为99.9 km)等功能；能够实现动态显示累计里程和累计费用等功能。通过编