毕业设计基于VHDL语言的出租车计费器设计

1、基于vhdl语言的出租车计费器设计1 引 言最近几年出租车行业发展迅速，在全国有几千家出租车公司，因此出租车计费器的市场是庞大的。随着电子科学技术的不断发展，特别是集成电路的迅猛发展，电子设计自动化已经成为主要的设计手段。随着eda技术的大力发展，fpga等数字可编程器件的出现，数字出租车计费器的设计也就变得更加简单，而且性能更稳定、能实现较复杂的功能，且运用eda软件可方便的在计算机上实现设计与仿真。本设计基于vhdl（fpga）语言是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，未来必定会取代部分落伍的数字元元件。1.1 课程设计目的随着电子技术的不断发展与进步，集成电路的设计方法也在不断地

2、更新。时至今日，传统的手工设计过程已经被先进的电子设计自动化（eda）工具所代替。只有以硬件描述语言和逻辑综合为基础的子项项下的电路设计方法才能满足日趋复杂的集成电路系统设计需求，才能缩短设计周期以满足设计对集成电路系统日益急迫的需求。在这种情形下，传统的出租车计费器设计方法已不能跟上现在的节奏，以往的出租车计费器在功能上也远不能满足现实的需求。以往的出租车计费器的不稳定性，功能稍等缺点是的大家开始寻求更新的，功能更强大，性能更稳定，价钱更低廉的新型出租车计费器。而大规模可编程逻辑器件的出现，vhdl硬件描述语言的出现，使得这一切成为可能。本设计的研究目标和意义也就是要使用价钱低廉、性能稳定、

3、价钱低廉、可扩性强、适应目前出租车市场需求的出租车计费器，以解决目前出租车计费器存在的一系列问题。1.2课程设计要求1. 能实现计费功能，计费标准为：按行驶里程收费，起步费为10.00元，并在车行3公里后再按2元/公里，当计费器计费达到或超过一定收费(如20元)时，每公里加收50%的车费，车停止不计费。2. 实现预置功能：能预置起步费、每公里收费、车行加费里程。3. 实现模拟功能：能模拟汽车启动、停止、暂停、车速等状态。4. 设计动态扫描电路：将车费显示出来，有两位小数。5. 用vhdl语言设计符合上述功能要求的出租车计费器，并用层次化设计方法设计该电路。6. 各计数器的计数状态用功能仿真的方

4、法验证，并通过有关波形确认电路设计是否正确。7. 完成电路全部设计后，通过系统实验箱下载验证设计的正确性。 1.3 设计平台max + plus是美国altera 公司的一种eda 软件,用于开发cpld 和fpga 进行数字系统的设计。2 应用工具介绍作为当今最流行的计算机软件系统，eda技术是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。eda可提供文本输入以及图形编辑的方法将设计者的意图用程序或者图形方式表达出来，而我们经常用到的vhdl语言便是用于编写源程序所需的最常见的硬件描述语言（hdl）之一。待添加的隐藏文字内容32.

5、1 eda技术介绍eda是电子设计自动化(electronic design automation)的缩写,在20世纪90年代初从计算机辅助设计(cad)、计算机辅助制造(cam)、计算机辅助测试(cat)和计算机辅助工程(cae)的概念发展而来。eda技术是在电子cad技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计1。eda技术就是以计算机为工具，设计者在eda软件平台上，用硬件描述语言hdl完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目

6、标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。典型的eda工具中必须包含两个特殊的软件包，即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在eda平台上完成的针对某个系统项目的hdl、原理图或状态图形描述，针对给定的硬件系统组件，进行编译、优化、转换和综合，最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前，必须给定所要实现的硬件结构参数，它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的方式联系起来。也就是说，综合器是软件描述与硬件实现的一座桥梁。综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的、可与目标器件fpga/cpld相映射的网表文件。 在今天，eda技术已经成为电子设计的普遍工具，无论设计芯片还是设计

7、系统，没有eda工具的支持，都是难以完成的。eda工具已经成为设计师必不可少的武器，起着越来越重要的作用。从目前的eda技术来看，其发展趋势是政府重视、使用普及、应用广泛、工具多样、软件功能强大。eda技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。eda技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。eda水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。2.2vhdl语言介绍电子设计自动化（eda）的关键技术之一是要求用形式化方法来描述数字系统的硬件电路。vhdl 硬件描述语言在电子设计自动化中扮演着重要的角色，他是eda 技术研究的重点之一。硬件描述语言是eda 技术的重要组成部分，vhdl 是作为电子设计主流硬件描

8、述语言，vhdl（very high speed integrated circuit hardware description language）于1983 年由美国国防部发起创建，由ieee进一步发展并在1987年作为ieee标准10760发布。因此，vhdl成为硬件描述语言的业界标准之一。vhdl作为ieee的工业标准硬件描述语言，得到众多eda公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。vhdl语言具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性，使用vhdl语言，可以就系统的总体要求出发，自上而下地将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。一个完整的vhdl程序包括以下几个基本组成部分：实体（entity），结构体（architecture），程序包（package），库（library）。其中，实