（毕业论文 字数：9507 页数：28）摘要: 本文首先分析了传统的基于单片机的多功能计费器的不足之处，进而提出了利用VHDL语言设计出租车计费器，使其具有时间显示，计费以及模拟出租车启动，停止，复位等功能，并设置了动态扫描电路显示车费和对应时间，显示了硬件描述语言VHDL设计数字逻辑电路的优越性。

关键词:出租车计费器,CPLD/FPGA,VHDL,多功能性

目录

1．前言
2．以CPLD/FPGA为主体的基于VHDL语言的出租车计费系统的设计
3．系统设计方案
4．系统仿真/硬件验证
5．结论

1．前言
汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。
采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现。为此我们采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。随着生活水平的提高，人们已不再满足于衣食住的享受，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着买卖纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器。用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。
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 (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)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(VHS IC Very High Speed Integrated Circuit) 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IEEE STD1076- 1987 和IEEE STD1076- 1993。MAX + PLUSII (Multiple Array Matrix And Programmable Logic U ser System s) 是电子设计不可缺少的工具, 他可以接受多种方式的输入: 原理图输入、文本输入(硬件描述语言)、第三方EDA 工具提供的接口等。MAX+ PLUSII 的仿真器具有很强灵活性, 可以控制对单器件或多器件的仿真。MAX +PLU SII还提供了丰富的帮助库。
本文采用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MAX+ PLUSII 软件调试优化, 下载到特定芯片(MAX 系列的EPM7128SLC84 15) 后, 可应用于实际的出租车计费系统中。
2．以CPLD/FPGA为主体的基于VHDL语言的出租车计费系统的设计

2.1 设计背景

随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。我设计了一个以CPLD/FPGA为主体、辅以AT89C51单片机控制，附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。出租车的计费系统是VHDL的简单应用，利用VHDL语言设计出租车计费系统，使其实现了计程模块、计费模块、计时模块等的设计方法与技巧。突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点。此程序通过下载到特定芯片后，可应用于实际的出租车计费系统中。

其中系统电源由汽车上的电瓶提供，电源电压为+9~+16V。速度传感器不需要进行设计，假设它具有汽车每运行1Km提供1000个脉冲信号的特性。显示器可以采用LED数码管LCD液晶显示模块。具体功能要求如下。
2.3 计费及显示

（1） 里程，即汽车行驶里程，用四位数字显示，显示方式为“XXXX”，单位为Km，精确到0.1Km
（2） 单价，即里程单价，用三位数字显示，显示方式 “XXX”，单价为元/km，根据每天不同的时间段有两种情况当时间段为06：00~23：00时单价为了1.4元/Km,其他时间段内单价为1.8元/km。
（3） 等候时间，用四位数字显示分钟和秒，显示方式为“XX：XX”，等候的定义是：当汽车行驶速度小于或等于12KM/h时为“等候”。在等候时间大于1小时的情况下，可以不显示等候时间，但必须对等候时间进行统计计算。
（4） 等候单价，等候单价有两种情况在等候时间小于1小时的情况下，等候单价为1元每5分钟；在等候时间大于1小时的情况下，等候单价为20元每小时。
（5） 费用的计算，出租车的起价为5.00元，当里程小于2km时，按起价计算费用；当里程大于2km时按下工计算费用：
费用=里程×里程单价+等候时间×等候单价
（6） 费用的显示，用五位数字显示，显示方式为“XXX。XX”，单价为元。