基于单片机和FPGA的出租车计费系统毕业设计Word文件下载.docx
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摘要
本系统电源电压为+16V，速度传感器具有汽车每运行1㎞提供1000个脉冲信号的特性。
显示器可以采用LED数码管。
系统采用单片机和FPGA的结合进行系统的主体设计,测控FPGA芯片通过采集传感器脉冲信号WCLK进行里程计算，里程计费，利用外部脉冲信号SCLK产生标准时钟信号，以计算等待时间，等待费用，并产生里程标志（LCBZ），等待标志（DDBZ），熄灯标志（XDBZ）等有关控制标志信号，同时根据单片机发出的开始信号（START），时段标志（SDBZ），传输数据选择（SEL）等控制信号将有关计算结果传送给FPGA芯片。
单片机MCU除了完成键盘扫描，显示控制外，还通过P0口与FPGA进行数据交换，并向测控FPGA芯片发出有关控制信号。
本设计方案利用单片机和FPGA的结合，发挥它们各自的长处，分工清晰，实际使用和操作符合大众逻辑，容易被人接受。
而且，单片机丰富的IO口和FPGA模块化的设计为系统功能的扩展提供了空间和便利。
关键词：
计费系统；
单片机；
FPGA芯片
Abstract
Thesystempowersupplyvoltageof+16V,speedsensorbeusedLEDdigitaltube.ThesystemadoptsthesinglechipandFPGAbindingsystemofthemaindesign,controlFPGAchipthroughtheacquisitionsensorpulsesignalWCLKtomileage,metered,usinganexternalpulsesignalSCLKproducesastandardclocksignal,tocalculatethewaitingtime,waitingcost,andgeneratethemileagesigns（LCBZ）,waitforthesigns（DDBZ）,mark（lightsoutXDBZ）andotherrelatedcontrolsignal,atthesametimeaccordingtotheMCUbyastartsignal（START）,timeslotmarkers（SDBZ）,transmissiondataselection（SEL）andothercontrolsignalstobetransmittedtothecalculationresultsofFPGAchip.SinglechipMCUinadditiontothecompletionofthekeyboardscanning,displaycontrol,throughtheP0andFPGAdataexchange,andtocontrolFPGAchipemitsthecontrolsignal.ThedesignmakesuseofSCMandFPGAcombination,playtotheirrespectivestrengths,acleardivisionoflabor,theactualapplicationandoperationinlinewiththegenerallogic,iseasytobeacceptedbypeople.Moreover,SCMrichIOandFPGAmodulardesignforsystemexpansionprovidesspaceandfacilities.
Keywords：
billingsystem；
SCM；
FPGAchip
1绪论
出租车是现代人类的重要交通工具，而出租车的计费系统的安全性和先进性是人们普遍关心的问题，要求计费器性能稳定，计费准确，以及预防司机作弊行为等等都关系到乘客的切身利益。
因此，设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有重要的意义。
同时，设计该系统所应用的知识涉及范围广，通过设计可以牢固掌握所学理论知识，对电子信息工程专业的就业方向有初步认识，将理论与实际有机联系起来。
应该是对以前所学知识的一次审核吧！
本设计主要介绍了出租车计费系统的设计思路和过程，并给出了所涉及的相关知识的详细介绍。
EDA技术应用，单片机的功能及应用，传感器检测技术，VHDL编程语言及汇编语言程序，显示系统设计及按键控制，等等。
第一部分为绪论,第二部分为方案论证，第三部分为系统设计，第四部分是硬件及软件实现，第五部分系统检测及分析，第六部分是结论，第七部分是附录,第八部分是参考文献，第九部分是致谢.
目前，普遍的出租车计费器仅仅具有时钟，起步价，里程计费，等待计费及显示几个功能。
其发展前景是可观的，将来的产品除具有这些功能外，另外还可增加如下功能：
防作弊功能，IC卡付费：
顾客能在制定点购买一定额度的“顾客IC卡”，乘车后可用IC卡付帐，付帐是否成功有相应的提示。
车主可定期将总营业额写入“车主IC卡”中，并据此IC卡向所属公司领取报酬。
车票资料打印：
顾客付费后可打印发票，打印内容包括车主信息和车费信息等。
可打印车主总营业额信息。
语音播报：
当乘客上车时，可自动问候乘客，当到达目的地，自动播报乘车费用并礼貌再见，表达希望下次乘坐的意思。
增加的这些功能将会更好地为乘客服务。
本系统设计也可应用于其他计费系统中，如电脑计费系统等等，其应用技术也有相当范围的应用面，如显示和播报部分也可应用于智能饭卡﹑智能电动车﹑机器人等电子相关产品中。
可见掌握了该系统的设计和分析可实现对电子专业知识的具体应用，增强理论联系实际的能力。
除此以外，所涉及的知识面也联系到现实生活中很多相关电子产品，也将对其他电子产品有一定理论基础。
2系统设计
2.1系统组成
其中系统电源电压为+16V。
速度传感器不需要进行设计，假设它具有汽车每运行1㎞提供1000个脉冲信号的特性。
显示器采用LED数码管。
具体功能要求如图2-1：
图2-1系统方框图
2.1.1计费及显示
①里程，即汽车行程里程，用四位数字显示，显示方式为“XXX.X”，单位为㎞，精确到0.1㎞。
②单价，即里程单价，用三位数字显示，显示方式为“X.XX”，单价为元㎞，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1.4元㎞，其他时间段内单价为1.80元㎞。
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12㎞Register）
8051单片机内部将多个寄存器统称成SFR，代表其特定的功能，甚至Port0、Port1、Port3也都是属SFR的成员之一，在这些SFR中有部分的寄存器可以进行位寻址，表3-1是这些SFR寄存器的整理，其中加（*）记号的寄存器可进行位寻址。
SFR寄存器
部分可进行位寻址的寄存器
算术运算寄存器
Acc（*）、B（*）、PSW（*）
指标类寄存器
SP、DPL、DPH
并行输入出端口
P0（*）、P1（*）、P2（*）、P3（*）
中断控制寄存器
IP（*）、IE（*）
定时计数寄存器
TMOD、TCON（*）、TL0、TH0、TL1、TH1
串行通信寄存器
SCON（*）、SBUF
表3-1可进行位寻址的SFR寄存器
3.2.2AT89S51单片机简介
AT89S5l是新型高档单片机。
它的主要特性是：
片内含有32KB的Flash程序存储器，擦写周期为1000次;
片内数据存储器内含512字节的RAM；
具有可编程32线IO口（P0，P1，P2和P3口）；
具有3个可编程定时器T0，T1和T2；
中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2级中断优先权的中断结构；
具有一个全双工UART串行口；
低功耗工作方式为空闲模式和掉电模式；
具有双数据指针DPTR0和DPTR1；
具有3级程序锁定位；
具有硬件看门狗定时器WDT；
AT89S51工作电源为4.0～5.5V（AT89LV51RC为2.7～5.5V）；
AT89S51最高工作频率为33MHZ（AT89LV51RC为12MHZ）；
具有断电标志POF．
3.2.3AT89S5l与51系列单片机相比具有如下特点
①程序存储器由8KB增加到32KB；
②片内数据存储器由256宇节增加到512字节；
③数据指针由1个增加到2个；
④增加了看门狗定时器，CPU在执行程序过程中，由于瞬时的干扰使程序陷入死循环状态，WDT（WatchdogTimer）是使CPU摆脱这种困境而自动恢复的一种方法；
⑤退出掉电方式由单纯硬件复位方式增加到硬件复位和中断两种方式；
⑥新增加了断电标志POF．
3.2.489S51的内部框图
图3-589S51的内部框图
引脚排列及功能：
AT89S51有3种封装形式：
PDIP．PLCC和TQFP．PDIP封装的引脚排列如图所示。
图3-6单片机电路板
①ＩＯ口线
P0口——8位、漏极开路的双向1O口。
当使用片外存储器及外扩IO口时，P0口作为低字节地址数据复用线。
在编程时，P0口可用于接收指令代码宇节；
在程序校验时，P0口可输出指令字节（这时需要加外部上拉电阻）。
P0口也可作通用IO口使用．但需加上拉电阻．变为准双向口。
当作为普通输入时，应将输出锁存器置1．PO口可驱动8个TTL负载．
P1口——8位、准双向IO口，具有内部上拉电阻。
P1口是为用户准备的1O双向口。
在编程和校验时，可用做输入低8位地址。
用做输入时，应先将输出锁存器置1．P1口可驱动4个TTL负载。
引 脚
替代功能
说 明
P1.0
T2
定时器2的外部事件输入端；
可编脉冲输出端
P1.1
T2EX
定时器2的捕捉重装触发器输入端；
定时器2的计数方向控制端
表3-2P1.0P1.1替代功能
P2口——8位、准双向1O口．具有内部上位电阻．
当使用片外存储器或外扩1O口时．P2口输出高8位地址。
在编程校验时．P2口可接收高字节地址和某些控制信号。
P2口也可作普通IO口使用。
用做输入时，应先将输出锁存器置1．P2口可驱动4个TTL负载。
P3口——8位、准双向1O口，具有内部上拉电阻。
P3口可作为普通1O口。
用做输入时，应先将输出锁存器置1．在编程校验时．P3口接收某些控制信号。
它可驱动4个TTL负载。
P3口还提供各种替代功能。
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
（外部中断0）
P3.3
（外部中断1）
P3.4
T0（记时器0外部输入）
P3.5
T1（记时器1外部输入）
P3.6
（外部数据存储器写选通）
P3.7
（外部数据存储器读选通）
表3-3P3口替代功能
②控制信号线
RST——复位输入信号，高电平有效。
在振荡器稳定工作时，在RST脚施加两个机器周期（即24个晶振周期）以上的高电平，将器件复位。
EA（——）VPP——外部程序存
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