EDA课程设计出租车计费器的设计Word文档格式.docx
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编程,上机调试、修改程序
星期四:
上机调试、完善程序
星期五:
答辩
星期六-星期天:
撰写课程设计报告
附:
课程设计报告装订顺序:
封面、任务书、目录、正文、评分、附件(A4大小的图纸及程序清单)。
正文的格式:
一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;
行距为22。
正文的内容:
一、课题的主要功能;
二、课题的功能模块的划分(要求画出模块图);
三、主要功能的实现;
四、系统调试与仿真;
五、总结与体会;
六、附件(所有程序的原代码,要求对程序写出必要的注释);
七、评分表。
一.系统的总体设计
1.1问题描述
出租车计费器一般都是按公里计费,通常是起步价xx元(xx元可以行走x公里),然后再是xx元/公里。
要完成一个出租车计费器,就要有两个计数单位,一个用来计公里,另外一个用来计费用。
通常在出租车的轮子上都有传感器,用来记录车轮转动的圈数,而车轮子的周长是固定的,所以知道了圈数自然也就知道了里程。
在这个实验中,就要模拟出租车计费器的工作过程,用直流电机模拟出租车轮子,通过传感器,可以得到电机每转一周输出一个脉冲波形。
(有条件的同学再完成:
显示用8个七段码管,前四个显示里程,后四个显示费用。
)
1.2设计思想
该出租车计费器按下开关S1后开始计费和计里程数,起步价是3元,准行1公里,以后1元/公里。
时钟输入为一个1KHz的系统时钟,直流电机模块每转一圈输出一个脉冲信号给CPU,另外用按键模块的S1来作为整个系统的复位按钮,每复位一次,计费器从头开始计费。
直流电机模块用来模拟出租车的车轮子,每转动一圈认为是行走1米,所以每旋转1000圈,认为车子前进1公里。
系统设计是需要检测电机的转动情况,每转1000圈,分频模块输出一个上升沿信号。
车费和里程数在一个8位7段数码管上显示,前4位显示里程,后4位显示费用。
1.3引脚分配
显示:
动态八位七段数码管模块
数码管端口名称
FPGA引脚
说明
7SEG-A
C8
显示内容控制
7SEG-B
C9
7SEG-C
C7
7SEG-D
C6
7SEG-E
D6
7SEG-F
D9
7SEG-G
D8
7SEG-DP
D7
7SEG-SEL0
A21
显示位置控制
7SEG-SEL1
B21
7SEG-SEL2
A22
7SEG-SEL3
D5
7SEG-SEL4
C4
7SEG-SEL5
B22
7SEG-SEL6
A19
7SEG-SEL7
B19
时钟:
Clk
N1
直流电机脉冲输入:
pulse
AE13
一圈一个脉冲
复位按键
RST
J7
按键S1
二.出租车计费功能的实现
2.1系统的总体框图
该出租车计费系统由三个模块组成,分别是:
计费模块:
计算应付车费
计程模块:
计录已行里程
显示模块:
将应付车费和已行里程显示在数码管上
各模块之间的关系为:
2程序流程图
计算路程框图:
计算出租车计费框图:
2.3系统各功能模块的实现
计算距离模块:
REG:
PROCESS(s1,meter)
begin
ifs1='
1'
then
q1<
=0;
q2<
q3<
q4<
elsifmeter'
eventandmeter='
then--clk'
eventandclk='
then
ifq4=9then
q4<
ifq3=9then
q3<
ifq2=9then
q2<
q1<
=q1+1;
else
=q2+1;
endif;
else
=q3+1;
endif;
else
=q4+1;
endif;
endif;
--endif;
endprocessREG;
计费距离模块:
COM:
process(q1)
ifq1<
7then
a4<
=q1+3;
elseifq1=7then
a4<
ifa3=9then
a3<
ifa2=9then
a2<
a1<
=a1+1;
=a2+1;
else
=a3+1;
elseifq1=8then
a4<
=1;
ifa3=9then
a3<
ifa2=9then
a2<
a1<
a2<
elseifq1=9then
a4<
=2;
ifa3=9then
a3<
ifa2=9then
a2<
a1<
else
endif;
endif;
endprocessCOM;
CAM:
process(clk)
ifclk'
cout<
=cout+1;
endif;
endprocessCAM;
pra:
process(cout)
begin
casecoutis
when"
000"
=>
wx<
="
10000000"
;
shuju<
=q1;
001"
01000000"
=q2;
010"
00100000"
=q3;
011"
00010000"
=q4;
100"
00001000"
=a1;
101"
00000100"
=a2;
110"
00000010"
=a3;
111"
00000001"
=a4;
endcase;
endprocesspra;
process(shuju)
caseshujuis
when0=>
duan<
0111111"
--0
when1=>
0000110"
--1
when2=>
1011011"
--2
when3=>
1001111"
--3
when4=>
1100110"
--4
when5=>
1101101"
--5
when6=>
1111101"
--6
when7=>
0000111"
--7
when8=>
1111111"
--8
when9=>
1101111"
--9
whenothers=>
null;
endcase;
endprocess;
四.调试与仿真
在调试过程中,出现了很多的问题,在编译时出现同时赋值的现象:
图4同时赋值现象
在程序使用软件仿真时,出现了问题;
开始使用10进制数进行仿真时由于在计费时,开始不适应复位信号,就会出现几公里几块钱,一但经过复位之后程序使用就正常了,这是有与我在使用时没有复位时,不给初值一样,后来经过修改之后就正常了。
图5计费仿真
图6距离仿真
图7出租车计费仿真
五.总结与体会
通过这次紧张而又充实的EDA课程设计,我感受到了VHDL语言和普通软件语言之间的区别,也能够更加熟练地运用VHDL语言进行逻辑电路的设计了,受益匪浅。
在没有进行课程设计之前,我们的上机实践从来没有编写过规模如此的数字电路系统,最多就写写什么半加器,全加器之类的小型实体。
而这次课程设计要想实现课题要求的功能,必须将若干小型实体组合成一个相对大型的实体。
不仅如此,在写完程序后,还要把程序下载到芯片内,连接相应的电子器件,观察真正的效果。
所以,通过这次紧张的课程设计,我体会了从开始利用VHDL语言编程到把设想放到真正在电子器件上实现的全部过程,提高了自己从事工程项目设计的能力。
另外,在课程设计的过程,我碰到了很多棘手的难题,虽然也进行了苦思冥想,却还是得不到解决方法,有时也有想放弃的念头,不过终于还是坚持了下来,完成了任务,我意识到今后不管是在工作还是学习中,做工程项目都需要有忍耐力和坚持。
结果重要,过程更是我们学习的宝贵经验。
课程设计不仅是学习一门课,更可以锻炼我们的实践能力,动手操作能力,和解决问题的能力。
能够将课堂上所学的知识灵活、巧妙的运用到实践操作上是一次很好的体验,和机会。
不仅锻炼路我们的动手能力,而且加深了对课本的理解和弥补了课本上所不能涉及到的东西。
所以在对待每一次的课程设计时我都很认真,也终于通过自己的努力终于完成了此次的课程设计。
六.附件
程序源代码:
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
ENTITYedaIS
PORT(clk:
INSTD_LOGIC;
--外部时钟输入口
meter:
--外部转圈信号输入,假定每个上升沿视为车轮转一圈
S1:
--外部按键输入复位信号,假定低电平表示按键被按下,高电平表示按键未按下
wx:
outstd_logic_vector(7downto0);
cost1,cost2,cost3,cost4:
outintegerrange0to9;
--输出计费值个位十位百味
dist1,dist2,dist3,dist4:
outintegerrange0to9);
--输出公里数小数点后一位,个位,十位
ENDentity;
architecturebehavofedais
signalq1,q2,q3,q4:
integerrange0to9;
--
signala1,a2,a3,a4:
signalcout:
STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);
--signalwx:
std_logic_vector(7downto0);
signalshuju:
--控制路程和计费数据显示的位置
signalduan:
std_logic_vector(6downto0);
---控制数码管显示输出
begin
REG:
PROCESS(s1,meter)--计算路程
COM:
process(q1)--计算出租车计费
------------------------------------------------------------计费路程显示输出
CAM:
process(cout)--控制路程和计费输出位置
process(shuju)--数码管显示
dist1<
dist2<
dist3<
dist4<
cost1<
cost2<
cost3<
cost4<
endbehav;
七.评分表
计算机与通信学院课程设计评分表
课题名称:
数字系统与逻辑设计
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
设计与调试结果
设计说明书的质量
答辩陈述与回答问题情况
课程设计周表现情况
综合成绩
教师签名:
日期: