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(多图) 基于CPLD/FPGA的出租车计费系统

21ic?? 2011年07月06日 ?? 收藏0

  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。本文介绍了一个以Altera公司可编程逻辑芯片EPM7128SLC84-15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 系统组成

  基于CPLD/FPGA的出租车计费器的组成如图1所示。各部分主要功能如下:(1)A计数器对车轮传感器送来的脉冲信号进行计数(每转一圈送一个脉冲)。不同车型的车轮直径可能不一样,通过“设置1”对车型做出选择,以实现对不同车轮直径的车进行调整。(2)B计数器对百米脉冲进行累加,并输出实际公里数的BCD码给译码动态扫描模块。每计满500送出一个脉冲给C计数器。“设置2”实现起步公里数预制。(3)C计数器实现步长可变(即单价可调)的累加计数,每500米计费一次。“设置3”用来完成超价加费、起步价预制等。(4)译码/动态扫描将路程与费用的数值译码后用动态扫描的方式驱动数码管。(5)数码管显示将公里数和计费金额均用四位LED数码管显示(三位整数,1位小数)。

基于CPLD/FPGA的出租车计费器的组成

  2 功能模块设计

  出租车计费器由车型调整模块、计程模块、计费模块、译码动态及扫描等模块组成,整个系统采用模块化设计,首先用VHDL编写功能模块,然后用顶层原理图将各功能模块连接起来。

  2.1 车型调整模块

  出租车车型并非单一,各个车型的轮胎直径亦有所不同。据调查统计,现行出租车轮胎直径大致有四种,直径分别为520mm、540mm、560mm和580mm。若要使不同车型的出租车每行驶一百米均送出一个脉冲,可通过设置“可预制分频器”的系数来完成。根据上述车轮直径计算出的分频系数分别为61、59、57和55。预制数据受两个车型设置开关控制,DIP开关状态与车轮直径对应关系如表1所示(表中“1”为高电平,“0”为低电平)。

表1 车型设置

车型设置

  在参数预制中,使用With_Select语句(查表法)做分频选择:

  with cartype select

  typecounter<=“111101”when“00”, --520mm

  “111011”when“01”, --540mm

  “111001”when“10”, ——560mm

  “111000”when“11”, --580mm

  “000000”when others;

  分频器采用的是加法分频电路,其占空比可通过datal(x)进行调整,并且分频器带有“开始”/“清零”端(高电平清零)。时序仿真波形如图2所示。从图中可以看出,对于设置开关为“10”的车型,当第57个脉冲到来时,该模块oclk端从高变低,输出一低电平信号。车型调整模块(以下简称FP)封装见图3。

时序仿真波形

  2.2 计程模块

  计程模块是一个模为10、步长为1的加法计数器。该模块可以预制参数,使其实际计数值大于预制数值后,每500米送出一个脉冲,并将计数值送译码动态扫描模块进行显示。预制参数采用非压缩BCD码,所以在计数器设计时必须将二进制1010至1111六个状态跳过去。在VHDL程序中,用IF语句来实现。

  if km(3 downto 0)=“1001”then km:=km+“0111”:

  else km:=kin+1;

  end if;

  计程模块也带有“开始”/“清零”端。参数预制同样使用With_Select语句。“起步里程”和“开关设置”对应关系如表2所示。计程模块(以下简称MILE)封装见图4。

表2 起步里程设置

起步里程设置

  2.3 计费模块

  计费模块是一个模为10、步长可变的加法计数器。该模块通过开关量预制步长,当超过一定预制参数时改变步长。计费模块也采用非压缩BCD码,但因步长不为1,所以在做非压缩BCD加法时必须调整,否则可能导致在超过或未超过预置参数时出现超程错误。这里采用模仿微机的AF标志位,在其设立一个半进位标志,当累加和大于9或半进位标志为“1”时,对累加和进行调整。

  if datal(3 downto 0)>9 or datal(4)=‘1'then

  datal(3 downto 0):=datal(3 downto 0)+“0110”;

  datal(8 downto 5):=datal(8 downto 5)+1;

  end if;

  其中,data(4)为半进位标志。“起步价格”和“超价加费”设置参数分别如表3和表4所示。计费模块(以下简称MONEY)封装见图4。

表3 起步价格设置

起步价格设置

表4 超价加费设置

超价加费设置


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出租车计费? VHDL? 分频器? EPM?

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