基于FPGA的出租车计费器设计

摘要

现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要因素是集成电路的高速发展，各种设计、仿真、制造集成电路的工具也在高速发展。如EDA技术的发展及CPLD和FPGA的出现,电子系统的设计技术和工具发生了巨大的变化,通过EDA技术对FPGA编程开发产品,不仅成本低、周期短、可靠性高,而且可随时在系统中修改其逻辑功能，给设计人员带来了诸多方便。
　　本文介绍了一种采用单片FPGA芯片进行出租车计费器的设计方法，描述了研究该课题的意义和应用价值；说明了ALTERA公司的FPGA结构原理及其主要运用；介绍了超高速集成电路硬件描述语言的主要功能和算法设计；论述了出租车计费器的系统原理和功能；主要阐述如何使用新兴的EDA器件取代传统的电子设计，利用FPGA的可编程性，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，同时使出租车计费器体积更小功能更强大。
　　随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高，用户要求计费器具有性能稳定，计费准确，能防作弊等功能，本设计不仅实现了出租车计费器所需的这些基本功能，同时考虑到出租车行业的一些特殊性，更注重了把一些新的思路加入到设计中。根据不同国家和地区的计费方式存在差异，有些地区有夜间收费及郊区收费，而有些地区则无夜间收费和郊区收费；即使同一地区，不同车型的出租车，其计费方式也有差别；由于个别地区对计费器有特殊要求，因此要求出租车计价标准的设定应更灵活，而目前能源供应紧张，油价波动较大或夏季空调费、过路费等成本因数的变化，使得出租车计费器应具有价格灵活调节的功能；同时为了方便用户统计营运额和防止司机作弊该计费器还增加了统计功能、密码设定、过路费和空调费等新功能设置，使得本设计更具实用价值。利用传统的LED显示方式，在满足显示要求的前提下使其价格更便宜，更具市场竞争力。本文主要采用了Altera公司的FPGA芯片，使用目前流行的VHDL语言进行设计，使其具有了更强的移植性，更加利于产品升级。利用MAX+PLUSⅡ10.2对所设计出租车计费器的VHDL代码进行了仿真，并在FPGA数字实验系统上实现了该控制。

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第一章 引言

1.1课题背景

1.2 出租车计费器现状及发展趋势

1.3 本文主要工作

第二章 FPGA、VHDL介绍

2.1 FPGA 现状及发展

2.2 FPGA结构与特点

2.3 EPF10K 芯片简介

2.4 VHDL硬件描述语言

2.5 EDA技术简介

第三章 出租车计费器的设计

3.1出租车计费总体设计

3.2 出租车计费器程序设计

第四章 外围电路设计

4.1 电源电路

4.2 启动/停止按键电路

4.3 自动清零部分

第五章 系统仿真与下载实现

5.1 MAX+PLUSII软件介绍

5.2仿真结果

5.3 设计测试

第六章 总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录