EDA課程設計實驗報告題 目：出租車計費系統(tǒng)姓 名：張超峰學 號：2008550531班 級：2008級電子信息工程二班指導老師：姚志強完成日期：2011年4月8日一、課程設計目的1、綜合運用EDA技術，獨立完成一個課題的設計，考察運用所學知識，解決實際問題的能力；2、結合理論知識，考察閱讀參考資料、文獻、手冊的能力；3、進一步熟悉EDA技術的開發(fā)流程，掌握文件編輯、編譯、仿真、下載驗證等環(huán)節(jié)的實現(xiàn)方法和應用技巧；二、課程設計要求1、 計費部分a、 起步價設置為6元；b、 設置等待計時計費，當車速小于某值時，系統(tǒng)自動進入等待計時，并在一定條件下進行等待計費，計費單價為1.3元/分鐘；c、 設置超路程計費。當行駛距離超過3km后，系統(tǒng)進入超公里數(shù)計費，單價按1.0元/km計費；d、 計費公式為s=6+1.3*等待時間+1.0*（行駛距離-3km）。2、 顯示部分a、 公里計數(shù)，記錄汽車行駛距離；b、 等待計時，記錄等待時間；c、 計費顯示，實時顯示系統(tǒng)總費用。三、設計思路（一）、基本原理根據(jù)設計要求，系統(tǒng)的輸入信號有：系統(tǒng)時鐘信號CLK，計價開始信號START，車速控制信號MA。系統(tǒng)的輸出信號有：總費用數(shù)CHA0-CHA3，行駛距離（數(shù)）KM0-KM1和等待時間MIN0-MIN1等。通過系統(tǒng)對車速的檢測進入相應的計費系統(tǒng)。（二）、設計框圖時鐘信號計費信號速度控制信號分頻器控制部分計時計費速度產(chǎn)生顯示計程（三）實現(xiàn)方法1、系統(tǒng)時鐘clk+計費啟動信號start+等待計時信號stop+外部里程脈沖fin實現(xiàn)。 1>系統(tǒng)實現(xiàn)原理：當外部里程脈沖累計k1&k0=<3時，系統(tǒng)計費始終為起步價，當里程超過3km時，系統(tǒng)進入超公里計費，按相應單價計費；當外部輸入等待計時信號后，系統(tǒng)進入等待計時計費，費用單價可改變。 2>程序分析LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY zcftaxi ISPORT( CLK: IN STD_LOGIC; -系統(tǒng)時鐘 START: IN STD_LOGIC; -計費開始信號 STOP: IN STD_LOGIC; -中途等待停止信號 FIN: IN STD_LOGIC; -1KM脈沖信號 RST: IN STD_LOGIC; CHA3,CHA2,CHA1,CHA0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -計費輸出信號 KM1,KM0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -行駛公里數(shù) MEN1,MEN0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -等待時間輸出END ENTITY zcftaxi ;ARCHITECTURE BEHAVE OF zcftaxi IS SIGNAL X_1: INTEGER RANGE 0 TO 49; -數(shù)碼管掃苗顯示脈沖 SIGNAL W: INTEGER RANGE 0 TO 59; -等待計數(shù)分鐘走動產(chǎn)生信號SIGNAL C3,C2,C1,C0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL K1,K0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL M1: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL M0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL TEMP0,TEMP1: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL F_1: STD_LOGIC; SIGNAL EN0,EN1: STD_LOGIC;BEGINFEIPIN:PROCESS(CLK,START)BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF START='0' THEN F_1 <='0' X_1 <=0; ELSE IF X_1=49 THEN X_1<=0; F_1<='1' ELSE X_1<=X_1+1; F_1<='0' END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(FIN) -公里脈沖計數(shù)BEGIN IF FIN'EVENT AND FIN='1' THEN IF START='0' THEN K1<="0000" K0<="0000" ELSIF STOP='0' THEN IF K0="1001" THEN K0<="0000" IF K1="1001" THEN K1<="0000" ELSE K1<=K1+1; END IF; ELSE K0<=K0+1; END IF; END IF; END IF;END PROCESS; PROCESS(clk) -等待時間顯示BEGIN IF clk'EVENT AND clk='1' THEN IF START='0' THEN W<=0; M1<="000" M0<="0000" ELSIF STOP='1' THEN IF W=49 THEN W<=0; IF M0="1001" THEN M0<="0000" IF M1="101" THEN M1<="000" ELSE M1<=M1+1; END IF; ELSE M0<=M0+1; END IF; ELSE W<=W+1; END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK)BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF START='0' THEN EN0<='0' EN1<='0' ELSIF STOP='0' THEN EN1<='0' IF K1&K0>"00000011" THEN EN0<='1' -超公里數(shù)計費使能信號產(chǎn)生 ELSE EN0<='0' END IF; ELSIF STOP='1' THEN EN0<='0' IF M1&M0>"0000010" THEN EN1<='1' -超等待時間使能信號產(chǎn)生 ELSE EN1<='0' END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK,START)VARIABLE C13,C15 : INTEGER;BEGIN IF START='0' THEN C3<="0000" C2<="0000" C1<="0101" C0<="0000" C13:=0; C15:=0; TEMP0<="0000" TEMP1<="0000" ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF(EN0='1')THEN IF(C13<13)THEN C13:=C13+1; -13分頻超公里數(shù)計費 IF(C13=1)THEN TEMP0<=K0; END IF; IF C0="1001" THEN C0<="0000" IF C1="1001" THEN C1<="0000" IF C2="1001" THEN C2<="0000" IF C3="1001" THEN C3<="0000" ELSE C3<=C3+1; END IF; ELSE C2<=C2+1; END IF; ELSE C1<=C1+1; END IF; ELSE C0<=C0+1; END IF; ELSIF(K0/=TEMP0)THEN C13:=0; END IF; ELSIF(EN1='1')THEN IF(C15<15)THEN C15:=C15+1; -15分頻超公里數(shù)計費 IF(C15=1)THEN TEMP1<=M0; END IF; IF C0="1001" THEN C0<="0000" IF C1="1001" THEN C1<="0000" IF C2="1001" THEN C2<="0000" IF C3="1001" THEN C3<="0000" ELSE C3<=C3+1; END IF; ELSE C2<=C2+1; END IF; ELSE C1<=C1+1; END IF; ELSE C0<=C0+1; END IF; ELSIF(M0/=TEMP1)THEN C15:=0; END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(F_1) -信號顯示輸出部分BEGIN IF F_1'EVENT AND F_1='1'THEN IF START='0' OR RST='1' THEN MEN1<="0000"MEN0<="0000" KM1<="0000" KM0<="0000"CHA3<="0000"CHA2<="0000" CHA1<="0000"CHA0 <="0000" ELSE MEN1<='0'&M1;MEN0<=M0; KM1<=K1; KM0<=K0;CHA3<=C3;CHA2<=C2; CHA1<=C1;CHA0<=C0; END IF; END IF; END PROCESS;END BEHAVE;3>時序圖分析從上述時序圖可以看出，當k1&k0=<3km時，cha=5；當路程超過3km時，系統(tǒng)自動進入超公里計費。當stop為高電平時，系統(tǒng)計入等待計時計費。2、 系統(tǒng)時鐘clk+計費啟動信號start +外部里程脈沖fin實現(xiàn)。1> 系統(tǒng)實現(xiàn)原理：當外部里程脈沖累計k1&k0=<3時，系統(tǒng)計費始終為起步價，當里程超過3km時，系統(tǒng)進入超公里計費，按相應單價計費；當系統(tǒng)通過速度檢測測得速度小于某值后，系統(tǒng)進入等待計時計費，費用單價可改變。2> 程序分析速度監(jiān)控部分：（其他參考方法一）PROCESS(CLK)VARIABLE tim,sudu : INTEGER;BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN tim:=tim+1; sudu:=(k1&k0)*1024/tim; IF sudu<10 then EN0<='0' EN1<='1'-超等待時間使能信號產(chǎn)生 STOP<='1' ELSE EN0<='1'-超公里數(shù)計費使能信號產(chǎn)生 EN1<='0' STOP<='0' END IF; END IF;END PROCESS;3、 系統(tǒng)時鐘clk+計費啟動信號start +外部速度檔位設置實現(xiàn)。1>系統(tǒng)實現(xiàn)原理：當外部里程脈沖累計k1&k0=<3時，系統(tǒng)計費始終為起步價，當里程超過3km時，系統(tǒng)進入超公里計費，按相應單價計費；當系統(tǒng)通過速度檢測測得速度小于某值后，系統(tǒng)進入等待計時計費，費用單價可改變。本思路的最大亮點是速度可選可測。2>程序分析LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY zcftaxi ISPORT( CLK: IN STD_LOGIC; -系統(tǒng)時鐘 START: IN STD_LOGIC; -計費開始信號 MA: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); -檔位控制信號CHA3,CHA2,CHA1,CHA0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -計費輸出信號 KM1,KM0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -行駛公里數(shù) MEN1,MEN0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -等待時間輸出END ENTITY zcftaxi ;ARCHITECTURE BEHAVE OF zcftaxi IS SIGNAL X_1: INTEGER RANGE 0 TO 2; -數(shù)碼管掃苗顯示脈沖 SIGNAL W: INTEGER RANGE 0 TO 15; -等待計數(shù)分鐘分頻信號 SIGNAL Q0,Q: INTEGER RANGE 0 TO 69; -速度分頻 SIGNAL FIN: STD_LOGIC; -速度產(chǎn)生信號 SIGNAL STOP: STD_LOGIC; -中途等待信號 SIGNAL EN: STD_LOGIC; -超公里數(shù)計費使能信號 SIGNAL GFP: INTEGER RANGE 0 TO 50; -超公里數(shù)計費分頻信號SIGNAL C3,C2,C1,C0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL K1,K0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL M1: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL M0: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL TEMP0,TEMP1: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL F_1: STD_LOGIC;BEGINFEIPIN:PROCESS(CLK,START)BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF START='0' THEN F_1 <='0' X_1 <=0; ELSE IF X_1=2 THEN X_1<=0; F_1<='1' ELSE X_1<=X_1+1; F_1<='0' END IF; END IF; END IF;END PROCESS; PROCESS(CLK,START)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN CASE MA IS -速度選擇 WHEN "000" => Q0<=29; -V1=1/120KM/M WHEN "001" => Q0<=39; -V2=1/160KM/M WHEN "010" => Q0<=49; -V3=1/200KM/M WHEN "011" => Q0<=59; -V4=1/240KM/M WHEN "100" => Q0<=69; -V5=1/280KM/M WHEN OTHERS=>NULL; END CASE; IF Q0>39 THEN STOP<='1' ELSE STOP<='0' END IF; IF START='0' THEN Q0<=0; FIN<='0' ELSE IF Q=Q0 THEN Q<=0; FIN<='1' ELSE Q<=Q+1; FIN<='0' END IF; END IF;END IF;END PROCESS; PROCESS(FIN) -公里脈沖計數(shù)BEGIN IF FIN'EVENT AND FIN='1' THEN IF START='0' THEN K1<="0000" K0<="0000" ELSIF K0="1001" THEN K0<="0000" IF K1="1001" THEN K1<="0000" ELSE K1<=K1+1; END IF; ELSE K0<=K0+1; END IF; END IF;END PROCESS; PROCESS(clk) -等待時間顯示BEGIN IF clk'EVENT AND clk='1' THEN IF START='0' THEN W<=0; M1<="000" M0<="0000" ELSIF STOP='1' THEN IF W=15 THEN W<=0; IF M0="1001" THEN M0<="0000" IF M1="101" THEN M1<="000" ELSE M1<=M1+1; END IF; ELSE M0<=M0+1; END IF; ELSE W<=W+1; END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK,START)BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF START='0' THEN EN<='0' ELSIF STOP='0' THEN IF K1&K0>"00000011" THEN EN<='1' -超公里數(shù)計費使能信號產(chǎn)生 ELSE EN<='0' END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK,START)VARIABLE C10,C13 : INTEGER;BEGIN IF START='0' THEN C3<="0000" C2<="0000" C1<="0110" C0<="0000" -起步價 C10:=0; C13:=0; TEMP0<="0000" TEMP1<="0000" ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF(EN='1')THEN IF GFP>(Q0/10-1) THEN GFP<=0; IF(C10<10)THEN C10:=C10+1; -10分頻超公里數(shù)計費 IF(C10=1)THEN TEMP0<=K0; END IF; IF C0="1001" THEN C0<="0000" IF C1="1001" THEN C1<="0000" IF C2="1001" THEN C2<="0000" IF C3="1001" THEN C3<="0000" ELSE C3<=C3+1; END IF; ELSE C2<=C2+1; END IF; ELSE C1<=C1+1; END IF; ELSE C0<=C0+1; END IF; ELSIF(K0/=TEMP0)THEN C10:=0; END IF; ELSE GFP<=GFP+1; END IF; ELSIF(STOP='1' AND K1&K0>"00000011") THEN IF(C13<13)THEN C13:=C13+1; -13分頻超時計費 IF(C13=1)THEN TEMP1<=M0; END IF; IF C0="1001" THEN C0<="0000" IF C1="1001" THEN C1<="0000" IF C2="1001" THEN C2<="0000" IF C3="1001" THEN C3<="0000" ELSE C3<=C3+1; END IF; ELSE C2<=C2+1; END IF; ELSE C1<=C1+1; END IF; ELSE C0<=C0+1; END IF; ELSIF(M0/=TEMP1)THEN C13:=0; END IF; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(F_1) -信號顯示輸出部分BEGIN IF F_1'EVENT AND F_1='1'THEN IF START='0'THEN MEN1<="0000"MEN0<="0000" KM1<="0000" KM0<="0000"CHA3<="0000"CHA2<="0000" CHA1<="0000"CHA0 <="0000" ELSE MEN1<='0'&M1;MEN0<=M0; KM1<=K1; KM0<=K0;CHA3<=C3;CHA2<=C2; CHA1<=C1;CHA0<=C0; END IF; END IF; END PROCESS;END BEHAVE;3>時序圖分析從上時序圖可看出，當系統(tǒng)選擇速度為V1時，速度較大，當行駛距離大于3km時，系統(tǒng)進入超公里數(shù)計費，本次仿真采用起步價6元，超公里計費單價為1.0元/km。如當k1&k0=7km時，系統(tǒng)總計費為：6+4*1=10元。從上時序圖可看出，當系統(tǒng)選擇速度為V5時，速度較大，當行駛距離大于3km時，系統(tǒng)進入等待計費，本次仿真采用起步價6元，等待計費單價為1.3元/分鐘。如當k1&k0>3km,men1&men0>12分時，等待時間顯示加一，計費輸出顯示加1.3元，如等待計時時間顯示為15分鐘的下一分鐘系統(tǒng)總計費顯示為：6+（16-12+1）*1.3=12.5元。四、三種思路的優(yōu)缺點比較可以看到思路一、二采用的是外部里程脈沖輸入的方法，與實際相比較差距過大；而方法一當進行等待時間計費時，需人工開啟使能信號，比較麻煩并且也不實用。但思路一相對而言思路比較清晰，容易理解與實現(xiàn)。思路二主要是為了省略等待計時外部使能信號，通過系統(tǒng)對輸入里程脈沖的頻率考究換算成車子行駛的速度。通過對速度值的比較，設置系統(tǒng)等待計時計費的條件，從而實現(xiàn)系統(tǒng)自動進行等待計時計費。思路三是比較完整，比較先進的構思，與實際結合緊密，也是本次實驗的最終結果。設計主要有以下幾個亮點：1、減少了外部信號的輸入，省略了等待計時計費使能信號輸入，省略了外部里程脈沖信號輸入；2、實現(xiàn)了系統(tǒng)自動進行里程計數(shù)；3、實現(xiàn)了系統(tǒng)對車速的自動檢測和可選，并能分析進行超公里計費和等待計費的轉換。五、 實驗心得體會本次試驗共花去我一周的時間，感受頗深。在這次實驗中，我收獲很多。首先是態(tài)度方面的認識。實驗需要事實考證，我們要秉著誠實，認真的態(tài)度，并且要有細心和耐心。實驗過程中不免會出現(xiàn)很多的問題，特別是EDA這門課程已學了很久，知識點很多都陌生了，需要踏實的復習。實驗過程中細節(jié)不能放過，對實驗結果和時序仿真圖分析時，要特別認真，有時可能會有0.1元的誤差，如果你忽視了，那實驗后面的誤差將會逐漸增大。其次是方法。對于本次EDA實驗，我個人認識最深的是軟件分析具有很大的作用。我們到實驗室做的最多的是進行下載和結果觀測。但是在之前的源代碼編寫和時序仿真卻不能總跑到km之外的實驗室去。所以個人電腦利用軟件進行開發(fā)是很重要的。本次實驗我查錯的主要方法還是通過時序圖。 再次是實驗思路和產(chǎn)品開發(fā)構思。本次實驗我一共用了三種方法對其進行實現(xiàn)，第一種修改不是很多，但結果也不是很好。實現(xiàn)的結果與實際相差過大。而其后兩種是逐步提高的過程，從減少外部信號輸入和系統(tǒng)自動化的原則出發(fā)，對思路一進行修正，最后得到結果。所以，在實驗過程中，我們應當要有創(chuàng)新意識，同時要注重作品的實際利用價值。13