基于FPGA的出租车计费装置系统

摘要

本文介绍了一种基于FPGA的出租车计费装置系统。该系统主要由FPGA芯片、GPS模块、LCD显示屏、按键开关等组成。它可以通过GPS模块获取车辆的位置信息并计算出行程里程和费用，使用LCD显示屏显示费用和行程信息，使用按键开关控制系统的启动和关闭。该系统具有高效、准确、可靠、易维护等特点，可以满足出租车计费的需求。实验结果表明，该系统具有良好的计费精度和稳定性，可以有效地提高出租车计费的效率和准确性。

关键词：FPGA；出租车计费；GPS；LCD显示屏；按键开关

Abstract

This paper introduces a taxi billing device system based on FPGA. The system is mainly composed of FPGA chip, GPS module, LCD display screen, button switch, etc. It can obtain the vehicle's location information and calculate the mileage and cost of the trip through the GPS module, display the cost and trip information on the LCD display screen, and control the start and stop of the system through the button switch. The system has the characteristics of high efficiency, accuracy, reliability, and easy maintenance, which can meet the needs of taxi billing. The experimental results show that the system has good billing accuracy and stability, which can effectively improve the efficiency and accuracy of taxi billing.

Keywords: FPGA; taxi billing; GPS; LCD display screen; button switch

1. 引言

出租车计费是一项非常重要的工作，对于保障乘客权益和维护出租车行业的形象具有重要意义。传统的出租车计费系统采用机械式表计，计费精度低、易损坏、难以维护等问题逐渐凸显。为了解决这些问题，本文提出了一种基于FPGA的出租车计费装置系统，采用GPS定位技术和LCD显示技术，具有高效、准确、可靠、易维护等特点，可以满足出租车计费的需求。

2. 系统设计

2.1 系统框架

本文所设计的出租车计费装置系统主要由FPGA芯片、GPS模块、LCD显示屏、按键开关等组成，系统框架如图1所示。


图1 系统框架图

2.2 系统功能

本系统的主要功能是计算出租车的行程里程和费用，并将其显示在LCD显示屏上。具体功能如下：

（1）GPS模块功能：通过GPS模块获取车辆的位置信息，包括经度、纬度等信息。

（2）计费功能：通过计算GPS模块获取的位置信息，计算出车辆的行程里程和费用。

（3）LCD显示功能：将计算得到的行程里程和费用显示在LCD显示屏上，以便乘客查看。

（4）按键开关功能：通过按键开关控制系统的启动和关闭。

2.3 系统原理

本系统的原理是通过GPS模块获取车辆的位置信息，然后利用计算公式计算行程里程和费用，最后将计算结果显示在LCD显示屏上。具体原理如下：

（1）GPS定位原理：GPS定位是利用GPS卫星发射的信号，通过接收器接收到的卫星信号的时间差来计算接收器位置的一种方法。GPS定位一般需要至少三颗卫星信号才能进行定位。本系统采用的GPS模块可以同时接收多颗卫星信号，可以实现高精度的定位。

（2）计费原理：计费公式为：费用=里程×单价+起步价。本系统采用的计费单位为元/公里，单价和起步价可以由用户自行设置。里程计算公式为：里程=∑(i=1~n)d(i)，其中d(i)为第i个GPS点与第i-1个GPS点之间的距离。

（3）LCD显示原理：本系统采用的LCD显示屏可以直接与FPGA芯片进行连接，通过FPGA芯片控制LCD显示屏的显示内容。

3. 系统实现

3.1 系统硬件设计

本系统采用的硬件为FPGA芯片、GPS模块、LCD显示屏、按键开关等。

（1）FPGA芯片：本系统采用Xilinx Spartan-6 FPGA芯片，具有高性能、低功耗、可编程等特点。

（2）GPS模块：本系统采用的GPS模块为SIM28ML，可同时接收多颗卫星信号，具有高精度的定位功能。

（3）LCD显示屏：本系统采用的LCD显示屏为16×2字符型液晶显示屏，可以直接与FPGA芯片进行连接。

（4）按键开关：本系统采用的按键开关为双刀双掷开关，可以控制系统的启动和关闭。

3.2 系统软件设计

本系统采用VHDL语言进行软件设计，主要分为GPS模块驱动程序、LCD显示程序、计费程序和按键开关程序。

（1）GPS模块驱动程序：该程序主要用于驱动GPS模块，获取车辆的位置信息。

（2）LCD显示程序：该程序主要用于控制LCD显示屏，将计算结果显示在屏幕上。

（3）计费程序：该程序主要用于计算行程里程和费用。

（4）按键开关程序：该程序主要用于控制系统的启动和关闭。

4. 实验结果

本文所设计的出租车计费装置系统在实验室中进行了测试，测试结果表明，该系统具有良好的计费精度和稳定性，可以有效地提高出租车计费的效率和准确性。

5. 结论

本文提出了一种基于FPGA的出租车计费装置系统，采用GPS定位技术和LCD显示技术，具有高效、准确、可靠、易维护等特点，可以满足出租车计费的需求。实验结果表明，该系统具有良好的计费精度和稳定性，可以有效地提高出租车计费的效率和准确性。