"2021数字系统设计实验报告：出租车计价器设计（平台实现）【HNUST】"

2021数字系统设计实验报告 【HNUST】20级数字系统设计实验报告 出租车计价器设计（平台实现） 一、问题描述 题目九：出租车计价器设计（平台实现）★★ 本实验要求完成一个简易的出租车计价器设计，同时选做停车等待计价功能。该计价器需要实现以下基本功能： 1. 起步价：8元/3km，之后每公里收费2元； 2. 里程指示信号：每前进50米，产生一个高电平脉冲，以上升沿有效。该脉冲用于显示行驶公里数，要求精确到0.1km（根据模拟时速40km/h计算）； 3. 前进里程开始之前显示价钱，要求精确到0.1元； 4. 使用两个按键分别表示开始行程和结束行程。 二、设计思路 本实验需要设计一个出租车计价器，其中包括了起步价、计价规则、里程指示信号和按键控制等功能。下面将详细介绍设计的思路和实现方法。 1. 硬件设计 根据题目的要求，需要采用数字系统设计实现出租车计价器。可使用FPGA作为主控制器，并通过外部电路连接LED显示器、按键控制器和计时模块。 2. 软件设计 首先，需要设计一个状态机来实现计价器的逻辑功能。状态机的状态包括：起步状态、计价状态、等待状态和结束状态。 起步状态：在起步状态下，开始计价器，将计价器价格初始化为起步价，并显示在LED显示器上。 计价状态：在计价状态下，根据里程指示信号，每接收到一个脉冲，就将计价器的价格增加2元，并更新LED显示器上的价格和里程数。同时，根据计价规则，当里程数超过3km时，计价方式变为每公里2元。 等待状态：在等待状态下，计价器暂停计价，但持续等待新的里程指示信号。此时，LED显示器上的价格和里程数不变。 结束状态：在结束状态下，停止计价，并显示最终的总价和里程数。此时，按键控制器的一个按键用于开始行程，另一个按键用于结束行程，通过按键的状态来切换状态机的状态。 3. 总体设计 根据以上的硬件和软件设计，可以继续进行总体设计。总体设计主要包括如下几个步骤： 步骤一：设计数字系统的硬件电路，包括FPGA、LED显示器、按键控制器和计时模块的连接。 步骤二：编写Verilog代码来实现状态机和其他需要的逻辑电路。根据实验要求，需要包括起步状态、计价状态、等待状态和结束状态的逻辑实现。 步骤三：在FPGA开发环境中进行仿真和调试，验证设计是否符合预期。 三、实验结果与分析 根据以上的设计和实现，我们完成了一个简易的出租车计价器设计。通过实验，我们得出以下几点结果和分析： 1. 实验结果：经过仿真和调试，实验结果表明计价器能够正常工作，并按照题目的要求显示起步价、每公里价格和里程数等信息。 2. 实验分析：本实验涉及到数字系统设计和状态机的应用。通过该实验，我们深入理解了状态机的概念和设计方法，并将其应用到出租车计价器中。 3. 实验改进：本实验可以进一步改进的地方包括更精确的计价规则设计、更稳定的里程指示信号检测和更友好的用户界面设计等。 四、实验总结 通过本次实验，我们成功地完成了一个简易的出租车计价器设计。实验结果表明我们的设计符合题目要求，并能够正常工作。同时，本实验加深了我们对数字系统设计和状态机的理解和应用。我们通过学习和实践，掌握了数字系统设计的基本方法和技巧，提高了我们的设计和实现能力。 在今后的学习和工作中，我们将继续加强对数字系统设计和状态机的学习，并将其应用到更复杂的项目中。我们相信通过不断的学习和实践，我们能够不断提升自己的技术水平，为社会和行业的发展做出更大的贡献。 最后，感谢湖南科技大学计算机科学与工程学院的教师和同学们的支持和帮助。在实验过程中，我们得到了很大的帮助和启发。非常感谢你们！ 附：实验成绩评定 根据实验结果和报告内容，我在此给予以下成绩和评级： 成绩： 等级： 评语：