基于VHDL的FPGA出租车计费系统设计

"FPGA出租车计价器是一个基于VHDL语言和PLD技术的电子系统，用于模拟出租车费用计算，具有预置功能、模拟汽车状态以及动态显示车费等功能。设计者使用MAX+PLUSⅡ软件进行开发，并通过功能仿真和实际硬件验证确保其正确性。系统由车速控制、里程动态显示和计费动态显示等模块组成，其中计费规则依据行驶里程，考虑起步费、加费里程和车速因素。" 本文将详细讨论FPGA出租车计价器的设计与实现，以及其核心功能和工作原理。 出租车计价器的核心功能包括： 1. **计费功能**：根据行驶的里程计算费用，起步费10.00元，3公里后按2元/公里计算，当费用达到或超过20元时，每公里额外加收50%。 2. **预置功能**：允许预置起步费、每公里收费和车行加费里程，以适应不同的计费规则。 3. **模拟功能**：可以模拟汽车的启动、停止和暂停状态，同时反映车速变化。 4. **动态扫描显示**：显示车费，精确到两位小数，采用动态扫描电路实现。 系统设计使用VHDL语言，这是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。MAX+PLUSⅡ是常用的FPGA开发工具，它提供了一个集成环境来编写、编译和仿真VHDL代码。 系统分为三个主要模块： - **车速控制模块**：响应起/停开关，当开关处于启动状态时，根据车速选择和基本车速生成脉冲，驱动计费器和里程显示模块计数。停止状态时，暂停脉冲的生成，使得计数停止。 - **里程动态显示模块**：接收车速控制模块的脉冲，每次脉冲代表0.1公里，累加到里程显示中。 - **计费动态显示模块**：初始费用为10元，当里程超过3公里后开始计费，每0.5公里增加1元。当费用超过20元时，每0.5公里增加1.5元。 在设计实现过程中，使用VHDL编写各模块的代码，并通过功能仿真验证每个计数器的工作状态，通过观察波形确认设计无误。最后，将设计下载到系统实验箱中进行硬件验证，确保实际操作中的正确性。 例如，模块MS可能是一个用于模拟汽车速度变化的单元，它接收两个不同的时钟信号CK0和CK1，模拟汽车的加速和匀速状态，还有一个JS加速度按键，用于快速增加里程。 通过这种层次化的设计方法，FPGA出租车计价器能够灵活地适应不同的计费策略和模拟条件，为实际应用提供了可靠的解决方案。整个设计过程充分体现了VHDL的灵活性和FPGA在实现复杂逻辑功能方面的优势。