基于CPLD／FPGA的出租车计费器

摘要：介绍了出租车计费器系统的组成及工作原理，简述了在EDA平台上用单片CPLD器件构成该数字系统的设计思想和实现过程。论述了车型调整模块、计程模块、计费模块、译码动态扫描模块等的设计方法与技巧。
　　关键词：CPLD／PPGA硬件描述语言出租车计费器MAX+PLUS软件数字系统
　　
　　随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。本文介绍了一个以Altera公司可编程逻辑芯片EPM7128SLC84-15为控制核心、附加一定外围电路组成的出租车计费器系统。
　　
　　1系统组成
　　
　　基于CPLD／FPGA的出租车计费器的组成如图1所示。各部分主要功能如下：(1)A计数器对车轮传感器送来的脉冲信号进行计数(每转一圈送一个脉冲)。不同车型的车轮直径可能不一样，通过“设置1”对车型做出选择，以实现对不同车轮直径的车进行调整。(2)B计数器对百米脉冲进行累加，并输出实际公里数的BCD码给译码动态扫描模块。每计满500送出一个脉冲给C计数器。“设置2”实现起步公里数预制。(3)C计数器实现步长可变(即单价可调)的累加计数，每500米计费一次。“设置3”用来完成超价加费、起步价预制等。(4)译码／动态扫描将路程与费用的数值译码后用动态扫描的方式驱动数码管。(5)数码管显示将公里数和计费金额均用四位LED数码管显示(三位整数，1位小数)。
　　
　　2功能模块设计
　　
　　出租车计费器由车型调整模块、计程模块、计费模块、译码动态及扫描等模块组成，整个系统采用模块化设计，首先用VHDL编写功能模块，然后用顶层原理图将各功能模块连接起来。
　　
　　2．1车型调整模块
　　
　　出租车车型并非单一，各个车型的轮胎直径亦有所不同。据调查统计，现行出租车轮胎直径大致有四种，直径分别为520mm、540mm、560mm和580mm。若要使不同车型的出租车每行驶一百米均送出一个脉冲，可通过设置“可预制分频器”的系数来完成。根据上述车轮直径计算出的分频系数分别为61、59、57和55。预制数据受两个车型设置开关控制，DIP开关状态与车轮直径对应关系如表1所示(表中“1”为高电平，“0”为低电平)。
　　
　　表1车型设置
　　
　　车轮直径（mm）520540560580DIP开关（两位）00011011
　　在参数预制中，使用With_Select语句(查表法)做分频选择：
　　
　　withcartypeselect
　　
　　typecounter<=“111101”when“00”，--520mm
　　
　　“111011”when“01”，--540mm
　　
　　“111001”when“10”，——560mm
　　
　　“111000”when“11”，--580mm
　　
　　“000000”whenothers；
　　
　　分频器采用的是加法分频电路，其占空比可通过datal(x)进行调整，并且分频器带有“开始”／“清零”端(高电平清零)。时序仿真波形如图2所示。从图中可以看出，对于设置开关为“10”的车型，当第57个脉冲到来时，该模块oclk端从高变低，输出一低电平信号。车型调整模块(以下简称FP)封装见图4。
　　
　　2．2计程模块
　　
　　计程模块是一个模为10、步长为1的加法计数器。该模块可以预制参数，使其实际计数值大于预制数值后，每500米送出一个脉冲，并将计数值送译码动态扫描模块进行显示。预制参数采用非压缩BCD码，所以在计数器设计时必须将二进制1010至1111六个状态跳过去。在VHDL程序中，用IF语句来实现。
　　
　　ifkm(3downto0)＝“1001”thenkm：＝km+“0111”：
　　
　　elsekm：＝kin+1；
　　
　　endif；
　　
　　计程模块也带有“开始”／“清零”端。参数预制同样使用With_Select语句。“起步里程”和“开关设置”对应关系如表2所示。计程模块(以下简称MILE)封装见图4。
　　
　　表2起步里程设置
　　
　　起步里程（km）1.02.03.04.05.06.07.08.0DIP开关（3位）000001010011100101110111
　　2．3计费模块

《基于CPLD／FPGA的出租车计费器》