出租车计价器的FPGA设计

出租车计价器是一种常见的电子装置，用于计算乘客应支付的车费。本文介绍了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）器件的出租车计价器设计方案，使用了EDA（电子设计自动化）工具软件Max+PlusⅡ，并采用硬件描述语言VerilogHDL和原理图设计相结合的方法进行设计。 FPGA是一种可以通过编程来配置的逻辑器件，它允许设计者在硬件层面实现各种功能，包括计数器、寄存器、算术逻辑单元等。FPGA的优势在于设计周期短，易于修改，而且随着EDA工具和FPGA技术的发展，FPGA正越来越多地应用于电子系统设计中。 在本设计方案中，出租车的行驶里程通过车轮转动产生的脉冲数来计算，每2米产生一个脉冲。为了确保里程数能够精确到0.1公里，每50个脉冲被设置为产生一个新的里程计数。这个计数器是一个三位BCD码计数器，能够直观显示从0到999的十进制数。 计费模块是系统核心部分之一，通过VerilogHDL编程实现计费标准的逻辑。根据不同的行驶里程，使用BCD码加法器来计算出乘客应付的费用。以起步价为6元为基础，每行驶1公里，根据计费标准增加相应的单价。在本案例中，当行驶里程在3公里以内时，费用不变；当里程在3到7公里之间时，每公里增加1.6元；超过7公里后，每公里增加2.4元。 此外，系统还包括一个缓冲器模块，用于在计数脉冲信号的作用下，连续累加费用。缓冲器模块有一个控制输入端，可以决定输出起步价还是累加后的费用。 在整体电路设计中，所有模块根据输入输出关系连接起来，形成整个出租车计价器系统。时钟信号clk和异步清零端cr被引入电路中，用于控制计数和清零操作。最终的输出q[11..0]显示里程数，而jiaqian[11..0]显示乘客应付的费用。 整个系统设计通过仿真验证，仿真波形图显示了在不同的计费标准下，随着里程数的增加，费用也相应累加。这些仿真结果完全验证了设计要求，证明了本设计的出租车计价器能够正确地显示行驶的里程和乘客应付的费用，符合预定的计费标准。 FPGA在出租车计价器中的应用展现了其在处理复杂的逻辑控制中的灵活性。这种设计不仅提高了产品的可靠性，还降低了生产成本。当计费标准出现变化时，设计者只需修改VerilogHDL源程序即可完成新的设计，无需改动硬件电路。 基于FPGA的设计还具有集成度高、设计周期短的特点。一旦产品达到一定的量产规模，还可以比较容易地将FPGA设计转化为ASIC（应用特定集成电路）芯片设计，为产品的进一步商业化提供了可能。因此，这种基于FPGA的出租车计价器设计不仅具有现实应用价值，而且具有很好的发展潜力。