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出租车计费器毕业设计

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系统仿真/硬件验证
  系统的调试方法
    本系统即含有FPGA自编程硬件设计电路,又含有单片机控制电路的设计,整个系统比较复杂,因此我们采用自底向上的调试方法,也就是先进行各个单元电路的软件仿真和硬件调试,在各个单元电路调试好后再进行系统联调,最后进行硬件的编程固化及系统的组装。
 
  系统的硬件验证
①  单元电路的调试
    单片机键盘和显示控制程序的调试:使用超想3000、计算机、超想3000TB 单片机仿真器及POD-8X5XP仿真头等软件和设备,对单片机键盘和显示控制程序进行调试。
②  系统的联合调试
    在各个单元电路调试好后即可进行系统联调。
③  系统的硬件验证
    系统联合调试成功后,可将单片机程序通过编程器固化到单片机中,并插入到EDA实验开发系统中的单片机插座上,,输入相关的信号,并进行有关性能指标的测试,直到满足系统的设计要求为止。
具体硬件验证说明如下:
    本模拟系统设置了5个功能按键按:设键盘从上到下,自右向左依次为1~9键,则2是功能切换键,3是确定键,4是修改键,6是出租车启动模拟键,7是空车牌压下模拟键。
使用时先按下启动模拟键,相当于出租车启动,再按空车牌压下模拟键,此时系统开始计
费,初始显示为当前时间,连续按功能切换键可依次显示里程单价、总里程和用车费用。
在正常时间显示状态下按确定键可进入时间校正状态,此时被修改位闪烁,按修改键修改当前时间,不修改则自动跳出。
本设计的显示系统共设置了7个数码管,其中6个作为常规显示,另一个是状态显示,显示情形如下:
  1) 当状态显示为A时,是当前时间显示,显示方式为“XX.XX.XX”;
  2) 当状态显示为D时,是里程单价显示,显示方式为“X.XX”,单位为元/㎞;
  3) 当状态显示为P时,是全程里程显示,显示方式为“XXX.X”,单位为㎞;
  4) 当状态显示为F时,是用车费用显示,显示方式为“XXX.XX”,单位为元;
    出租车启动后,系统自动进入当前时间显示状态,当系统进入时间校正功能时,被修改位会闪烁,修改后自动跳到下一位。
    本出租车计费器具有用车费用、当前时间、行驶里程、里程单价、等多项显示功能,系统时间可以校正,显示的切换由键盘完成,车在启动时有语音提示信号。该系统具有计费正确,功能齐全,显示直观,操作方便等优点。


毕业设计技巧分析
① 车计费系统,在总体设计方面,结合了单片机和FPGA各自的特长。测控FPGA芯片就是通过采集传感器脉冲信号WCLK进行里程计算,里程计费,利用外部脉冲信号SCLK产生标准时钟信号计算等待时间,等待费用,并产生里程标志(LCBZ),等待标志(DDBZ),熄灯标志(XDBZ)等有关控制标志信号,同时根据单片机发出的开始信号(START),时段标志(SDBZ),传输数据选择(SEL)等控制信号将有关计算结果传送给单片机。单片机MCU除了完成键盘扫描,显示控制外,通过P0口与FPGA进行数据交换,并向测控FPGA芯片发出有关控制信号。
② 在测控FPGA芯片的设计中:                                         
  1) 采用自顶向下的设计方法将整个系统分为分频器模块FPQ,等待判别模块DDPB,里程计算模块LCJS,里程计费模块LCJF,等待计时模块DDJS,等待计费模块DDJF,输出数据选择模块SCXZ等7个模块,使每个模块的设计功能相对单一,降低了设计难度,也便于程序调试。
  2) 在数据的计算和处理中,注意了一些数据关系的转换,换算和放大,数据关系的转换,换算是为了便于控制程序的设计,而数据的放大则避免了浮点数的运算,数据放大后的还原是通过显示数据时在对应的数码管处显示小数点来处理。
  3) 系统中很多模块的程序设计中,均涉及多个控制信号,多个控制信号的作用是通过嵌套的条件语句完成的,这些条件信号的作用时机(是先作用还是后作用)和作用方式(是高,低电平还是上升沿,下降沿)非常有技巧,特别值得揣摩与注意。
③ 在CPLD/FPGA和单片机的数据处理中,设置了许多标志信号(包括初始设置和中间运算处理产生),这给数据的处理带来了非常大的方便,同时当按键时分别处理各按键的或各工作状态的标志位,在显示时可根据标志位进行参数的分别处理。这种方法相当灵活且有技巧,效率也高。
④  在显示方面,首先采用串行显示和分屏显示,简化了显示数码管的数量和驱动电路的设计。其次是通过显示模式的切换,满足了系统工作在不同状态时数码管的显示方式不一样的要求。
                                                                                              
结  论

    本系统毕业设计结果基本符合最初设想, 由于采用了CPLD/FPGA大规模可编程逻辑器件,整机功耗小、抗干扰能力强、系统稳定、工作可靠、升级方便。但设计过程中遇到很多问题,如:FPGA和单片机接口不对应,为了判别信号是否读入FPGA或FPGA是否输出数据给单片机,我采用单个模块程序调试,即先实现每个模块的功能再进行系统的综合联调,其中使用指示灯作判断标志。显示数字的编码也有错误,显示结果与预期的不符,最初以为是硬件电路有问题,反复检查后发现是因为程序中数码管段码有误,在经过修改显示段码后方能正确显示。最后经过努力,系统时钟显示能准确按步进计时并能实现修改;单价显示能按照时段标志规定准确显示;里程部分通过传感器测试脉冲计数结果计算得出,能实现准确显示;费用部分能根据里程计算结果和时段计费标准实现。
这次设计实现的功能有限,经过我的设想该系统还可以作如下改进:
① 设计并制作系统工作的外围电路:直流工作电源。
② 系统联合调试成功后,可将单片机程序通过编程器固化到单片机中,将VHDL设计经过综合适配后的网表对CPLD/FPGA进行编程下载,将整个系统的外围电路设计制成印刷电路板。最后将各个组成部分安装组成一个整体系统,并进行性能测试,直到满足设计要求为止。
① 扩展出租车计费器的功能:
1)   能够显示汽车行驶速度(比如以图形显示㎞/h)。
2)   加接微型打印机接口,能自动打印收据发票。
 

Tags:计费

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