以前做的设计，参考一下，记得给分啊
粘过来时图形好像没显示啊
一、设计目的
1、 熟悉和增强对VHDL语言的基本知识，熟悉利用VHDL语言对常用的的组合逻辑电路和时序逻辑电路编程，把编程和实际结合起来。
2、加深对编制和调试程序的技巧.
3、提高上机动手能力，培养使用设计综合电路的能力。
二、设计要求
1、出租车启动和停驶由司机控制；
2、行程小于基本里程时，显示起步价，基本里程设3公里，起步价设5元；
3、行程大于基本里程时，每多行一公里，在起步价上加2元；
4、当出租车等待时，由司机按下等候键，每等待一分钟加1元，不足一分钟的按一分钟计算；
5、此处用脉冲信号模拟轮胎的转数，设每计一个脉冲汽车前进1米，系统中所需脉冲均由实验箱的50MHz晶振分频提供。
三、总体设计原理与内容（四号字、宋体、加粗）
1、设计的总体原理（比如算法及其流程框图等）
出租车计价器按功能主要分为：速度模块、计程模块、计时模块、计费模块。
2、设计内容
首先根据start信号判断是否开始计费，然后根据sp判断，确定1米所需要的时钟数，每前进一米，输出一个clkout,同时由cnt对clk进行计数。
通过对clkout信号的计数，可计算形式的距离kmcount,一个clkout相当于行驶一米，所以只要记录clkout的脉冲数，即可确定行驶距离。
通过对sp信号的判断，确定是否开始计时。Sp= 0时，开始记录时间。当时间足够长时，产生timecount脉冲。
计费模块分为kmmoney1和kmmoney2两个进程。kmmoney1用于产生enable和price信号。当记录距离达到3km后，enable信号为1，开始进行每千米的计费。
kmmoney2用于判断timecount和clkout的值，当其为1时，总费用加1。最终输出为总费用。
四、EDA设计及仿真（四号字、宋体、加粗）
1、出租车计价器的设计源程序
速度模块的VHDL代码如下：
library ieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entity speed is
port(
clk : in std_logic;
reset: instd_logic;
start:instd_logic;
stop:in std_logic;
sp:in std_logic;
clkout:out std_logic
);
end speed;
architecture rt1of speed is
begin
process(clk,reset,stop,start) -----敏感信号变化时，启动进程
type state_typeis(s0,s1); ------枚举类型
variables_state:state_type;
variablecnt:integer range 0 to 100;
begin
ifreset='1'then ----复位清
s_state:=s0;
elsif clk'eventand clk='1'then
case s_state is
when s0=>
cnt:=0;
clkout<='0';
if start='1'then
s_state:=s1;
else
s_state:=s0;
end if;
when s1=>
clkout<='0';
if stop='1'then
s_state:=s0; ----无客上车
elsif sp='0'then
s_state:=s1;
elsif cnt=100 then
cnt:=0;
clkout<='1';
s_state:=s1;
else
cnt:=cnt+1;
s_state:=s1;
end if;
end case;
end if;
end process;
end rt1;
计程模块的VHDL代码如下：
LIBRARY IEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY km IS
PORT (
CLKOUT,RESET: IN STD_LOGIC;
kmcnt1:OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO0);
kmcnt2:OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO0);
kmcnt3:OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO0));
END km;
ARCHITECTURE rtlOF km IS
BEGIN
PROCESS(CLKOUT,RESET) ----启动进程
VARIABLE kM_reg: STD_LOGIC_VECTOR (11DOWNTO 0);
BEGIN
IF RESET ='1' THEN ---复位清零
kM_reg:="000000000000";
ELSIF CLKOUT'EVENT AND CLKOUT='1' THEN ---------时钟上升沿到达时进行计程
IF kM_reg(3 DOWNTO 0)="1001"THEN ---------对应里程十分位
kM_reg:=kM_reg+"0111"; ---------十分位向个位进位
ELSE
kM_reg(3 DOWNTO 0):=kM_reg(3 DOWNTO0)+"0001";
END IF;
IF kM_reg(7 DOWNTO 4)="1010"THEN
kM_reg:=kM_reg+"01100000"; ---------个位向十位进位
END IF;
END IF;
kmcnt1<=kM_reg(3 DOWNTO 0);
kmcnt2<=kM_reg(7 DOWNTO 4);
kmcnt3<=kM_reg(11 DOWNTO 8);
END PROCESS;
END rtl;
计时模块的VHDL代码如下：
library ieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entity times is
port(
clk : in std_logic;
reset: in std_logic;
start:in std_logic;
stop:in std_logic;
sp :in std_logic;
timecount:out std_logic
);
end times;
architecture rt1of times is
begin
process(clk,reset,stop,start,sp) -----启动进程
type state_type is(t0,t1,t2);
variable t_state:state_type;
variable cnt:integer range 0 to 28;
variable waittime:integer range 0 to 255;
begin
if reset='1'then ----复位清零
t_state:=t0;
elsif clk'event and clk='1'then
case t_state is
when t0=>
waittime:=0;
timecount<='0';
if start='1'then
t_state:=t1;
else
t_state:=t0;
end if;
when t1=>
if sp='0'then
t_state:=t2;
else
waittime:=0;
t_state:=t1;
end if;
when t2=>
waittime:=waittime+1;------等待时间加1
timecount<='0';
if waittime=255 then
timecount<='1'; -------产生一个时间计费脉冲
waittime:=0;
elsif stop='1'then
t_state:=t0;
else
timecount<='0';
t_state:=t1;
end if;
end case;
end if;
end process;
end rt1;
计费模块的VHDL代码如下：
LIBRARY IEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY kmmoney IS
PORT(
CLK :IN STD_LOGIC;
RESET:IN STD_LOGIC;
timecount:IN STD_LOGIC;
clkout:IN STD_LOGIC;
kmcnt2:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
kmcnt3:in STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT3:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)
);
END kmmoney ;
ARCHITECTURE rtlOF kmmoney IS
SIGNAL cash :STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
SIGNAL price :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL enable :STD_LOGIC;
BEGIN
kmmoney1:process(cash,kmcnt2) -------------此进程产生下一进程的敏感信号
BEGIN
price<="0010";
if kmcnt2>="0010" then
enable<='1';
else
enable<='0';
END IF;
END PROCESS;
kmmoney2:process(reset,clkout,clk,enable,price,kmcnt2)
variablereg2:std_logic_vector(11 DOWNTO 0);
variableclkout_cnt:integer range 0 to 10;
begin
if reset='1'then
cash<="000000000101";
-------起步费用设为5元
elsif clk'eventand clk='1'then
----判断是否需要时间计费，每60s加1元
if timecount='1'then
reg2:=cash;
if (reg2(3 downto
0)+"0001")>"1001" then
------产生进位------
reg2(7 downto 0):=reg2(7 downto0)+"00000111";
if reg2(7 downto4)>"1001"then
cash<=reg2+"000001100000";
else
cash<=reg2;
END IF;
else
cash<=reg2+"0001";
END IF;
---里程计费
elsif clkout='1'and enable='1'then
if clkout_cnt=10 then
clkout_cnt:=0;
reg2:=cash;
if
"0000"®2(3 downto 0)+price(3 downto 0)
>"00001001"then
reg2(7 downto 0):=reg2(7downto 0)+"00000110"+price; ----十位进位
if reg2(7 downto4)>"1001"then ----百位进位
cash<=reg2+"000001100000";
else
cash<=reg2;
END IF;
else
cash<=reg2+price;
END IF;
else -----------------------对时钟计数
clkout_cnt:=clkout_cnt+1;
END IF;
END IF;
END IF;
END process;
COUNT1<=cash(3 DOWNTO 0); -----总费用的个位
COUNT2<=cash(7 DOWNTO 4); -----总费用的十位
COUNT3<=cash(11 DOWNTO 8); -----总费用的百位
END rtl;
顶层模块的VHDL代码如下：
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity top is
port(
clk : in std_logic;
reset: in std_logic;
start:in std_logic;
stop:in std_logic;
sp :in std_logic;
kmcnt1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
kmcnt2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
kmcnt3:OUTSTD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
COUNT1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT3:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)
);
end top;
ARCHITECTURE rtl OF top IS
------- 对上述电路模块进行元件定义--------
COMPONENT SPEED IS------------定义速度模块
port(
clk : in std_logic;
reset: in std_logic;
stop:in std_logic;
start:in std_logic;
sp :in std_logic;
clkout:out std_logic
);
end COMPONENT speed;
COMPONENT km is ---定义计程模块
PORT (
CLKOUT,RESET: INSTD_LOGIC;
kmcnt1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
kmcnt2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
kmcnt3:OUTSTD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0)
);
end COMPONENT km;
COMPONENT kmmoney is--------定义计费模?------
PORT(
CLK :IN STD_LOGIC;
RESET:IN STD_LOGIC;
timecount:INSTD_LOGIC;
clkout:IN STD_LOGIC;
kmcnt2:INSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
kmcnt3:inSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
COUNT3:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)
);
end COMPONENT kmmoney;
component times is
port( clk:in std_logic;
reset:instd_logic;
stop:in std_logic;
start:instd_logic;
sp:in std_logic;
timecount:outstd_logic
);
end component times;
signal clktmp:STD_LOGIC;
signal timetmp:STD_LOGIC;
signal kmtmp2:STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
signal kmtmp3:STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
begin
U1:speed PORTMAP(clk,reset,stop,start,sp,clktmp);
U2: times PORTMAP(clk,reset,stop,start,sp,timetmp);
U3:km PORTMAP(clktmp,reset,kmcnt1,kmtmp2,kmtmp3);
U4:kmmoney PORTMAP(clk,reset,timetmp,clktmp,kmtmp2,kmtmp3,COUNT1,COUNT2,COUNT3);
kmcnt2<=kmtmp2;
kmcnt3<=kmtmp3;
end rtl;
2、出租车计价器的设计
仿真结果及数据分析
出租车计费器的电路图如图：
上图中当reset为高电平时，系统所有寄存器、计数器都清零；当开始记费信号start信号有效时，计费器开始计费，根据出租车行驶的速度sp的取值计算所用花费和行驶里程；当停止计费信号有效时，计费器停止工作。
对上图构成的系统进行仿真，得到的仿真波形为：
五、硬件实现
1、给出硬件实现（步骤及引脚锁定等说明等）
主要模块中包括输入时钟脉冲clk,时钟上升沿有效；复位信号reset，开始计费信号start，停止计费信号stop，均为高电平有效；出租车状态sp。
2、硬件实现照片
该照片为超过基本行程的的照片，显示为行驶5.5公里，费用为11元。等待1分钟，共计12元。
该照片为基本行程内的的照片，显示为行驶2.6公里，收费5元，显示正确。
该图片显示，行驶7.9公里，费用为15元，显示正确。
等待计费，行驶5.5公里，攻击11元，等待8分钟，共计19元。
六、设计总结
1、设计过程中遇到的问题及解决方法
设计中遇到了数码管无法正常显示，计费不按要求等问题。通过的对源代码的修改，发现易忽略了一些细节。
2、设计体会
从挑选课设题目，查阅资料，到研究出总体设计，详细设计，然后分工合作，再到最后的编程上机调试，修改程序，完善程序，收获颇多。出租车计费器系统的设计已全部完成，能按预期的效果进行模拟汽车启动，停止、暂停等功能，并设计动态扫描电路显示车费数目。车暂停时停止计费。若停止清零，等待下一次计费的开始。由于时间有限，经验欠缺，还存在很多不足之处。
在这一周里我们再次熟悉和增强了对VHDL语言的基本知识，熟悉利用VHDL语言对常用的的组合逻辑电路和时序逻辑电路编程，把编程和实际结合起来。加深了对编制和调试程序的技巧，进一步提高了上机动手能力，培养了使用设计综合电路的能力，养成了提供文档资料的习惯和规范编程的思想。
本次的课程设计将各个单一的模块实现其功能后，学会通过原理图或顶层文件把各模块连接，从而实现对出租车自动计费。课程设计注重的不仅是把理论知识巩固，而且应把理论和实际相结合，把知识应用到生活中。在课程设计过程中，遇到了不少问题，数码管无法正常显示，计费不按要求等。通过的对源代码的修改，发现了一些易忽略的细节。课程设计考验的是思维逻辑能力，对知识的灵活应用，当然，合作精神是不可或缺的。
在设计程序时，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
3、对设计的建议
本设计为出租车计费器的VHDL设计，利用软件仿真和硬件测试实现了其计费功能、预制功能、模拟功能等，建议时间延长，不拘于用VHDL一种语言，而且要求创造出实物。这样可以让学生自由发挥，拓宽思路，提高动手能力。
七、设计生成的电路图
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