基于FPGA的出租车计价器设计+仿真图+源代码(2)
1. 概述
1.1 国内外研究现状及存在的问题
1.1.1 国内外研究现状
随着科技的快速变化，出租车计价器的使用功能发生了很多不同的新变化。从过去到现在，出租车计价器的演变历经了以下三个阶段。
第一阶段：结构简单，相当于一个计算距离的里程表，只是单一的计算车行驶的路程，没有多余的功能[2]。
第二阶段：计算机和手动机械结构的组合，它可以计算距离，而且计算价格，实现半自动化机械。
第三阶段：随着单片机技术的发展，计价器核心芯片主要使用单片机芯片，基本上实现全电子化。它有计程,计价，计时显示，语音播报，打印小票等等功能，随着单片机技术和外围芯片的逐步改进，出租车计价器设计也越来越完善。
1.1.2 目前存在的问题
市场上出租车计价器大部分是传统的MCU芯片，如MCU 89C51芯片的计价器的设计。因为它一般都是使用LED屏幕进行显示，显示的方法是单一，固定的。它的不足之处主要有以下几点：
1）新产品更新周期长
由于MCU芯片的结构简单，价格低廉，所以传统的计价器系统都是利用MCU芯片89C51设计的。由于不同的芯片需要有不同的指令集来命令，所以，研究比较复杂，并且设计程序时的设计周期长[3]。如果这个系统设计的不完善，那么使用起来功能就不会太稳定，灵活性比较差。所以MCU技术不容易去完成复杂功能计价器的设计与研究。
2）计价方式不灵
每次修改标准就需要芯片重新开始记录数据，因而在每个价格改革消耗了大量资源，包括人力，物力，难以满足当前市场价格波动的需要。
3）计价器作弊
在许多情况下，出租车司机为了赚取更多收入就会使用非法手段，在计价器上动手脚来收取消费者更多的价钱。通常就是向计价器输入不合理的脉冲，使它在出租车还没启动前，开始计数。计数脉冲就是车行驶的路程，出租车司机利用此作弊原理来向乘客收取额外非法费用[4]。
1.2 本设计解决的问题
这些年来，由于出租车部门的高速运转和快速进步以及，现在对计价器更好的精确性，更可靠的稳定性的需求。本论文希望通过学习，研究，对硬件，软件的设计，测试一些新的方法来提高它的精确性，增加它的稳定性。使它能够优于传统的计价器，具有传统计价器所不具有的更多先进的功能等。
1）利用FPGA代替MCU
FPGA实现的出租车计价器可移植性好，外围电路设计比较方便，很大程度的削减了外围电路模块的使用。而且设计好的系统可以在不同的FPGA芯片上使用。以FPGA为开发平台，去开发电路模块。可以很大程度的减少设计过程中的时间，减少电路印刷版的板面积的大小。提高系统的稳定以及可靠性。FPGA主要是使用VHDL语言来编写相应的程序，进一步提高产品的更新和改革的能力。
2）提供计价标准功能的设定
3）通过对各功能模块的设计，使设计有更为精确和可靠的评估标准，反映本集团的出租车需求[5]。
1.3 研究的内容
本作品设计以FPGA为核心控制芯片的硬件平台，选用CycloneIII系列的EP3C5E144C8芯片，采用TQFP为封装，Pin count为144，Speed grade为8。使用VHDL语言编程来对这五个功能模块进行设计形成一个完整的价格体系，最后，利用QuartusII软件模拟仿真程序[6]。
2. 设计方案的简介及比较
现如今在国内和国外的出租车体系中，计价器的实现方式大致可以分为两种。其中一种实现方式就是利用单片机系统来实现，单片机的特点是品种繁多，型号齐全，并且属于低功耗,低压降。另一种实现方式是用FPGA实现。FPGA的特点是运行熟虑快，可靠性高与稳定性好，更重要的是可以通过对软件语言的修改来改变和控制硬件，可移植性好[7]。
上一篇：基于串级反馈系统的容错控制设计