基于FPGA的出租车计费系统设计

　　0 引言

　　随着城市化水平的提高和人民生活水平的改善，出租车的服务显得越来越重要。因此出租车计费器也就应运而生了。出租车计费器是一种专用的计量仪器，它安装在出租车上，指示出载客路程数，以及乘客应付费用的总数。

　　出租车计价系统较多的是利用单片机进行控制，但较易被私自改装，且故障率相对较高，且不易升级;而FPGA具有高密度、可编程及有强大的软件支持等特点，所以设计的产品具有功能强、可靠性高、易于修改等特点。

　　本文正是基于FPGA，设计了一种出租车的计费系统，它可以直观地显示出租车行驶的里程和乘客应付的费用。

　　1 系统功能设计

　　所设计的计价器的计费标准为：车在行驶3 km以内，只收起步价9.0元;车行驶超过3 km后，按每公里2元计费。行驶路程达到或超过9 km后，车费按每公里3.0元开始计费。车遇红灯或中途暂停时，每3分钟计0.5元。若停止(rst)则车费清零，等待下一次计费的开始。要求能够显示里程数和乘客应付的费用，其中里程数精确到0.01 km，乘客应付的费用精确到0.1元，显示范围为：里程为0～99.99公里，费用为0～999.9元。

　　2 系统设计方案

　　基于FPGA的出租车计费系统的组成如图1所示。由外部输入、FPGA控制部分以及数码显示三部分组成。其中FPGA部分又由分频模块、计价模块、BCD转换模块以及动态译码扫描模块组成;外部输入包括启动按键(start)、暂停按键(pause)、停止按键(stop即rst)以及两个脉冲信号(分别是每20 m一个脉冲的路程脉冲信号pulse和32 MHz的工作脉冲信号clk32M)。显示模块用8个LED数码管分别显示行驶里程和车费，行驶里程显示2位整数和2位小数，车费显示3位整数和1位小数。

　　3 各模块设计

　　设计FPGA控制部分，包括控制计价模块，BCD转换模块，动态扫描译码模块以及分频模块。采用混合设计的方法，各子部分用VHDL编程，顶层部分用原理图进行设计。

　　3.1 控制计价模块(jijia)

　　控制计价模块由里程计费模块、等待计费模块、总价模块组成。

　　里程计费模块，主要对传感器公里脉冲信号pulse计数(20m一个脉冲)，计算出租车本次交易行驶的路程以及里程费用。每数到50个pulse为1 km，总路程由lucheng端输出。在3 km内时，里程车费cf1为9元不变，当超过3 km时，p=1，开始里程费用计数，当计费停止，即start端口置“0”或出租车停止行驶，即rst端口置“0”时，相关数据复位，清零。

　　等待计费模块，在3 km之后(p=1)，每当pause=1时，则开始计时，当秒脉冲数到180个时(即3分钟)，此时等待车费cf2加5，表示车费加0.5元。