基于FPGA的出租车里程时间计费器
功能描述
（1）；里程计费功能：3公里以内起步价8元，超过3公里后每公里2元，其中不满一公里按照一公里计算。
（2）；等待计费功能：当乘客中途下车需要司机等待时，按照等待时间进行收费，每3分钟0.7元，其中不满3分钟不收费。
（3）；数码管显示功能；3种显示状态，默认显示公里数，显示格式10.2,每次步进0.1km，步进时间长度为5S。第二种显示等待时间，显示格式50：33，步进时间长度1S。第三种显示当前费用，包括等待费用以及里程计价费用。
（4）；信号灯指示功能：当里程计费模式下，LED2亮起，其他LED熄灭。当等待时间计费模式下，LED4亮起，其他LED熄灭。载人状态下LED1亮起，否则不亮。
（5）；按键切换功能：3个按键起作用，第一个按键负责切换计费模式，默认是里程计费模式，切换后为等待时间计费模式。第二个按键负责表示出租车载人状态，默认空载，按下表示载人模式。第三个按键负责切换数码管显示的数据，每按一次切换一次，3种数据循环显示。
一、系统框图
二、verilog代码
里程增加模块
c
module count_km(
input key_dri,
input sys_reset_n,
input en_dowm_car,
input EN,
output reg [3:0] data_km_ge,
output reg [3:0] data_km_shi,
output reg [3:0] data_km_bai,
// output reg [15:0] data_km,
output [3:0] point
);
parameter max_km=16'd9999;
reg flag_km_shi_up;
reg flag_km_bai_up;
assign point=4'b0010;
always @(posedge key_dri or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_km_ge<=4'h0;
flag_km_shi_up<=1'b0;
end
else if(!EN)begin
data_km_ge<=data_km_ge;
flag_km_shi_up<=flag_km_shi_up;
end
else if(key_dri && en_dowm_car)
begin
if(data_km_ge<4'h9)
begin
data_km_ge<=data_km_ge+1'b1;
flag_km_shi_up<=1'b0;
end
else
begin
data_km_ge<=4'h0;
flag_km_shi_up<=1'b1;
end
end
end
always @(posedge key_dri or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_km_shi<=4'h0;
flag_km_bai_up<=1'b0;
end
else if(!EN)begin
data_km_shi<=data_km_shi;
flag_km_bai_up<=flag_km_bai_up;
end
else if(key_dri && en_dowm_car && flag_km_shi_up)
begin
if(data_km_shi<4'h9)
begin
data_km_shi<=data_km_shi+1'b1;
flag_km_bai_up<=1'b0;
end
else
begin
data_km_shi<=4'h0;
flag_km_bai_up<=1'b1;
end
end
else if(key_dri && en_dowm_car && flag_km_shi_up==1'b0)
begin
flag_km_bai_up<=1'b0;
end
end
always @(posedge key_dri or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_km_bai<=4'h0;
end
else if(!EN)begin
data_km_bai<=data_km_bai;
end
else if(key_dri && en_dowm_car && flag_km_bai_up)
begin
if(data_km_bai<4'h9)
begin
data_km_bai<=data_km_bai+1'b1;
end
else
begin
data_km_bai<=4'h0;
end
end
end
endmodule时间增加模块
cpp
//计时模块
module count_1s
(
input clk, //系统时钟
input sys_reset_n, //复位信号
input EN, //使能 保持
input en_dowm_car,
// output reg [7:0] data_s, //秒计时器
// output reg [7:0] data_m, //分钟计时器
output reg [3:0] data_s_shi,
output reg [3:0] data_s_ge,
output reg [3:0] data_m_shi,
output reg [3:0] data_m_ge,
output reg [3:0] time_price_ge,
output reg [3:0] time_price_shi,
output reg [3:0] time_price_bai,
output reg clk_1s, //1s脉冲
output [3:0] point //点
);
parameter time_60=8'd60;
parameter MAX_NUM=28'd249;
reg [27:0] cnt; //1s计数器
reg flag_1m; //1m计时
reg flag_m_shi_up;
reg flag_s_up;
reg flag_m_up;
reg time_shi_up;
reg time_bai_up;
assign point=4'b0100;
//1s计时
always @(posedge clk or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
cnt<=1'b0;
clk_1s<=1'b0;
end
else if(!EN)
begin
cnt<=cnt; //保持
clk_1s<=clk_1s;
end
else if(cnt<MAX_NUM)
begin
cnt<=cnt+1'b1;
end
else
begin
cnt<=0;
clk_1s<=~clk_1s; //翻转
end
end
always @(negedge clk_1s or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
time_price_ge<=4'h0;
end
else if(en_dowm_car)begin
if(flag_s_up && time_price_ge<4'h9)begin
time_price_ge<=time_price_ge+1;
end
else if(flag_s_up && time_price_ge==4'h9)begin
time_price_ge<=0;
end
end
end
always @(negedge clk_1s or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
time_price_shi<=4'h0;
end
else if(en_dowm_car)begin
if(time_price_ge==4'h9 && time_price_shi<4'h9 && flag_s_up )begin
time_price_shi<=time_price_shi+1;
end
else if(time_price_ge==4'h9 && time_price_shi==4'h9&& flag_s_up)begin
time_price_shi<=0;
end
end
end
always @(negedge clk_1s or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
time_price_bai<=4'h0;
end
else if(en_dowm_car)begin
if(time_price_shi==4'h9 && time_price_bai<4'h9&& flag_s_up &&time_price_ge==4'h9)begin
time_price_bai<=time_price_bai+1;
end
else if(time_price_shi==4'h9 && time_price_bai==4'h9&& flag_s_up&&time_price_ge==4'h9)begin
time_price_bai<=0;
end
end
end
// 秒个位加1
always @(negedge clk_1s or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_s_ge<=4'h0;
flag_s_up<=0;
end
else if(!EN)
begin
data_s_ge<=data_s_ge; //保持
flag_s_up<=flag_s_up;
end
else if(en_dowm_car)begin
if(data_s_ge < 4'h9 )
begin
data_s_ge<=data_s_ge+1'b1;
flag_s_up<=1'b0;
end
else if(data_s_ge == 4'h9)
begin
data_s_ge<=4'h0;
flag_s_up<=1'b1;
end
end
else begin
data_s_ge<=data_s_ge; //保持
flag_s_up<=flag_s_up;
end
end
// 秒十位加1
always @(negedge clk_1s or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_s_shi<=4'h0;
flag_m_up<=0;
end
else if(!EN)
begin
data_s_shi<=data_s_shi; //保持
flag_m_up<=flag_m_up;
end
else if(data_s_shi < 4'h5 && data_s_ge==4'h9)
begin
data_s_shi<=data_s_shi+1'b1;
flag_m_up<=1'b0;
end
else if(data_s_shi == 4'h5 && data_s_ge==4'h9)
begin
data_s_shi<=4'h0;
flag_m_up<=1'b1;
end
else begin
data_s_shi<=data_s_shi;
flag_m_up<=1'b0;
end
end
//分钟个位加一
always @(posedge clk_1s or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_m_ge<=4'h0;
flag_m_shi_up<=1'b0;
end
else if(!EN)
begin
data_m_ge<=data_m_ge; //保持
flag_m_shi_up<=flag_m_shi_up;
end
else if(en_dowm_car)
begin
if(data_m_ge<4'h9 && data_s_shi==4'h5 && data_s_ge==4'h9)
begin
data_m_ge<=data_m_ge+1'b1;
flag_m_shi_up<=1'b0;
end
else if(data_m_ge==4'h9 && data_s_shi==4'h5 && data_s_ge==4'h9)
begin
data_m_ge<=4'h0;
flag_m_shi_up<=1'b1;
end
else begin
data_m_ge<=data_m_ge; //保持
flag_m_shi_up<=1'b0;
end
end
else begin
data_m_ge<=data_m_ge; //保持
flag_m_shi_up<=1'b0;
end
end
//分钟十位加一
always @(posedge flag_m_shi_up or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
data_m_shi<=4'h0;
end
else if(!EN)
begin
data_m_shi<=data_m_shi; //保持
end
else if(en_dowm_car)
begin
if(data_m_shi<4'h5 )
begin
data_m_shi<=data_m_shi+1'b1;
end
else if(data_m_shi==4'h5)
begin
data_m_shi<=4'h0;
end
end
else begin
data_m_ge<=data_m_ge; //保持
end
end
endmodule计算价格模块
c
module count_money(
input [7:0] data_m,
input [15:0] data_km,
input sys_reset_n,
input clk,
input add_km,
input en_dowm_car,
input clk_1s,
input [3:0] data_km_ge,
input [3:0] data_km_shi,
input [3:0] data_km_bai,
input [3:0] time_price_ge,
input [3:0] time_price_shi,
input [3:0] time_price_bai,
output reg [3:0] price_ge,
output reg [3:0] price_shi,
output reg [3:0] price_bai,
// output reg [15:0] data_price,
output [3:0] point
);
assign point=4'b0010;
reg [15:0] price_km;
reg [15:0] price_time;
reg price_shi_up;
reg price_bai_up;
initial
begin
price_km<=16'd30;
price_time<=16'd0;
end
//里程计价
always @(posedge add_km or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
price_ge<=4'h0;
price_shi_up<=1'b0;
end
else if(en_dowm_car )begin
if(data_km_bai==4'h0)begin
if(price_ge<4'h9 && data_km_shi>=4'h3 )begin//大于3.0公里开始增加
price_ge<=price_ge+1;
price_shi_up<=1'b0;
end
else if(price_ge>=4'h9 && data_km_shi>=4'h3 )begin//大于3.0公里开始增加 到9累加
price_ge<=4'h0;
price_shi_up<=1'b1;
end
else if(price_ge<4'h9 && data_km_shi<4'h3)begin
price_ge<=price_ge;
price_shi_up<=1'b0;
end
end
else if(data_km_bai!=4'h0)begin
if(price_ge<4'h9 )begin//大于3.0公里开始增加
price_ge<=price_ge+1;
price_shi_up<=1'b0;
end
else if(price_ge>=4'h9)begin//大于3.0公里开始增加 到9累加
price_ge<=4'h0;
price_shi_up<=1'b1;
end
end
end
end
always @(posedge add_km or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
price_shi<=4'h8;
price_bai_up<=1'b0;
end
else if(price_shi<4'h9 && price_shi_up)begin
price_shi<=price_shi+1;
price_bai_up<=1'b0;
end
else if(price_shi>=4'h9 && price_shi_up)begin
price_shi<=4'h0;
price_bai_up<=1'b1;
end
else if(price_shi_up==1'b0)begin
price_bai_up<=1'b0;
end
end
always @(posedge add_km or negedge sys_reset_n)
begin
if(!sys_reset_n)
begin
price_bai<=4'h0;
end
else if(price_bai<4'h9 && price_bai_up)begin
price_bai<=price_bai+1;
end
else if(price_bai>=4'h9 && price_bai_up)begin
price_bai<=4'h0;
end
end
endmodule
模块分析：
通过分频得到5S周期的脉冲信号，当EN信号为高电平时，也就是有乘客上车后，司机按下按键，出租车变为载客状态，这时里程开始根据脉冲信号的上升沿进行增加。
通过按键切换到等待时间计费模式后，EN变为高电平，模块开始工作。将时钟分频模块得到的1S脉冲信号作为触发源进行判断，分和秒各8位，可以看到在脉冲上升沿时间不断累加，符合预期功能。
上板视频演示
基于FPGA的出租车里程时间计费器
总结
模块太多，只展示了比较重要的，其他一些模块就是产生分频信号的，无关紧要。需要的一键三连