出租车计费器 FPGA 设计 Verilog Quartus（2）

名称：出租车计费器 FPGA 设计 Verilog Quartus（2）

软件：Quartus

语言：Verilog

功能介绍

出租车计费器 FPGA 设计使用 Verilog 编写，工程可在 Quartus 中进行综合，并配套 ModelSim 仿真。设计目标是实现一个按速度档位、行驶里程和等待时间自动计费的出租车计费系统，适合用于 FPGA 课程设计、数字逻辑综合实验以及 Verilog 状态机项目练习。 系统支持启动、停止、复位和速度档位输入，能够根据不同运行状态完成里程累计与金额累计。起步后按起步价 7 元计费，行驶过程中根据速度档位和里程条件进入不同计价规则；停车等待时按照等待时间单独计费，能够覆盖出租车计费器中常见的行驶计费和等待计费两类场景。 输出部分包含公里数高低位和金额显示位，便于在仿真中观察 Kmcount_H、Kmcount_L、Kmmoney_H、Kmmoney_M、Kmmoney_L 等结果信号。工程包含 Verilog 源码、Testbench、Quartus 综合结果和 ModelSim 仿真内容，适合需要完整工程参考的用户下载学习。

运行环境

开发软件：Quartus。 仿真软件：ModelSim。 设计语言：Verilog。 工程包含 Quartus 工程文件、Verilog 源码、Testbench、综合输出文件以及仿真相关文件，可用于综合和功能仿真参考。

设计思路

本设计采用模块化方式实现出租车计费器，将时钟分频、里程脉冲、速度档位选择、计费状态控制和金额显示等功能分开处理。系统通过 Start、Stop、Reset 与 Speed 输入控制计费流程，Speed 使用 2 位档位编码表示不同运行状态，其中 00 表示暂停等待，01 表示低速，10 表示中速，11 表示高速。 计费逻辑围绕出租车常见计费规则展开：Start 置位后进入起步计费，起步价为 7 元；运行过程中根据速度档位和里程条件进行金额累加。中速档位下，3 公里后按每公里 2 元计价；高速档位下，金额达到 45 元后按每公里 4 元计价；停车等待状态下按 20 秒 1 元进行等待计费。 仿真激励覆盖了启动、中速运行、高速运行、低速运行、暂停等待以及停止结算等典型场景。测试过程中依次切换 Speed 档位，并在最后拉高 Stop 信号完成计费结束，仿真结果给出最终计费 212 元、公里数 46 的运行过程，便于学习完整出租车计费状态机的设计与验证方法。

模块结构

工程主要模块包括：taxi_meter_vlg_tst 测试平台、taxi_meter 顶层计费模块、control_state 控制状态模块、division_1hz 分频模块、Kmmoney_display 金额显示模块、pauset_20_seconds 等待计时模块、speed_gears_select 速度档位选择模块、pluse_1_kilometre 里程脉冲模块。 其中 taxi_meter 负责连接各功能单元并输出公里数与金额结果；control_state 负责根据启动、停止、速度档位等输入组织计费状态；division_1hz 提供低频计时基础；pauset_20_seconds 用于等待计费时间判断；speed_gears_select 和 pluse_1_kilometre 配合实现不同速度条件下的里程更新。

演示视频

配套演示视频展示了出租车计费器工程的综合与仿真过程，可用于快速了解工程运行流程、仿真激励设置以及计费结果变化情况。

仿真图/仿真说明/设计文档图片

仿真文档包含整体仿真图和关键过程说明。仿真流程中 Start=1 后进入起步计费，起步价为 7；速度档位 10 表示中速，3 公里后每公里 2 元；速度档位 11 表示高速，45 元后每公里 4 元；速度档位 00 表示停车等待，按 20 秒 1 元计费；最后在速度档位 01 条件下 Stop=1，仿真结果显示最终计费为 212 元，公里数为 46。

部分代码

以下展示顶层模块 taxi_meter_vlg_tst 的部分代码，完整源码请下载压缩包查看。

module taxi_meter_vlg_tst();
reg Clk;
reg Reset;
reg [1:0] Speed;
reg Start;
reg Stop;
// wires                                               
wire [3:0]  Kmcount_H;
wire [3:0]  Kmcount_L;
wire [3:0]  Kmmoney_H;
wire [3:0]  Kmmoney_L;
wire [3:0]  Kmmoney_M;

// assign statements (if any)                          
taxi_meter i1 (
// port map - connection between master ports and signals/registers   
	.Clk(Clk),
	.Kmcount_H(Kmcount_H),
	.Kmcount_L(Kmcount_L),
	.Kmmoney_H(Kmmoney_H),
	.Kmmoney_L(Kmmoney_L),
	.Kmmoney_M(Kmmoney_M),
	.Reset(Reset),
	.Speed(Speed),
	.Start(Start),
	.Stop(Stop)
);
initial                                                
begin 
Reset=0;                                                 
Speed=2'd0;
Start=0;
Stop=0;  
#100;
Reset=1; 

#100;
Start=1;
#500;
Start=0;

#500;
Speed=2'b10;
#140000;

Speed=2'b11;
#180000;

Speed=2'b01;
#190000;

Speed=2'b00;
#1900000;

Speed=2'b01;
#200000;

Stop=1; 
#420;
Stop=0;                                      
end  
                                                  
always                                                                  
begin                                                  
Clk=1;
#10;
Clk=0;
#10;                                           
end                                                    
endmodule

代码文件（付费下载）