基于数电的出租车计价器设计

1、数字电子技术基础实验报告出租车计价器的设计指导老师：卜灵 组 员：王文博 1004112226孔德强 1004112230日期： 2014 年 1 月 1 日目录实验要求1基础功能部分2进阶功能部分3发散功能部分实验分析1 电路实现要求分析2 仿真说明1) 开关功能介绍2) 程序启动介绍3) 程序显示介绍电路设计和分析1行驶时间模块设计2行驶里程模块设计3低速行驶费模块1) 控制部分2) 计数部分3) 十进制加法器4普通行驶费用模块- 10 - 10 - 11 -1) 3公里以内控制模块2) 起步价控制模块四、五、5总行驶费用模块实验总结附录- 12 - 14 - 16 - 16 - 16 -

2、1 元器件数目2 程序图、实验要求1基础功能部分1) 该实验的行车部分要求实现显示时间、里程数、价格三方面。2) 能够区分普通搭乘，预约搭乘，合乘等不同情况。3) 行车结束后显示总价。2进阶功能部分1) 增加显示表，显示高峰期低速行驶费用。2) 增加显示表，显示普通时段低速行驶费用。3) 增加显示表，显示低速行驶总费用。3发散功能部分- 5 -、实验分析1 .电路实现要求分析根据Project里面关于计程车花费的明细，我们组首先列出了一张表，代表出租车不同时段的起步价。类别普通搭乘预约（4小时内）预约（4小时以上）起步价/（元）131819同时，为了简便计数，我们将出租车的行驶简化成了脉冲的输

3、入,一个脉冲的输入代表出租车行驶 500m,同时一公里的价格改成2元, 即每个脉冲增加1元。我们用开关来模拟是否高峰期和低速行驶。普通时段低速行驶每5分钟加收2元，高峰期低速行驶每5分钟加收5元，下面是收费的明细表。类别普通行驶单价/ （公里/元）2低速行驶加收项目普通时段高峰期单价（5分钟/元）25F面是关于电路的整体模块划分:1）行驶时间模块该部分我们采用6块74160芯片组成一个时、分、秒的时间显示 器，对于分和秒，我们都用2块74160组成一个60进制的计数器, 用来显示时间。2) 行驶里程模块里程部分我们记单位为km，便于显示和统计。我们采用 2块 74160进行显示，对于每一个脉冲

4、，我们记为 500m， 即每 2 个脉冲计数加 1。3) 低速形式费用模块该部分我们采用开关来控制是否是低速行驶阶段。同时来判断是高峰期低速行驶还是普通时段，对于高峰期时段和 普通时段，我们分别采用一个 74160 来计数，同时将计数显示出来。将显示时间部分的分钟部分的进位来当作这部分的 CLOCK ，当计数 到 5，即 5 分钟的时候，计数加 5，通过一个 74283 加法器来实现。同时这部分的显示， 各位采用了 74175 的锁存器， 因为这部分是进行 跳变的，十位部分我采用了一个 74160进行计数，每 2 个 CLOCK 计 数加 1，同时对锁存器清零。这样就达到了显示非连续数字的目的

5、。4) 行驶总费用模块该部分费用其实就是低速行驶费加上普通行驶费，所以我采用了 74283的加法器来对这两部分进行相加同时输出。2 .仿真说明1）开关功能介绍各开关功能介绍表开关状态表示含义D闭合，出租车低速行驶。D打开，出租车正常行驶。E开关打到上面，表示出租车处于高峰期。此时的费用为每 5分钟多收5元。（如左图）E开关打到下面，表示出租车处于普通时段。此时的费用为每 5分'键钟多收2元。（如左图）开关S,设置起步价初始值的十位。开关K,控制出租车是否行驶，同时控制初始值。静 W S11I snSi|> I : n1Jnr鬟G %4筋&开关A,B,C,设置起步价。A设置

6、起步价13。S13B设置起步价18。C设置起步价19。（左图为开关B）2）程序启动介绍在运行程序之前，首先选择起步价，即13（开关A）,18（开关B）, 19 （开关C），注意每次只能选择一个起步价，否则程序将无法运行。然后运行程序，先按一下开关 K，迅速按下开关S,以设置起步价初 始值,此时显示的价格是初始设置的价格,当里程数大于 3 时,该价 格开始增加。运行过程中，按下开关E，来切换低速行驶时的时间段，一共有2 种,一种是高峰期的计数, 一种是普通时段的计数。具体情况请见上 表。3）程序显示介绍该程序一共有 6 大显示模块,请见下图。-1 IS注：由于低速行驶分为两个时间段，所以显示部分

7、（右上角）也分为 2部分，左边部分为高峰期时低速行驶费用，右边部分为普通时间段 时低速行驶费用。、电路设计和分析1.行驶时间模块设计该部分接500kHz的脉冲，同时采用6块74160进行显示，对于分钟和秒钟，我们将它接成一个 60进制的计数器,即十位的进位到6即清零，将秒钟十位的进位信号接到分钟个位的CLOCK上，将分- 7 -钟同秒钟一样处理，即可得到显示行驶时间的功能。Lxrrucn1J*lxr4_=HH（时间显示模块）2. 行驶里程模块设计该部分接500kHz的脉冲作为输入，由于已经做过简化，模拟一个脉冲等于500m,同时里程计数我们只记录 km数，所以对于每2个脉冲，我们计数加1。该部

8、分实现简单，故不详细叙述了。（行驶里程计数）3. 低速行驶费模块1）控制部分对于低速行驶的控制部分,我们采用了开关来控制，用开关 D来控制是否是低速行驶，当开关D闭合时，则表示出租车处于低速行驶的范围，同时判断E开关的位置来判断是否是高峰期。具体开关情况请看上表。2）计数部分该部分我们采用了总时间的分钟脉冲作为输入的 CLOCK ,当脉冲 输入达到5时，此时我们对于2种不同的时段，我们采用不同的处理 方法。咼峰期时段对于高峰期，当达到5分钟的时候，我们给74175锁存器一个脉冲，然后执行 74283 加法器，将该数加 5，然后由 74175 锁存器锁存 住该数，然后输出。当计数到达 10的时候

9、，我们给锁存器的 CLR 一个脉冲，让锁存器清零，给当前时间计数器清零，同时给作为十位的74160一个脉冲，即实现了5->10 的跳变。- 13 - 普通时段对于普通时段，同样的，当打到 5 分钟的时间时，我们给 74175锁存器一个脉冲，加法器加2，然后 74175 所存住该数，但是由于每次只执行加 2，需要 5 次才能达到 10 位进位，所以这里多用了一个 74160计数器，用来计数达到 5分钟时间的脉冲，当计数打到 5 的时 候，输出一个脉冲给作为十位的 74160，同时将当前计数器和锁存器都清零。即实现了 8->10 的跳变。3)进制加法器该模块主要是为了实现低速行驶费的相

10、加，由于低速行驶分为普 通时段和高峰期，所以最后计数的时候需要对这部分费用进行相加， 所以设计了一个十进制加法器的模块。十进制加法器主要利用 74283 芯片进行，下面简要说明一下个位 相加的情况，十位百位同理。我们这里只模拟个位相加， 首先取两个数的个位的 4位 2进制码， 接到 74283芯片的 8 个输入管脚，然后将输出接到 7485的比较器上， 判断输出的数字是否大于等于 10，如果输出为 1（代表相加的数字大 于等于 10），则给十位数字一个脉冲，使十位的数加 1，同时将输出的数字再接到一个74283上，另外4个管脚接（0110）2 , 即卩10的补码。此时个位输出的结果就是该数减去

11、 10的结果。=4r.< 1 1JR1_ 1.=LI讥-1 yi g=_ .4r. rJs<5 TL心UW74LS283DH1詞n yn孕L LSLK-i剤I號BSD0戎三AIa盂1匚2A3二 1 *1 Q门详A *人A:A矿贬 - -:$ q -VCCSV（10进制加法器）WJIW f 3 口话 nMLE 对 3D4. 普通行驶费用模块该模块分为2部分，一部分是3公里以内时时，费用都为起步价, 另一部分为大于3公里时，此时每公里费用加2元，由于在里程模块, 我们模拟一个脉冲为500m,即2个脉冲为一公里，即2个脉冲加2元，那么相对于这个计价模块，在里程数大于3公里时，每个脉冲计

12、价加1元即可。1） 3公里以内控制模块对于3公里以内的计价，我们采用的是一个7485比较器来比较个 位的数字，首先判断个位数字是否大于 3,然后判断十位数字是否全为0因为如果有一个为1那么肯定已经进位，这个数字一定大于3。然后由两者的与门输出给计价器的load位，假设当前里程小于3,那 么load位会一直置位，而置位的结果就是起步价。所以该方法可以 控制3公里以内一直为起步价。（判断是否3公里以内）2）起步价控制模块由于起步价分为3个档次，所以这里由3种开关来控制，分别为 开关A,B,C。控制起步价的原理就是，给控制个位和十位费用的74160芯片一 个clock单脉冲，让它置位，这样就可以达到

13、设置初始值的效果了。对于单脉冲，我这里是用一个 VCC和Ground通过开关控制起来的。18P O 卜r T 弭如图，当开关K向下闭合的时候，就产生了一个下降沿脉冲，此 时74160置位，即显示起步价。对于置位的数字，我们将它分为 2个部分，一个是十位，由于起 步价的十位都是1,所以十位我们只需要置位为1即可。对于个位，我们有3种选择，3, 8, 9,对于每一种初始值，我们 都采用了 4个开关，分别控制4位2进制的0和1,这样就可以通过 控制不同的开关来选择不同的起步价了。5. 总行驶费用模块该部分主要是将普通行驶费用和低速行驶费用相加，当然采用上 述的程序十进制加法器即可完成，只是这里做的有

14、点略微麻烦，因为 总费用有3位，所以个位，十位，百位都有用到加法器，实现起来相 当麻烦，整个程序看起来有点乱的原因也是这个。（总费用相加模块）四、实验总结说实话，这个实验做的很累，就拿现在说， 2014 年 1 月 2 日 03:47:22，真是不可思议。但是当真正做下去的时候，就会很有感觉，怎么说呢，就像退役 之前晚上 11点 30做比赛，一直到凌晨 2 点，那种废寝忘食的感觉， 遇到一道题不把他解出来就睡不着觉。 我非常庆幸自己还没有遗忘掉 这种死磕一道题的感觉，就像这次的数电实验。说起来有点坑队友，由于之前一直忙于比赛，其实一直到上周六 我才算正式忙完今年比赛的事情， 之前虽然帮忙干了一

15、些活， 但是大 部分还是队友做的，我也很感激，但愿下次别再坑别人了。这次数电实验，可以说收获还是蛮大的吧，至少我觉得期末复习 可以跳过第六章了， 因为说实话这段时间， 这些时序逻辑电路已经玩虽然不的很熟了。其次， 我觉得更重要的是，让我懂得了数电和平时生活的 联系，我可以用数电的知识去做一个生活中很常见的东西了， 是一个很大不了的东西， 但是我觉得这才是学以致用的学习方法， 学 了一学期的东西，连学的东西干嘛用的都不知道，那是多么 sad 的一 件事。不过，我还是来说以下本次实验的不足之处吧。1总体上看，程序太乱了，可以说开始之前没有一个很好的排版吧，导致最后处理的结果非常乱。2起步价控制那里略麻烦，这里其实已经修改过很多次了，这已经是其中算简洁的方案了，但是还是有 12 个开关。而且控制初值 那里又要按两个开关，可以这么说，启动非常麻烦。3总价输出部分，那里也是改了很多次，一开始我是想直接把 低速行驶部分的费用直接加到普通行驶费用那边， 这样就不用多引出 3个显示来显示加起来之后的总价了，但是由