出租車計價器綜合設計報告

1、武漢工程大學 計算機科學與工程學院綜合設計報告設計名稱： 基礎硬件綜合設計 設計題目： 出租車計價器設計 學生學號： 專業(yè)班級： 2011級計算機科學與技術 (計算機科學方向)01班 學生姓名： 桂 杰 學生成績： 指導教師（職稱）： 徐銀霞(講師) 課題工作時間： 2014.2.17 至 2014.2.28 說明：1、報告中的第一、二、三項由指導教師在綜合設計開始前填寫并發(fā)給每個學生；四、五兩項（中英文摘要）由學生在完成綜合設計后填寫。2、學生成績由指導教師根據(jù)學生的設計情況給出各項分值及總評成績。3、指導教師評語一欄由指導教師就學生在整個設計期間的平時表現(xiàn)、設計完成情況、報告的質(zhì)量及答辯情

2、況，給出客觀、全面的評價。4、所有學生必須參加綜合設計的答辯環(huán)節(jié)，凡不參加答辯者，其成績一律按不及格處理。答辯小組成員應由2人及以上教師組成。5、報告正文字數(shù)一般應不少于5000字，也可由指導教師根據(jù)本門綜合設計的情況另行規(guī)定。6、平時表現(xiàn)成績低于6分的學生，其綜合設計成績按不及格處理。7、此表格式為武漢工程大學計算機科學與工程學院提供的基本格式（適用于學院各類綜合設計），各教研室可根據(jù)本門綜合設計的特點及內(nèi)容做適當?shù)恼{(diào)整，并上報學院批準。成績評定表學生姓名： 桂杰 學號： 班級： 計科01 類別合計分值各項分值評分標準實際得分合計得分備注平時表現(xiàn)1010按時參加綜合設計，無曠課、遲到、早退、

3、違反實驗室紀律等情況。完成情況3020按設計任務書的要求完成了全部任務，能完整演示其設計內(nèi)容，符合要求。10能對其設計內(nèi)容進行詳細、完整的介紹，并能就指導教師提出的問題進行正確的回答。報告質(zhì)量3510報告文字通順，內(nèi)容翔實，論述充分、完整，立論正確，結構嚴謹合理；報告字數(shù)符合相關要求，工整規(guī)范，整齊劃一。5課題背景介紹清楚，綜述分析充分。5設計方案合理、可行，論證嚴謹，邏輯性強，具有說服力。5符號統(tǒng)一；圖表完備、符合規(guī)范要求。5能對整個設計過程進行全面的總結，得出有價值的結論或結果。5參考文獻數(shù)量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正確引用。答辯情況2510在規(guī)定時間內(nèi)能就所設計的內(nèi)容進行闡述，

4、言簡意明，重點突出，論點正確，條理清晰。15在規(guī)定時間內(nèi)能準確、完整、流利地回答教師所提出的問題?？傇u成績： 分 補充說明： 指導教師： （簽字）日 期： 年 月 日答辯記錄表學生姓名： 桂杰 學號： 班級： 計科01 答辯地點： 計算機科學與工程學院8號機房 答辯內(nèi)容記錄：答辯成績合計分值各項分值評分標準實際得分合計得分備注2510在規(guī)定時間內(nèi)能就所設計的內(nèi)容進行闡述，言簡意明，重點突出，論點正確，條理清晰。15在規(guī)定時間內(nèi)能準確、完整、流利地回答教師所提出的問題。答辯小組成員（簽字）： 年 月 日指導教師評語指導教師： （簽字）日 期： 年 月 日一、 綜合設計目的、條件、任務和內(nèi)容要求：

5、目的：數(shù)字邏輯是計算機專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。該課程的工程實踐性很強，必須靠大量的實驗以及真正的電路制作才能加深對電路的理解，更好地掌握課程內(nèi)容。其中組合邏輯電路與時序邏輯電路是這門課程的重點內(nèi)容，本課題就是對邏輯電路的綜合應用。通過這次設計不僅可以培養(yǎng)學生的動手實踐能力，還可以提高其分析和解決問題的能力。條件：PC機一臺，Multisim12軟件一套任務：1、根據(jù)系統(tǒng)功能要求，設計總體方案； 2、設計各單元電路，畫出電路原理圖； 3、利用Multisim12軟件仿真調(diào)試單元電路； 4、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測試； 5、書寫綜合設計報告。 選做：設計PCB。內(nèi)容要求：要求結合日常生活實際，設計制作一出租

6、車計價器，隨著行駛里程的增加，計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當行駛到5公里時計費數(shù)字顯示開始從起步價5元增加。到達目底地，便可按顯示的數(shù)字收費。計時功能，當計程車到達某地需要在那里等候時，只要按一下“計時”鍵，每等候一定時間，傳感器輸出脈沖為0.5m/個，計費顯示就增加一個該收的等候費用。當汽車繼續(xù)行駛時，停止計算等候費，繼續(xù)增加里程計費。每0.5km改變一次顯示，且提前顯示（只顯示錢數(shù)）。 指導教師簽字： 徐銀霞 2014 年 2 月 12 日二、進度安排：1總體方案設計（48學時）2電路實現(xiàn)及調(diào)試（1624學時）3結果分析及書寫報告（812學時）三、應收集資料及主要參考文獻：1白

7、中英.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)M.北京:科學出版社,20082康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）M.北京:高等教育出版社,20063歐陽星明.數(shù)字邏輯M.武漢:華中科技大學出版社，20054王永軍.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)M.北京:電子工業(yè)出版社,20055毛法堯.數(shù)字邏輯M.北京:高等教育出版社，2008四、摘要： 出租車計價器設計實際運用后，可以滿足人們出行坐出租車時，達到乘客與司機的公平交易。出租車計價器具有行駛里程計價、等待里程計價、總里程在限制內(nèi)是起步價、顯示總里程、顯示總價格等功能。出租車計價器由計等待費用的等待計數(shù)器、計行駛費用的行駛里程計數(shù)器、計總里程的計數(shù)器、限制起步里程的限制里程計數(shù)器、

8、顯示總價格的總計價器組成。出租車計價器用mulsitim12.0軟件進行測試，測試結果能達到各種功能，具體換算結果能確定脈沖的頻率、芯片數(shù)量和起始數(shù)，能在超過限制里程后自動跳轉計數(shù)，等待里程計數(shù)和行駛里程計數(shù)可以一鍵切換。 關鍵詞：出租車計價器；計數(shù)器；mulsitim12.0五、Abstract： Taximeter design practice, can satisfy people travel by taxi, to passengers and drivers even bargain. Taximeter with mileage, mileage, the total mile

9、age for valuation on the limit is the starting price, display the total mileage, display the total price function. The taxi meter by meterwaiting cost for counter, meter running costs, the total mileage mileage counter counter, startingmileage restrictions limit mileage counter, display the total pr

10、ice of the total meter. Taximeter virtualout with mulsitim12.0, the test results to achieve a variety of functions, in particular the conversion results to determine the pulse frequency, number of chips and the initial number, can be in more than Limited mileage automatically jump counts, waiting fo

11、r the mileage and mileage count can switch.Keywords:taximeter；counter；mulsitim12.0目 錄摘 要 . IIAbstract . III第一章 緒論. 1第二章總體方案設計 . 22.1總體構思.22.2芯片選擇.3第三章詳細設計.43.1行駛里程計數(shù)設計.43.2等候時間計數(shù)設計.43.3限制公里計數(shù)設計.53.4總里程計數(shù)設計.63.5總計價計數(shù)設計.7第四章設計結果及分析. 84.1總里程計數(shù)模塊測試.84.2限制公里計數(shù)模塊測試.84.3總計價計數(shù)模塊測試.9總 結 .10致 謝 .11參考文獻 .12摘 要

12、 出租車計價器設計實際運用后，可以滿足人們出行坐出租車時，達到乘客與司機的公平交易。出租車計價器具有行駛里程計價、等待里程計價、總里程在限制內(nèi)是起步價、顯示總里程、顯示總價格等功能。出租車計價器由計等待費用的等待計數(shù)器、計行駛費用的行駛里程計數(shù)器、計總里程的計數(shù)器、限制起步里程的限制里程計數(shù)器、顯示總價格的總計價器組成。出租車計價器用mulsitim12.0軟件進行測試，測試結果能達到各種功能，具體換算結果能確定脈沖的頻率、芯片數(shù)量和起始數(shù)，能在超過限制里程后自動跳轉計數(shù)，等待里程計數(shù)和行駛里程計數(shù)可以一鍵切換。關鍵詞：出租車計價器；計數(shù)器；mulsitim12.0Abstract Taxim

13、eter design practice, can satisfy people travel by taxi, to passengers and drivers even bargain. Taximeter with mileage, mileage, the total mileage for valuation on the limit is the starting price, display the total mileage, display the total price function. The taxi meter by meterwaiting cost for c

14、ounter, meter running costs, the total mileage mileage counter counter, startingmileage restrictions limit mileage counter, display the total price of the total meter. Taximeter virtualout with mulsitim12.0, the test results to achieve a variety of functions, in particular the conversion results to

15、determine the pulse frequency, number of chips and the initial number, can be in more than Limited mileage automatically jump counts, waiting for the mileage and mileage count can switch.Keywords:taximeter；counter；mulsitim12.0第一章 緒論 出租車的出處頗有淵源。早在18世紀，如果一個富有的英國人想進行一次短途旅游，他往往會雇用一輛單馬雙輪輕便車（cabriolet）。Ca

16、briolet一詞來源于一個法語動詞，意思是“跳躍”。到了19世紀，人們開始用這個單詞的縮略形式“cab”來指城市中專供出租的大型馬車，今天我們常說的搭乘出租車（catching a cab）就是由此而來的。此外，那時的出租車也被稱為hackneys或hacks，取自法語單詞haquenee（horse，馬）。時至今日，許多城市的出租車司機仍被稱為hackies。當然，天下沒有免費的午餐，乘坐出租車也是要花錢的。在早些時候，出租車司機根據(jù)估計的路途距離來收取車費。出租車真正發(fā)展是在19世紀晚期，有人發(fā)明了可自動測量車輛實際行進距離的計程器（taximeter），這個單詞取自法語里的taxe （

17、相當于英語的tariff）和metre(相當于英語的meter)。正是由于計程器的發(fā)明和應用，出租車很快就被人們稱作taxicab，或簡稱為taxi。“打的”這個詞語并不是現(xiàn)代漢語中本來就有的詞語，而是源自粵方言。出租車在經(jīng)濟比較發(fā)達的香港和廣東地區(qū)較早出現(xiàn)，于是粵方言中也就相應地有了“搭的士”的說法。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，出租車這一新事物也成為內(nèi)地社會生活的需要，“搭的士”的說法就傳到了內(nèi)地。不過“搭的士”的說法傳到內(nèi)地卻成為“打的”，那么，這“搭”和“打”的一字之差又是怎么產(chǎn)生的呢？這可能與“搭”、“打”的音義有關。于是正是有了這樣的出租車，我們的日常出行才有了新的速度。隨著生活水平的提高，人們

18、已不再滿足于衣食住的享受，舒適出行已受到越來越多人的關注。于是，出租車行業(yè)以低價高質(zhì)的服務給人們帶來了出行的享受。但是總存在著買賣糾紛困擾著行業(yè)的發(fā)展。而在出租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法就是改良計價器。用更加精良的計價器來為乘客提供更加方便快捷的服務。出租車計價器是乘客與司機雙方的交易準則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標志，是出租車中最重要的工具。它關系著交易雙方的利益。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，出租車計價器的研究也是十分有一個應用價值的。現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術的發(fā)展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城

19、市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。因此，出租車計價器有著非?，F(xiàn)實的意義 要求結合日常生活實際，設計制作一出租車計價器，隨著行駛里程的增加，計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當行駛到5公里時計費數(shù)字顯示開始從起步價5元增加。到達目底地，便可按顯示的數(shù)字收費。計時功能，當計程車到達某地需要在那里等候時，只要按一下“計時”鍵，每等候一定時間，傳感器輸出脈沖為0.5m/個，計費顯示就增加一個該收的等候費用。當汽車繼續(xù)行駛時，停止計算等候費，繼續(xù)增加里程計費。每0.5km改變一次顯示，且提前顯示（只顯示錢數(shù)

20、）。第二章 總體方案設計2.1總體構思出租車計價器控制電路框圖如圖2.1所示。里程（等待里程+行駛里程）大與5公里少于5公里顯示5元顯示【5+（里程-5公里）*單位里程費用】元圖2.1總體框架圖坐過出租車的人都知道，只要汽車一啟動，隨著行駛里程的增加，就會看到出租車前面的計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當行駛到某一值（如5km）計費數(shù)字顯示開始從起步價（如5元）增加。當出租車到達某地需要在那里等候時，司機只要按一下“計時”鍵，每等候一定的時間（如10分鐘），計費顯示就增加一個該收的等候費用（如每10分鐘收取1元）。出租車繼續(xù)行駛時，停止計算等候費用，繼續(xù)增加里程計費。到達目的地，便可按

21、顯示的數(shù)字收費。然后關閉計費器，對計數(shù)器清零，等待下次計費開始。里程少于5公里顯示費用=起步價里程大于5公里顯示費用=起步價+單位里程的費用*里程（里程=行駛里程+等待里程，等待里程=單位脈沖里程*脈沖個數(shù)）顯示費用：需要一個顯示器。起步價：已知。單位里程的費用：已知。里程：行駛里程：需要一個計數(shù)器。等待里程： 單位脈沖里程：已知。 脈沖個數(shù)：需要一個計數(shù)器。2.2芯片選擇74190可逆計數(shù)器的功能說明：1、預置數(shù)。只要在置入端加入負脈沖，就可以對計數(shù)器置數(shù)，使QDQCQBQA=DCBA。2、加計數(shù)器和減計數(shù)器。加/減控制端為低電平時，做加法計數(shù)。計到最大數(shù)QDQCQBQA=1001時，最大/

22、最?。∕AX/MIN）端輸出為高電平。另外，在這個計數(shù)脈沖從1變到0時，串行時鐘也隨著從1變到0，下一個計數(shù)脈沖上升沿到達時，串行時鐘由0變到1，產(chǎn)生上升沿，它可以作為多片級聯(lián)中高位片的計數(shù)脈沖。加/減控制端為高電平時，做減法計數(shù)。減到0時，最大/最小端輸出為高電平。同樣，在QDQCQBQA由0000變?yōu)?001時，串行時鐘產(chǎn)生上升沿，它作為高位片的計數(shù)脈沖，使高位片計數(shù)器減1。3、保持。允許端為低電平時做加/減計數(shù)，為高電平時加/減計數(shù)器處在保持工作狀態(tài)。利用允許端可以使多片級聯(lián)為同步工作方式。將低位片計數(shù)器的最大/最小端接到高位片計數(shù)器的允許輸入端，這樣只有計數(shù)到最大/最小值時，才允許高位

23、片計數(shù)器計數(shù)，否則不允許計數(shù)。74290計數(shù)器的功能說明74LS290計數(shù)器有清零、置數(shù)、計數(shù)功能。當R9（1）=R9（2）時，就置數(shù)QDQCQBQA=1001，置數(shù)；當R0（1）=R0（2）=1，R9（1）=0，或R9（2）=0時Q3Q2Q1Q0=0000，清零。當R9（1）R9（2）=0和R0（1）R0（2）=0同時滿足的前提下，可在CP下降沿作用下實現(xiàn)加法計數(shù)器。例如，構成8421BCD碼十進制計數(shù)器，R9（1）和R9（2）中至少一個輸入0，R0（1）和R0（2）中至少一個輸入0；計數(shù)脈沖從CLKA端輸入，下降沿觸發(fā)，實現(xiàn)模2計數(shù)器（M1=2），從QA輸出；將QA接至CLKB，于是由QD

24、、QC、QB構成對CLKB進行模5（M2=5）。這樣，構成的計數(shù)器為模M=M1M2=10的計數(shù)器。第三章 詳細設計3.1行駛里程計數(shù)設計在出租車的轉軸上加裝傳感器，本設計中用信號源代替，以便獲得“行駛里程信號”。設出租車每走10m發(fā)一個脈沖，到1km時，發(fā)100個脈沖，所以對里程計數(shù)要設計一個模100計數(shù)器，用兩片十進制計數(shù)器74290組成，兩片DCD_HEX的引腳從左至右依次分別接兩片74LS290D的QDQCQBQA引腳，兩片74LS290D的VCC和GND均接5V的VCC與GND，INB接QA，INA接輸入脈沖，U1的INA接U2的QD，U2的INA接右邊的脈沖，如圖3.1所示。里程的計

25、數(shù)顯示，則用十進制技術，譯碼顯示即可。圖3.1 行駛里程計數(shù)設計圖3.2等候時間計數(shù)設計 等候時間計數(shù)器將來自信號源的秒脈沖做一千進制計數(shù)，得到一個改變顯示的信號。個位和十位片為十進制，百位為十進制，這樣就構成一千進制計數(shù)器，所以用三片10進制計數(shù)器74LS290組成，當滿1000個脈沖時，就向總里程計數(shù)器發(fā)送一個脈沖，里程計數(shù)器開始計數(shù)，相當于0.5km，實現(xiàn)了等候1000個脈沖計費0.5km。當一千進制計數(shù)器不滿1000時，不會向里程計數(shù)器發(fā)送脈沖，即不滿1000個脈沖不計費。三片DCD_HEX的引腳從左至右依次分別接三片74LS290D的QDQCQBQA引腳，三片74LS290D的VCC

26、和GND均接5V的VCC與GND，INB接QA，INA接輸入脈沖，U1的INA接U2的QD，U2的INA接U3的QD，U3的INA接右邊的脈沖，具體實現(xiàn)電路圖如圖3.2所示。圖3.2 等候時間計費設計圖3.3限制公里計數(shù)設計限制公里計價，即在4公里內(nèi)只收取起步價費用?？偫锍逃嫈?shù)器中的三片74290（從高位到地位）的QDQCQBQA經(jīng)兩輸入或門7432，數(shù)據(jù)選擇器74153后和D觸發(fā)器，使輸出信號的前四個脈沖不向總計價器輸出脈沖，當上面三片74LS290的輸出為0000 0000 0001后才向總計價器輸出脈沖，即下面四片74LS290輸出0101 0000 0000 0000產(chǎn)生進位脈沖，實現(xiàn)

27、了在前5km內(nèi)，總計價器都顯示起步價5元，在5km之后才開始收取超過部分的費用。上部分U12、U13、U14的VCC和GND分別接VCC和GND，U12、U13、U14的INB均接自己的QA。U16、U17、U18的GND和VCC分別接GND和VCC，U16的1Y接D_FF的CLK，U16的1C1接VCC，U16的A接U17的3Y，U17的3A接U14的QA，U17的3B接自己的4Y，U17的4A接自己的2Y，U17的4B接自己的1Y，U17的1A接U18的1Y，U17的1B接U18的2Y，U17的2A接U18的4Y，U17的2B接U18的3Y，U18的3A接U12的INA和U13的QD，U1

28、8的3B接U13的QC，U18的4A接U13的QB，U18的4B接U13的INB，U18的1A接U12的QC，U18的1B接U12的QB，U18的2A接U12的QA，U18的2B接U12的QD。下部分，74LS2290D的接線與等待計數(shù)模塊的一樣，只是在最左邊添加的一個與門，與門的左邊兩端接U24的QA和QC，與門的右邊接U24的R1和R2。具體實現(xiàn)電路圖如圖3.3所示。圖3.3 限制公里計數(shù)設計圖3.4總里程計數(shù)設計此模塊是先將等待計時模塊轉化為里程，然后加上行駛的里程，只是顯示總的里程，多提供一種功能。除了總體無輸出脈沖，輸入端不同，芯片連接與行駛里程連接的一樣，具體實現(xiàn)電路圖如圖3.4所

29、示。圖3.4總里程計數(shù)設計圖3.5總計價計數(shù)設計 這是總的計價模塊，左上和左下是控制5km內(nèi)收費是起始價5元，中上是顯示應收的價錢，中下是行駛里程計數(shù)模塊，右上是總的里程數(shù)（包含等待計時轉化的里程），右下是等待計費模塊。中上的74LS190D和74LS290D與顯示管的連接是一樣的，U1、U2、U3、U4的輸出端與輸入端的連接是U3的QD接U2的INA、U2的QD接U4的CLK、U4的QD接U1的INA，其中U1、U2、U3的R01和R02均接U15A的右端，U4的LOAD接U15A的左端，具體實現(xiàn)電路圖如圖3.5所示。圖3.5總計價計數(shù)設計圖第四章 設計結果及分析4.1總里程計數(shù)測試圖4.1

30、總里程計數(shù)測試結果圖 如圖4.1，里程計數(shù)輸出端和等待里程計數(shù)的輸出端用一個或門接到總里程計數(shù)器（右上）的輸入端，每當里程計數(shù)產(chǎn)生進位輸出或這是等待計數(shù)產(chǎn)生進位輸出時，總的里程計數(shù)就計一個數(shù)。經(jīng)檢驗，圖4.1中總里程計數(shù)模塊正確。4.2限制公里計數(shù)測試圖4.2限制公里計數(shù)測試結果圖 如圖4.2，在限制公里計數(shù)模塊中，輸入端接等待里程計數(shù)與行駛里程計數(shù)的或門后，當里程未超過5km之前，顯示收費模塊一直顯示的是起步價5元。經(jīng)檢驗，限制公里計數(shù)模塊運行正確。4.3總計價計數(shù)測試圖4.3總計價計數(shù)測試結果圖 如圖4.3，總里程計數(shù)模塊（右上）顯示的數(shù)是顯示價格模塊（中上）低兩位加上限制里程的計數(shù)。等待里程與行駛里程之間可以通過開關A來控制。行駛里程模塊的進位脈沖和等待模塊的進位脈沖對應的是顯示總費用的最低位，限制模塊的進位脈沖對應的是顯示總費用的第二位。限制模塊（左下和左上）達到5000后，顯示價格模塊開始計數(shù)，之后，限制模塊就不再起任何作用。經(jīng)檢驗，該模塊運行正確?？?結出租車計價器控制電路的設計已全部完成，能按預期的效果進行模擬出租車行駛、候時、清零等功能，并設計動態(tài)顯示車費數(shù)目。行駛里程計數(shù)每100次脈沖產(chǎn)生一次進位輸出，顯示價格就會加一下。等待計數(shù)每1000次脈沖就會在總了里程計數(shù)器上顯示一次，同時，顯示的價格也會改變一次。在出租車計費控制電路的全部模塊中