基于數(shù)電的出租車計價器設(shè)計

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗報告出租車計價器的設(shè)計指導(dǎo)老師：卜靈 組 員：王文博 1004112226孔德強(qiáng) 1004112230日期： 2014 年 1 月 1 日目錄實驗要求1基礎(chǔ)功能部分2進(jìn)階功能部分3發(fā)散功能部分實驗分析1 電路實現(xiàn)要求分析2 仿真說明1) 開關(guān)功能介紹2) 程序啟動介紹3) 程序顯示介紹電路設(shè)計和分析1行駛時間模塊設(shè)計2行駛里程模塊設(shè)計3低速行駛費模塊1) 控制部分2) 計數(shù)部分3) 十進(jìn)制加法器4普通行駛費用模塊- 10 - 10 - 11 -1) 3公里以內(nèi)控制模塊2) 起步價控制模塊四、五、5總行駛費用模塊實驗總結(jié)附錄- 12 - 14 - 16 - 16 - 16 -

2、1 元器件數(shù)目2 程序圖、實驗要求1基礎(chǔ)功能部分1) 該實驗的行車部分要求實現(xiàn)顯示時間、里程數(shù)、價格三方面。2) 能夠區(qū)分普通搭乘，預(yù)約搭乘，合乘等不同情況。3) 行車結(jié)束后顯示總價。2進(jìn)階功能部分1) 增加顯示表，顯示高峰期低速行駛費用。2) 增加顯示表，顯示普通時段低速行駛費用。3) 增加顯示表，顯示低速行駛總費用。3發(fā)散功能部分- 5 -、實驗分析1 .電路實現(xiàn)要求分析根據(jù)Project里面關(guān)于計程車花費的明細(xì)，我們組首先列出了一張表，代表出租車不同時段的起步價。類別普通搭乘預(yù)約（4小時內(nèi)）預(yù)約（4小時以上）起步價/（元）131819同時，為了簡便計數(shù)，我們將出租車的行駛簡化成了脈沖的輸

3、入,一個脈沖的輸入代表出租車行駛 500m,同時一公里的價格改成2元, 即每個脈沖增加1元。我們用開關(guān)來模擬是否高峰期和低速行駛。普通時段低速行駛每5分鐘加收2元，高峰期低速行駛每5分鐘加收5元，下面是收費的明細(xì)表。類別普通行駛單價/ （公里/元）2低速行駛加收項目普通時段高峰期單價（5分鐘/元）25F面是關(guān)于電路的整體模塊劃分:1）行駛時間模塊該部分我們采用6塊74160芯片組成一個時、分、秒的時間顯示 器，對于分和秒，我們都用2塊74160組成一個60進(jìn)制的計數(shù)器, 用來顯示時間。2) 行駛里程模塊里程部分我們記單位為km，便于顯示和統(tǒng)計。我們采用 2塊 74160進(jìn)行顯示，對于每一個脈沖

4、，我們記為 500m， 即每 2 個脈沖計數(shù)加 1。3) 低速形式費用模塊該部分我們采用開關(guān)來控制是否是低速行駛階段。同時來判斷是高峰期低速行駛還是普通時段，對于高峰期時段和 普通時段，我們分別采用一個 74160 來計數(shù)，同時將計數(shù)顯示出來。將顯示時間部分的分鐘部分的進(jìn)位來當(dāng)作這部分的 CLOCK ，當(dāng)計數(shù) 到 5，即 5 分鐘的時候，計數(shù)加 5，通過一個 74283 加法器來實現(xiàn)。同時這部分的顯示， 各位采用了 74175 的鎖存器， 因為這部分是進(jìn)行 跳變的，十位部分我采用了一個 74160進(jìn)行計數(shù)，每 2 個 CLOCK 計 數(shù)加 1，同時對鎖存器清零。這樣就達(dá)到了顯示非連續(xù)數(shù)字的目的

5、。4) 行駛總費用模塊該部分費用其實就是低速行駛費加上普通行駛費，所以我采用了 74283的加法器來對這兩部分進(jìn)行相加同時輸出。2 .仿真說明1）開關(guān)功能介紹各開關(guān)功能介紹表開關(guān)狀態(tài)表示含義D閉合，出租車低速行駛。D打開，出租車正常行駛。E開關(guān)打到上面，表示出租車處于高峰期。此時的費用為每 5分鐘多收5元。（如左圖）E開關(guān)打到下面，表示出租車處于普通時段。此時的費用為每 5分'鍵鐘多收2元。（如左圖）開關(guān)S,設(shè)置起步價初始值的十位。開關(guān)K,控制出租車是否行駛，同時控制初始值。靜 W S11I snSi|> I : n1Jnr鬟G %4筋&開關(guān)A,B,C,設(shè)置起步價。A設(shè)置

6、起步價13。S13B設(shè)置起步價18。C設(shè)置起步價19。（左圖為開關(guān)B）2）程序啟動介紹在運行程序之前，首先選擇起步價，即13（開關(guān)A）,18（開關(guān)B）, 19 （開關(guān)C），注意每次只能選擇一個起步價，否則程序?qū)o法運行。然后運行程序，先按一下開關(guān) K，迅速按下開關(guān)S,以設(shè)置起步價初 始值,此時顯示的價格是初始設(shè)置的價格,當(dāng)里程數(shù)大于 3 時,該價 格開始增加。運行過程中，按下開關(guān)E，來切換低速行駛時的時間段，一共有2 種,一種是高峰期的計數(shù), 一種是普通時段的計數(shù)。具體情況請見上 表。3）程序顯示介紹該程序一共有 6 大顯示模塊,請見下圖。-1 IS注：由于低速行駛分為兩個時間段，所以顯示部分

7、（右上角）也分為 2部分，左邊部分為高峰期時低速行駛費用，右邊部分為普通時間段 時低速行駛費用。、電路設(shè)計和分析1.行駛時間模塊設(shè)計該部分接500kHz的脈沖，同時采用6塊74160進(jìn)行顯示，對于分鐘和秒鐘，我們將它接成一個 60進(jìn)制的計數(shù)器,即十位的進(jìn)位到6即清零，將秒鐘十位的進(jìn)位信號接到分鐘個位的CLOCK上，將分- 7 -鐘同秒鐘一樣處理，即可得到顯示行駛時間的功能。Lxrrucn1J*lxr4_=HH（時間顯示模塊）2. 行駛里程模塊設(shè)計該部分接500kHz的脈沖作為輸入，由于已經(jīng)做過簡化，模擬一個脈沖等于500m,同時里程計數(shù)我們只記錄 km數(shù)，所以對于每2個脈沖，我們計數(shù)加1。該部

8、分實現(xiàn)簡單，故不詳細(xì)敘述了。（行駛里程計數(shù)）3. 低速行駛費模塊1）控制部分對于低速行駛的控制部分,我們采用了開關(guān)來控制，用開關(guān) D來控制是否是低速行駛，當(dāng)開關(guān)D閉合時，則表示出租車處于低速行駛的范圍，同時判斷E開關(guān)的位置來判斷是否是高峰期。具體開關(guān)情況請看上表。2）計數(shù)部分該部分我們采用了總時間的分鐘脈沖作為輸入的 CLOCK ,當(dāng)脈沖 輸入達(dá)到5時，此時我們對于2種不同的時段，我們采用不同的處理 方法。咼峰期時段對于高峰期，當(dāng)達(dá)到5分鐘的時候，我們給74175鎖存器一個脈沖，然后執(zhí)行 74283 加法器，將該數(shù)加 5，然后由 74175 鎖存器鎖存 住該數(shù)，然后輸出。當(dāng)計數(shù)到達(dá) 10的時候

9、，我們給鎖存器的 CLR 一個脈沖，讓鎖存器清零，給當(dāng)前時間計數(shù)器清零，同時給作為十位的74160一個脈沖，即實現(xiàn)了5->10 的跳變。- 13 - 普通時段對于普通時段，同樣的，當(dāng)打到 5 分鐘的時間時，我們給 74175鎖存器一個脈沖，加法器加2，然后 74175 所存住該數(shù)，但是由于每次只執(zhí)行加 2，需要 5 次才能達(dá)到 10 位進(jìn)位，所以這里多用了一個 74160計數(shù)器，用來計數(shù)達(dá)到 5分鐘時間的脈沖，當(dāng)計數(shù)打到 5 的時 候，輸出一個脈沖給作為十位的 74160，同時將當(dāng)前計數(shù)器和鎖存器都清零。即實現(xiàn)了 8->10 的跳變。3)進(jìn)制加法器該模塊主要是為了實現(xiàn)低速行駛費的相

10、加，由于低速行駛分為普 通時段和高峰期，所以最后計數(shù)的時候需要對這部分費用進(jìn)行相加， 所以設(shè)計了一個十進(jìn)制加法器的模塊。十進(jìn)制加法器主要利用 74283 芯片進(jìn)行，下面簡要說明一下個位 相加的情況，十位百位同理。我們這里只模擬個位相加， 首先取兩個數(shù)的個位的 4位 2進(jìn)制碼， 接到 74283芯片的 8 個輸入管腳，然后將輸出接到 7485的比較器上， 判斷輸出的數(shù)字是否大于等于 10，如果輸出為 1（代表相加的數(shù)字大 于等于 10），則給十位數(shù)字一個脈沖，使十位的數(shù)加 1，同時將輸出的數(shù)字再接到一個74283上，另外4個管腳接（0110）2 , 即卩10的補(bǔ)碼。此時個位輸出的結(jié)果就是該數(shù)減去

11、 10的結(jié)果。=4r.< 1 1JR1_ 1.=LI譏-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門詳A *人A:A礦貶 - -:$ q -VCCSV（10進(jìn)制加法器）WJIW f 3 口話 nMLE 對 3D4. 普通行駛費用模塊該模塊分為2部分，一部分是3公里以內(nèi)時時，費用都為起步價, 另一部分為大于3公里時，此時每公里費用加2元，由于在里程模塊, 我們模擬一個脈沖為500m,即2個脈沖為一公里，即2個脈沖加2元，那么相對于這個計價模塊，在里程數(shù)大于3公里時，每個脈沖計

12、價加1元即可。1） 3公里以內(nèi)控制模塊對于3公里以內(nèi)的計價，我們采用的是一個7485比較器來比較個 位的數(shù)字，首先判斷個位數(shù)字是否大于 3,然后判斷十位數(shù)字是否全為0因為如果有一個為1那么肯定已經(jīng)進(jìn)位，這個數(shù)字一定大于3。然后由兩者的與門輸出給計價器的load位，假設(shè)當(dāng)前里程小于3,那 么load位會一直置位，而置位的結(jié)果就是起步價。所以該方法可以 控制3公里以內(nèi)一直為起步價。（判斷是否3公里以內(nèi)）2）起步價控制模塊由于起步價分為3個檔次，所以這里由3種開關(guān)來控制，分別為 開關(guān)A,B,C?？刂破鸩絻r的原理就是，給控制個位和十位費用的74160芯片一 個clock單脈沖，讓它置位，這樣就可以達(dá)到

13、設(shè)置初始值的效果了。對于單脈沖，我這里是用一個 VCC和Ground通過開關(guān)控制起來的。18P O 卜r T 弭如圖，當(dāng)開關(guān)K向下閉合的時候，就產(chǎn)生了一個下降沿脈沖，此 時74160置位，即顯示起步價。對于置位的數(shù)字，我們將它分為 2個部分，一個是十位，由于起 步價的十位都是1,所以十位我們只需要置位為1即可。對于個位，我們有3種選擇，3, 8, 9,對于每一種初始值，我們 都采用了 4個開關(guān)，分別控制4位2進(jìn)制的0和1,這樣就可以通過 控制不同的開關(guān)來選擇不同的起步價了。5. 總行駛費用模塊該部分主要是將普通行駛費用和低速行駛費用相加，當(dāng)然采用上 述的程序十進(jìn)制加法器即可完成，只是這里做的有

14、點略微麻煩，因為 總費用有3位，所以個位，十位，百位都有用到加法器，實現(xiàn)起來相 當(dāng)麻煩，整個程序看起來有點亂的原因也是這個。（總費用相加模塊）四、實驗總結(jié)說實話，這個實驗做的很累，就拿現(xiàn)在說， 2014 年 1 月 2 日 03:47:22，真是不可思議。但是當(dāng)真正做下去的時候，就會很有感覺，怎么說呢，就像退役 之前晚上 11點 30做比賽，一直到凌晨 2 點，那種廢寢忘食的感覺， 遇到一道題不把他解出來就睡不著覺。 我非常慶幸自己還沒有遺忘掉 這種死磕一道題的感覺，就像這次的數(shù)電實驗。說起來有點坑隊友，由于之前一直忙于比賽，其實一直到上周六 我才算正式忙完今年比賽的事情， 之前雖然幫忙干了一

15、些活， 但是大 部分還是隊友做的，我也很感激，但愿下次別再坑別人了。這次數(shù)電實驗，可以說收獲還是蠻大的吧，至少我覺得期末復(fù)習(xí) 可以跳過第六章了， 因為說實話這段時間， 這些時序邏輯電路已經(jīng)玩雖然不的很熟了。其次， 我覺得更重要的是，讓我懂得了數(shù)電和平時生活的 聯(lián)系，我可以用數(shù)電的知識去做一個生活中很常見的東西了， 是一個很大不了的東西， 但是我覺得這才是學(xué)以致用的學(xué)習(xí)方法， 學(xué) 了一學(xué)期的東西，連學(xué)的東西干嘛用的都不知道，那是多么 sad 的一 件事。不過，我還是來說以下本次實驗的不足之處吧。1總體上看，程序太亂了，可以說開始之前沒有一個很好的排版吧，導(dǎo)致最后處理的結(jié)果非常亂。2起步價控制那里略麻煩，這里其實已經(jīng)修改過很多次了，這已經(jīng)是其中算簡潔的方案了，但是還是有 12 個開關(guān)。而且控制初值 那里又要按兩個開關(guān)，可以這么說，啟動非常麻煩。3總價輸出部分，那里也是改了很多次，一開始我是想直接把 低速行駛部分的費用直接加到普通行駛費用那邊， 這樣就不用多引出 3個顯示來顯示加起來之后的總價了，但是由