基于數(shù)電的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)分析1 電路實(shí)現(xiàn)要求分析2 仿真說(shuō)明1) 開(kāi)關(guān)功能介紹2) 程序啟動(dòng)介紹3) 程序顯示介紹電路設(shè)計(jì)和分析1行駛時(shí)間模塊設(shè)計(jì)2行駛里程模塊設(shè)計(jì)3低速行駛費(fèi)模塊1) 控制部分2) 計(jì)數(shù)部分3) 十進(jìn)制加法器4普通行駛費(fèi)用模塊- 10 - 10 - 11 -1) 3公里以內(nèi)控制模塊2) 起步價(jià)控制模塊四、五、5總行駛費(fèi)用模塊實(shí)驗(yàn)總結(jié)附錄- 12 - 14 - 16 - 16 - 16 -

2、1 元器件數(shù)目2 程序圖、實(shí)驗(yàn)要求1基礎(chǔ)功能部分1) 該實(shí)驗(yàn)的行車部分要求實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)間、里程數(shù)、價(jià)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(jià)。2進(jìn)階功能部分1) 增加顯示表，顯示高峰期低速行駛費(fèi)用。2) 增加顯示表，顯示普通時(shí)段低速行駛費(fèi)用。3) 增加顯示表，顯示低速行駛總費(fèi)用。3發(fā)散功能部分- 5 -、實(shí)驗(yàn)分析1 .電路實(shí)現(xiàn)要求分析根據(jù)Project里面關(guān)于計(jì)程車花費(fèi)的明細(xì)，我們組首先列出了一張表，代表出租車不同時(shí)段的起步價(jià)。類別普通搭乘預(yù)約（4小時(shí)內(nèi)）預(yù)約（4小時(shí)以上）起步價(jià)/（元）131819同時(shí)，為了簡(jiǎn)便計(jì)數(shù)，我們將出租車的行駛簡(jiǎn)化成了脈沖的輸

3、入,一個(gè)脈沖的輸入代表出租車行駛 500m,同時(shí)一公里的價(jià)格改成2元, 即每個(gè)脈沖增加1元。我們用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬是否高峰期和低速行駛。普通時(shí)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(fèi)的明細(xì)表。類別普通行駛單價(jià)/ （公里/元）2低速行駛加收項(xiàng)目普通時(shí)段高峰期單價(jià)（5分鐘/元）25F面是關(guān)于電路的整體模塊劃分:1）行駛時(shí)間模塊該部分我們采用6塊74160芯片組成一個(gè)時(shí)、分、秒的時(shí)間顯示 器，對(duì)于分和秒，我們都用2塊74160組成一個(gè)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器, 用來(lái)顯示時(shí)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(jì)。我們采用 2塊 74160進(jìn)行顯示，對(duì)于每一個(gè)脈沖

4、，我們記為 500m， 即每 2 個(gè)脈沖計(jì)數(shù)加 1。3) 低速形式費(fèi)用模塊該部分我們采用開(kāi)關(guān)來(lái)控制是否是低速行駛階段。同時(shí)來(lái)判斷是高峰期低速行駛還是普通時(shí)段，對(duì)于高峰期時(shí)段和 普通時(shí)段，我們分別采用一個(gè) 74160 來(lái)計(jì)數(shù)，同時(shí)將計(jì)數(shù)顯示出來(lái)。將顯示時(shí)間部分的分鐘部分的進(jìn)位來(lái)當(dāng)作這部分的 CLOCK ，當(dāng)計(jì)數(shù) 到 5，即 5 分鐘的時(shí)候，計(jì)數(shù)加 5，通過(guò)一個(gè) 74283 加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)這部分的顯示， 各位采用了 74175 的鎖存器， 因?yàn)檫@部分是進(jìn)行 跳變的，十位部分我采用了一個(gè) 74160進(jìn)行計(jì)數(shù)，每 2 個(gè) CLOCK 計(jì) 數(shù)加 1，同時(shí)對(duì)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(fèi)用模塊該部分費(fèi)用其實(shí)就是低速行駛費(fèi)加上普通行駛費(fèi)，所以我采用了 74283的加法器來(lái)對(duì)這兩部分進(jìn)行相加同時(shí)輸出。2 .仿真說(shuō)明1）開(kāi)關(guān)功能介紹各開(kāi)關(guān)功能介紹表開(kāi)關(guān)狀態(tài)表示含義D閉合，出租車低速行駛。D打開(kāi)，出租車正常行駛。E開(kāi)關(guān)打到上面，表示出租車處于高峰期。此時(shí)的費(fèi)用為每 5分鐘多收5元。（如左圖）E開(kāi)關(guān)打到下面，表示出租車處于普通時(shí)段。此時(shí)的費(fèi)用為每 5分'鍵鐘多收2元。（如左圖）開(kāi)關(guān)S,設(shè)置起步價(jià)初始值的十位。開(kāi)關(guān)K,控制出租車是否行駛，同時(shí)控制初始值。靜 W S11I snSi|> I : n1Jnr鬟G %4筋&開(kāi)關(guān)A,B,C,設(shè)置起步價(jià)。A設(shè)置

6、起步價(jià)13。S13B設(shè)置起步價(jià)18。C設(shè)置起步價(jià)19。（左圖為開(kāi)關(guān)B）2）程序啟動(dòng)介紹在運(yùn)行程序之前，首先選擇起步價(jià)，即13（開(kāi)關(guān)A）,18（開(kāi)關(guān)B）, 19 （開(kāi)關(guān)C），注意每次只能選擇一個(gè)起步價(jià)，否則程序?qū)o(wú)法運(yùn)行。然后運(yùn)行程序，先按一下開(kāi)關(guān) K，迅速按下開(kāi)關(guān)S,以設(shè)置起步價(jià)初 始值,此時(shí)顯示的價(jià)格是初始設(shè)置的價(jià)格,當(dāng)里程數(shù)大于 3 時(shí),該價(jià) 格開(kāi)始增加。運(yùn)行過(guò)程中，按下開(kāi)關(guān)E，來(lái)切換低速行駛時(shí)的時(shí)間段，一共有2 種,一種是高峰期的計(jì)數(shù), 一種是普通時(shí)段的計(jì)數(shù)。具體情況請(qǐng)見(jiàn)上 表。3）程序顯示介紹該程序一共有 6 大顯示模塊,請(qǐng)見(jiàn)下圖。-1 IS注：由于低速行駛分為兩個(gè)時(shí)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(shí)低速行駛費(fèi)用，右邊部分為普通時(shí)間段 時(shí)低速行駛費(fèi)用。、電路設(shè)計(jì)和分析1.行駛時(shí)間模塊設(shè)計(jì)該部分接500kHz的脈沖，同時(shí)采用6塊74160進(jìn)行顯示，對(duì)于分鐘和秒鐘，我們將它接成一個(gè) 60進(jìn)制的計(jì)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(hào)接到分鐘個(gè)位的CLOCK上，將分- 7 -鐘同秒鐘一樣處理，即可得到顯示行駛時(shí)間的功能。Lxrrucn1J*lxr4_=HH（時(shí)間顯示模塊）2. 行駛里程模塊設(shè)計(jì)該部分接500kHz的脈沖作為輸入，由于已經(jīng)做過(guò)簡(jiǎn)化，模擬一個(gè)脈沖等于500m,同時(shí)里程計(jì)數(shù)我們只記錄 km數(shù)，所以對(duì)于每2個(gè)脈沖，我們計(jì)數(shù)加1。該部

8、分實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，故不詳細(xì)敘述了。（行駛里程計(jì)數(shù)）3. 低速行駛費(fèi)模塊1）控制部分對(duì)于低速行駛的控制部分,我們采用了開(kāi)關(guān)來(lái)控制，用開(kāi)關(guān) D來(lái)控制是否是低速行駛，當(dāng)開(kāi)關(guān)D閉合時(shí)，則表示出租車處于低速行駛的范圍，同時(shí)判斷E開(kāi)關(guān)的位置來(lái)判斷是否是高峰期。具體開(kāi)關(guān)情況請(qǐng)看上表。2）計(jì)數(shù)部分該部分我們采用了總時(shí)間的分鐘脈沖作為輸入的 CLOCK ,當(dāng)脈沖 輸入達(dá)到5時(shí)，此時(shí)我們對(duì)于2種不同的時(shí)段，我們采用不同的處理 方法。咼峰期時(shí)段對(duì)于高峰期，當(dāng)達(dá)到5分鐘的時(shí)候，我們給74175鎖存器一個(gè)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(jì)數(shù)到達(dá) 10的時(shí)候

9、，我們給鎖存器的 CLR 一個(gè)脈沖，讓鎖存器清零，給當(dāng)前時(shí)間計(jì)數(shù)器清零，同時(shí)給作為十位的74160一個(gè)脈沖，即實(shí)現(xiàn)了5->10 的跳變。- 13 - 普通時(shí)段對(duì)于普通時(shí)段，同樣的，當(dāng)打到 5 分鐘的時(shí)間時(shí)，我們給 74175鎖存器一個(gè)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(gè) 74160計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)數(shù)達(dá)到 5分鐘時(shí)間的脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)打到 5 的時(shí) 候，輸出一個(gè)脈沖給作為十位的 74160，同時(shí)將當(dāng)前計(jì)數(shù)器和鎖存器都清零。即實(shí)現(xiàn)了 8->10 的跳變。3)進(jìn)制加法器該模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)低速行駛費(fèi)的相

10、加，由于低速行駛分為普 通時(shí)段和高峰期，所以最后計(jì)數(shù)的時(shí)候需要對(duì)這部分費(fèi)用進(jìn)行相加， 所以設(shè)計(jì)了一個(gè)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(jiǎn)要說(shuō)明一下個(gè)位 相加的情況，十位百位同理。我們這里只模擬個(gè)位相加， 首先取兩個(gè)數(shù)的個(gè)位的 4位 2進(jìn)制碼， 接到 74283芯片的 8 個(gè)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(gè)脈沖，使十位的數(shù)加 1，同時(shí)將輸出的數(shù)字再接到一個(gè)74283上，另外4個(gè)管腳接（0110）2 , 即卩10的補(bǔ)碼。此時(shí)個(gè)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(hào)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(duì) 3D4. 普通行駛費(fèi)用模塊該模塊分為2部分，一部分是3公里以內(nèi)時(shí)時(shí)，費(fèi)用都為起步價(jià), 另一部分為大于3公里時(shí)，此時(shí)每公里費(fèi)用加2元，由于在里程模塊, 我們模擬一個(gè)脈沖為500m,即2個(gè)脈沖為一公里，即2個(gè)脈沖加2元，那么相對(duì)于這個(gè)計(jì)價(jià)模塊，在里程數(shù)大于3公里時(shí)，每個(gè)脈沖計(jì)

12、價(jià)加1元即可。1） 3公里以內(nèi)控制模塊對(duì)于3公里以內(nèi)的計(jì)價(jià)，我們采用的是一個(gè)7485比較器來(lái)比較個(gè) 位的數(shù)字，首先判斷個(gè)位數(shù)字是否大于 3,然后判斷十位數(shù)字是否全為0因?yàn)槿绻幸粋€(gè)為1那么肯定已經(jīng)進(jìn)位，這個(gè)數(shù)字一定大于3。然后由兩者的與門輸出給計(jì)價(jià)器的load位，假設(shè)當(dāng)前里程小于3,那 么load位會(huì)一直置位，而置位的結(jié)果就是起步價(jià)。所以該方法可以 控制3公里以內(nèi)一直為起步價(jià)。（判斷是否3公里以內(nèi)）2）起步價(jià)控制模塊由于起步價(jià)分為3個(gè)檔次，所以這里由3種開(kāi)關(guān)來(lái)控制，分別為 開(kāi)關(guān)A,B,C?？刂破鸩絻r(jià)的原理就是，給控制個(gè)位和十位費(fèi)用的74160芯片一 個(gè)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(duì)于單脈沖，我這里是用一個(gè) VCC和Ground通過(guò)開(kāi)關(guān)控制起來(lái)的。18P O 卜r T 弭如圖，當(dāng)開(kāi)關(guān)K向下閉合的時(shí)候，就產(chǎn)生了一個(gè)下降沿脈沖，此 時(shí)74160置位，即顯示起步價(jià)。對(duì)于置位的數(shù)字，我們將它分為 2個(gè)部分，一個(gè)是十位，由于起 步價(jià)的十位都是1,所以十位我們只需要置位為1即可。對(duì)于個(gè)位，我們有3種選擇，3, 8, 9,對(duì)于每一種初始值，我們 都采用了 4個(gè)開(kāi)關(guān)，分別控制4位2進(jìn)制的0和1,這樣就可以通過(guò) 控制不同的開(kāi)關(guān)來(lái)選擇不同的起步價(jià)了。5. 總行駛費(fèi)用模塊該部分主要是將普通行駛費(fèi)用和低速行駛費(fèi)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(diǎn)略微麻煩，因?yàn)?總費(fèi)用有3位，所以個(gè)位，十位，百位都有用到加法器，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相 當(dāng)麻煩，整個(gè)程序看起來(lái)有點(diǎn)亂的原因也是這個(gè)。（總費(fèi)用相加模塊）四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)說(shuō)實(shí)話，這個(gè)實(shí)驗(yàn)做的很累，就拿現(xiàn)在說(shuō)， 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(shí)候，就會(huì)很有感覺(jué)，怎么說(shuō)呢，就像退役 之前晚上 11點(diǎn) 30做比賽，一直到凌晨 2 點(diǎn)，那種廢寢忘食的感覺(jué)， 遇到一道題不把他解出來(lái)就睡不著覺(jué)。 我非常慶幸自己還沒(méi)有遺忘掉 這種死磕一道題的感覺(jué)，就像這次的數(shù)電實(shí)驗(yàn)。說(shuō)起來(lái)有點(diǎn)坑隊(duì)友，由于之前一直忙于比賽，其實(shí)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(duì)友做的，我也很感激，但愿下次別再坑別人了。這次數(shù)電實(shí)驗(yàn)，可以說(shuō)收獲還是蠻大的吧，至少我覺(jué)得期末復(fù)習(xí) 可以跳過(guò)第六章了， 因?yàn)檎f(shuō)實(shí)話這段時(shí)間， 這些時(shí)序邏輯電路已經(jīng)玩雖然不的很熟了。其次， 我覺(jué)得更重要的是，讓我懂得了數(shù)電和平時(shí)生活的 聯(lián)系，我可以用數(shù)電的知識(shí)去做一個(gè)生活中很常見(jiàn)的東西了， 是一個(gè)很大不了的東西， 但是我覺(jué)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(guò)，我還是來(lái)說(shuō)以下本次實(shí)驗(yàn)的不足之處吧。1總體上看，程序太亂了，可以說(shuō)開(kāi)始之前沒(méi)有一個(gè)很好的排版吧，導(dǎo)致最后處理的結(jié)果非常亂。2起步價(jià)控制那里略麻煩，這里其實(shí)已經(jīng)修改過(guò)很多次了，這已經(jīng)是其中算簡(jiǎn)潔的方案了，但是還是有 12 個(gè)開(kāi)關(guān)。而且控制初值 那里又要按兩個(gè)開(kāi)關(guān)，可以這么說(shuō)，啟動(dòng)非常麻煩。3總價(jià)輸出部分，那里也是改了很多次，一開(kāi)始我是想直接把 低速行駛部分的費(fèi)用直接加到普通行駛費(fèi)用那邊， 這樣就不用多引出 3個(gè)顯示來(lái)顯示加起來(lái)之后的總價(jià)了，但是由