出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器EDA設(shè)計(jì)

/6.7出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)6.7.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器，計(jì)費(fèi)包括起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等待時(shí)間計(jì)費(fèi)三部分，用三位數(shù)碼管顯示金額，最大值為999.9元，最小計(jì)價(jià)單元為0.1元，行程3公里內(nèi)，且等待累計(jì)時(shí)間3分鐘內(nèi)，起步費(fèi)為8元，超過(guò)3公里，以每公里1.6元計(jì)費(fèi)，等待時(shí)間單價(jià)為每分鐘1元。用兩位數(shù)碼管顯示總里程。最大為99公里，用兩位數(shù)碼管顯示等待時(shí)間，最大值為59。6.7.2原理描述根據(jù)層次化設(shè)計(jì)理論，該設(shè)計(jì)問(wèn)題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊計(jì)量模塊、譯碼和動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊，其系統(tǒng)框圖如圖6-63所示，各模塊功能如下：圖6-63出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)框圖1分頻模塊分頻模塊對(duì)頻率為240的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到的頻率為16，10和1的三種頻率。該模塊產(chǎn)生頻率信號(hào)用于計(jì)費(fèi)，每個(gè)1脈沖為0.1元計(jì)費(fèi)控制，10信號(hào)為1元的計(jì)費(fèi)控制，16信號(hào)為1.6元計(jì)費(fèi)控制。2計(jì)量控制模塊計(jì)量控制模塊是出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體部分，該模塊主要完成等待計(jì)時(shí)功能、計(jì)價(jià)功能、計(jì)程功能，同時(shí)產(chǎn)生3分種的等待計(jì)時(shí)使能控制信號(hào)1,行程3公里外的使能控制信號(hào)0。其中計(jì)價(jià)功能主要完成的任務(wù)是：行程3公里內(nèi)，且等待累計(jì)時(shí)間3分鐘內(nèi)，起步費(fèi)為8元；3公里外以每公里1.6元計(jì)費(fèi)，等待累計(jì)時(shí)間3分鐘外以每分鐘1元計(jì)費(fèi)；計(jì)時(shí)功能主要完成的任務(wù)是：計(jì)算乘客的等待累計(jì)時(shí)間，計(jì)時(shí)器的量程為59分，滿量程自動(dòng)歸零；計(jì)程功能主要完成的任務(wù)是：計(jì)算乘客所行駛的公里數(shù)。計(jì)程器的量程為99公里，滿量程自動(dòng)歸零。3譯碼顯示模塊該模塊經(jīng)過(guò)8選1選擇器將計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)（4位碼）、計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)（2位碼）、計(jì)程數(shù)據(jù)（2位碼）動(dòng)態(tài)選擇輸出。其中計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)4~1~送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至百元、十元、元、角為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為999.9元；計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至分為單位對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為59秒；計(jì)程數(shù)據(jù)送入顯示譯碼模塊進(jìn)行譯碼，最后送至以公里為單位的數(shù)碼管上顯示，最大顯示為99公里。6.7.3層次化設(shè)計(jì)方案1出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體電路的設(shè)計(jì)根據(jù)6.7.2節(jié)的功能描述，該電路的核心部分就是計(jì)數(shù)分頻電路，通過(guò)語(yǔ)言的順序語(yǔ)句根據(jù)一個(gè)或一組條件來(lái)選擇某一特定的執(zhí)行通道，生成計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)、計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)和里程數(shù)據(jù)。其源程序如下：;1164;;;(240;頻率為240的時(shí)鐘;計(jì)價(jià)使能信號(hào);等待信號(hào);公里脈沖信號(hào)3210(30);費(fèi)用數(shù)據(jù)10(30);公里數(shù)據(jù)10:(30));等待時(shí)間;10161;頻率為10，16，1的信號(hào)10023;24分頻器16014;15分頻器10239;240分頻器059;秒計(jì)數(shù)器c3210(30);十進(jìn)費(fèi)用計(jì)數(shù)器k10(30);公里計(jì)數(shù)器m1(20);分的十位計(jì)數(shù)器m0(30);分的個(gè)位計(jì)數(shù)器10;使能信號(hào)(240)240'240='1''0'10<=016<=010<='0'16<='0'1<='0'<='0';10=2310<=010<='1';此語(yǔ)句得到頻率為10的信號(hào)10<10+110<='0';;16=1416<=016<='1';此語(yǔ)句得到頻率為16的信號(hào)16<16+116<='0';;1=2391<=01<='1';此語(yǔ)句得到頻率為1的信號(hào)1<1+11<='0';;1='1'f<10;此語(yǔ)句得到計(jì)費(fèi)脈沖f0='1'f<16;f<='0';;;;;(1)1'1='1''0'w<=01<='0'0<='0'1<="000"0<="0000"1<="0000"0<="0000";'1'59w<=0;此語(yǔ)句完成等待計(jì)時(shí)m0="1001"m0<="0000";此語(yǔ)句完成分計(jì)數(shù)m1<="101"m1<="000";m1<1+1;;m0<0+1;;m10>"0000010"1<='1';此語(yǔ)句得到1使能信號(hào)1<='0';;w<11<='0';;'1'k0="1001"k0<="0000";此語(yǔ)句完成公里脈沖計(jì)數(shù)k1="1001"k1<="0000";k1<1+1;;k0<0+1;;k10>"00000010"0<='1';此語(yǔ)句得到0使能信號(hào)0<='0';;1<='0'0<='0';;3<32<21<10<0;費(fèi)用數(shù)據(jù)輸出1<10<01<='0'10<0;公里數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)輸出;;()'0'c3<="0000"2<="0000"1<="1000"0<="0000";f''1'c0="1001"c0<="0000";此語(yǔ)句完成對(duì)費(fèi)用的計(jì)數(shù)c1="1001"c1<="0000";c2="1001"c2<="0000";c3<="1001"c3<="0000";c3<3+1;;c2<2+1;;c1<1+1;;c0<0+1;;;;;該源程序包含3個(gè)進(jìn)程模塊。進(jìn)程對(duì)頻率為240的輸入脈沖進(jìn)行分頻，得到的頻率為16，10和1的三種計(jì)費(fèi)頻率信號(hào)，供進(jìn)程和進(jìn)程進(jìn)行計(jì)費(fèi)、計(jì)時(shí)、計(jì)程之用；進(jìn)程完成等待計(jì)時(shí)功能、計(jì)程功能，該模塊將等待時(shí)間和行駕公里數(shù)變換成脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算，同時(shí)產(chǎn)生3分種的等待計(jì)時(shí)使能控制信號(hào)1,行程3公里外的使能控制信號(hào)0；進(jìn)程將起步價(jià)8元預(yù)先固定在電路中，通過(guò)對(duì)計(jì)費(fèi)脈沖數(shù)的統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出整個(gè)費(fèi)用數(shù)據(jù)。源程序中輸入信號(hào)是汽車傳感器提供的距離脈沖信號(hào)；為汽車計(jì)價(jià)啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)1時(shí)，表示開始計(jì)費(fèi)（高電平有效），此時(shí)將計(jì)價(jià)器計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)初值80（即8.0元）送入，計(jì)費(fèi)信號(hào)變量（3210=0080），里程數(shù)清零（10=00），計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器清零(10=00)；為汽車停止等待信號(hào)（高電平有效），當(dāng)1時(shí)，表示停車等待狀態(tài)，并開始等待計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)。其部分仿真輸出波形如圖6-64和圖6-65所示，元件符號(hào)如圖6-66所示。在圖6-64中，0即全程無(wú)停止等待時(shí)間，因此計(jì)時(shí)顯示輸出為00，該圖中出租車總行駛5公里，等待累計(jì)時(shí)間為0分鐘，總費(fèi)用為11.2元；圖6-65中共有3次停車等待累計(jì)時(shí)間為3分鐘，出租車總行駛21公里，總費(fèi)用為57.6元，仿真結(jié)果正確。圖6-64出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體電路仿真輸出波形(1)圖6-65出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體電路仿真輸出波形(2)圖6-66出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體電路元件符號(hào)2掃描顯示電路該模塊包含8選1選擇器，模8計(jì)數(shù)器，七段數(shù)碼顯示譯碼器三個(gè)子模塊，其源程序和仿真輸出如下：1)模8計(jì)數(shù)器的源程序和仿真;1164;;;(;(20));;1()(20);(''1')("111")"000";1;;;a<;;1;源程序中輸入信號(hào)為系統(tǒng)輸入的240基準(zhǔn)時(shí)鐘，輸出a為3位二進(jìn)制編碼，其仿真輸出波形如圖6-67（a）所示，元件符號(hào)如圖6-67（b）所示。(a)(b)圖6-67模8計(jì)數(shù)器(a)仿真輸出波形;（b）元件符號(hào)圖2)8選1選擇器8_1的源程序和仿真;1164;8_1;((20);;a12341212(30);(30));8_1;18_1(12341212)(20);;"000"=>d<1;<='0';"001"=>d<2;<='0';"010"=>d<3;<='1';"011"=>d<4;<='0';"100"=>d<1;<='0';"101"=>d<2;<='0';"110"=>d<1;<='0';"111"=>d<2;<='0';>;;;1;源程序中輸入信號(hào)c[2..0]為系統(tǒng)選擇輸入，a1a2a3a4為計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)碼輸入，b1b2為里程數(shù)碼輸入，t1t2為計(jì)時(shí)時(shí)間的碼輸入，d為4位碼輸出，為小數(shù)點(diǎn)指示信號(hào)（僅計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)輸出時(shí)有一位小數(shù)）。其仿真輸出波形和元件符號(hào)如圖6-68所示。(a)(b)圖6-68選擇器8_1(a)仿真輸出波形;（b）元件符號(hào)圖3)七段數(shù)碼顯示譯碼器的源程序和仿真;1164;;;((30);(60));;1(d)d"0000"=>q<="0111111""0001"=>q<="0000110";"0010"=>q<="1011011";"0011"=>q<="1001111";"0100"=>q<="1100110";"0101"=>q<="1101101";"0110"=>q<="1111101";"0111"=>q<="0100111";"1000"=>q<="1111111";>q<="1101111";;;1;源程序中輸入信號(hào)d[3..0]為碼輸入，q[6..0]為4七段譯碼輸出（高電平有效）。其仿真輸出波形如圖6-69（a）所示，元件符號(hào)如圖6-69（b）所示：(a)(b)圖6-69七段數(shù)碼顯示譯碼器(a)仿真輸出波形;（b）元件符號(hào)圖6.7.4出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器頂層電路的設(shè)計(jì)和仿真根據(jù)圖6-63出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)框圖，出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器頂層電路分為四個(gè)模塊，它們是出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的主體電路模塊，8選1選擇器8_1模塊，模8計(jì)數(shù)器模塊，七段數(shù)碼顯示譯碼器模塊，生成動(dòng)態(tài)掃描顯示片選信號(hào)的3-8譯器模塊3_8，圖6-70所示的是自動(dòng)計(jì)費(fèi)器頂層電路原理圖。按已確立的層次化設(shè)計(jì)思路，在圖形編緝器中分別調(diào)入前面的層次化設(shè)計(jì)方案中所設(shè)計(jì)的低層模塊的元件符號(hào)、8_1、、、并加入相應(yīng)的輸入輸出引腳與輔助元件。而3-8譯碼器模塊3_8可利用宏功能向?qū)А?..”定制（詳細(xì)步驟參見第5章5.5節(jié)）。而后根據(jù)圖6-70完成出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器的頂層原理圖輸入。電路連好線，對(duì)其編譯和仿真。正確編譯后仿真輸出波形和元件符號(hào)如圖6-71所示。在圖6-71(a)中，K2=0即全程無(wú)停止等待時(shí)間，因此計(jì)時(shí)顯示輸出為3F(00)，該圖中出租車總行駛3F（0）5B（2）（即2公里），等待累計(jì)時(shí)間為3F（0）3F（0）（0分鐘），總費(fèi)用為7F.3F（8.0元），仿真結(jié)果正確。圖6-70出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器頂層電路原理圖(a)