出租车自动计费器EDA设计

6.7出租车自动计费器设计6.7.1 设计要求设计一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费三部分，用三位数码管显示金额，最大值为999.9元，最小计价单元为0.1元，行程3公里内，且等待累计时间3分钟内，起步费为8元，超过3公里，以每公里1.6元计费，等待时间单价为每分钟1元。

用两位数码管显示总里程。

最大为99公里，用两位数码管显示等待时间，最大值为59。

6.7.2原理描述根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为分频模块，控制模块计量模块、译码和动态扫描显示模块，其系统框图如图6-63所示，各模块功能如下：图6-63出租车自动计费器系统框图1分频模块分频模块对频率为240的输入脉冲进行分频，得到的频率为16，10和1的三种频率。

该模块产生频率信号用于计费，每个1脉冲为0.1元计费控制，10信号为1元的计费控制，16信号为1.6元计费控制。

2 计量控制模块计量控制模块是出租车自动计费器系统的主体部分，该模块主要完成等待计时功能、计价功能、计程功能，同时产生3分种的等待计时使能控制信号1, 行程 3公里外的使能控制信号0。

其中计价功能主要完成的任务是：行程 3公里内，且等待累计时间3分钟内，起步费为8元；3公里外以每公里1.6元计费，等待累计时间3分钟外以每分钟1元计费；计时功能主要完成的任务是：计算乘客的等待累计时间，计时器的量程为59分，满量程自动归零；计程功能主要完成的任务是：计算乘客所行驶的公里数。

计程器的量程为99公里，满量程自动归零。

3 译码显示模块该模块经过8选1选择器将计费数据（4位码）、计时数据（2位码）、计程数据（2位码）动态选择输出。

其中计费数据4~ 1~送入显示译码模块进行译码，最后送至百元、十元、元、角为单位对应的数码管上显示，最大显示为999.9元；计时数据送入显示译码模块进行译码，最后送至分为单位对应的数码管上显示，最大显示为59秒；计程数据送入显示译码模块进行译码，最后送至以公里为单位的数码管上显示，最大显示为99公里。

6.7.3层次化设计方案1出租车自动计费器系统的主体电路的设计根据6.7.2节的功能描述，该电路的核心部分就是计数分频电路，通过语言的顺序语句根据一个或一组条件来选择某一特定的执行通道，生成计费数据、计时数据和里程数据。

其源程序如下：;1164;;;( 240 ; 频率为240的时钟; 计价使能信号; 等待信号; 公里脉冲信号3210 (3 0); 费用数据10 (3 0); 公里数据10: (3 0)); 等待时间;10161; 频率为10，16，1的信号10 0 23; 24分频器16 0 14; 15分频器1 0 239; 240分频器0 59; 秒计数器c3210(3 0); 十进费用计数器k10(3 0); 公里计数器m1(2 0); 分的十位计数器m0(3 0); 分的个位计数器10; 使能信号(240)240' 240='1''0' 10<=016<=010<='0'16<='0'1<='0'<='0';10=23 10<=010<='1'; 此语句得到频率为10的信号10<10+110<='0';;16=14 16<=016<='1'; 此语句得到频率为16的信号16<16+116<='0';;1=239 1<=01<='1'; 此语句得到频率为1的信号1<1+11<='0';;1='1' f<10; 此语句得到计费脉冲f0='1' f<16;f<='0';;;;(1)1' 1='1''0'w<=01<='0'0<='0'1<="000"0<="0000"1<="0000"0<="0000";'1'59 w<=0; 此语句完成等待计时m0="1001" m0<="0000"; 此语句完成分计数m1<="101" m1<="000";m1<1+1;;m0<0+1;;m10>"0000010" 1<='1'; 此语句得到1使能信号1<='0';;w<11<='0';;'1'k0="1001" k0<="0000"; 此语句完成公里脉冲计数k1="1001" k1<="0000";k1<1+1;;k0<0+1;;k10>"00000010" 0<='1'; 此语句得到0使能信号0<='0';;1<='0'0<='0';;3<32<21<10<0; 费用数据输出1<10<01<='0'10<0; 公里数据、分钟数据输出;;()'0' c3<="0000"2<="0000"1<="1000"0<="0000";f' '1'c0="1001" c0<="0000"; 此语句完成对费用的计数c1="1001" c1<="0000";c2="1001" c2<="0000";c3<="1001" c3<="0000";c3<3+1;;c2<2+1;c1<1+1;;c0<0+1;;;;;该源程序包含3个进程模块。

进程对频率为240的输入脉冲进行分频，得到的频率为16，10和1的三种计费频率信号，供进程和进程进行计费、计时、计程之用；进程完成等待计时功能、计程功能，该模块将等待时间和行驾公里数变换成脉冲个数计算，同时产生3分种的等待计时使能控制信号1, 行程3公里外的使能控制信号0；进程将起步价8元预先固定在电路中，通过对计费脉冲数的统计，计算出整个费用数据。

源程序中输入信号是汽车传感器提供的距离脉冲信号；为汽车计价启动信号，当1时，表示开始计费（高电平有效），此时将计价器计费数据初值80（即8.0元）送入，计费信号变量（3210=0080），里程数清零（10=00），计时计数器清零(10=00) ；为汽车停止等待信号（高电平有效），当1时，表示停车等待状态，并开始等待计时计费。

其部分仿真输出波形如图6-64和图6-65所示，元件符号如图6-66所示。

在图6-64中，0即全程无停止等待时间，因此计时显示输出为00，该图中出租车总行驶5公里，等待累计时间为0分钟，总费用为11.2元；图6-65中共有3次停车等待累计时间为3分钟，出租车总行驶21公里，总费用为57.6元，仿真结果正确。

图6-64出租车自动计费器系统的主体电路仿真输出波形(1)图6-65出租车自动计费器系统的主体电路仿真输出波形(2)图6-66出租车自动计费器系统的主体电路元件符号2 扫描显示电路该模块包含8选1选择器，模8计数器，七段数码显示译码器三个子模块，其源程序和仿真输出如下：1)模8计数器的源程序和仿真;1164;;;( ;(2 0));;1()(2 0);(' '1')("111")"000";1;;;a<;;1;源程序中输入信号为系统输入的240基准时钟，输出a为3位二进制编码，其仿真输出波形如图6-67（a）所示，元件符号如图6-67（b）所示。

(a) (b)图6-67模8计数器(a)仿真输出波形;（b）元件符号图2)8选1选择器8_1的源程序和仿真;1164;( (2 0);;a12341212 (3 0);(3 0));8_1;1 8_1(12341212)(2 0);;"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;源程序中输入信号c[2..0]为系统选择输入，a1a2a3a4为计费数据码输入，b1b2为里程数码输入，t1t2为计时时间的码输入，d为4位码输出，为小数点指示信号（仅计费数据输出时有一位小数）。

其仿真输出波形和元件符号如图6-68所示。

(a) (b)图6-68选择器8_1(a)仿真输出波形;（b）元件符号图3)七段数码显示译码器的源程序和仿真;1164;;;( (3 0);(6 0));;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;源程序中输入信号d[3..0]为码输入，q[6..0]为4七段译码输出（高电平有效）。