出租车计价器综合设计报告

1、武汉工程大学 计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称： 基础硬件综合设计 设计题目： 出租车计价器设计 学生学号： 专业班级： 2011级计算机科学与技术 (计算机科学方向)01班 学生姓名： 桂 杰 学生成绩： 指导教师（职称）： 徐银霞(讲师) 课题工作时间： 2014.2.17 至 2014.2.28 说明：1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个设计期间的平时表现、设计完成情况、报告的质量及答辩情

2、况，给出客观、全面的评价。4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。6、平时表现成绩低于6分的学生，其综合设计成绩按不及格处理。7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。成绩评定表学生姓名： 桂杰 学号： 班级： 计科01 类别合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注平时表现1010按时参加综合设计，无旷课、迟到、早退、

3、违反实验室纪律等情况。完成情况3020按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求。10能对其设计内容进行详细、完整的介绍，并能就指导教师提出的问题进行正确的回答。报告质量3510报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理；报告字数符合相关要求，工整规范，整齐划一。5课题背景介绍清楚，综述分析充分。5设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强，具有说服力。5符号统一；图表完备、符合规范要求。5能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果。5参考文献数量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。答辩情况2510在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，

4、言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。15在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。总评成绩： 分 补充说明： 指导教师： （签字）日 期： 年 月 日答辩记录表学生姓名： 桂杰 学号： 班级： 计科01 答辩地点： 计算机科学与工程学院8号机房 答辩内容记录：答辩成绩合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注2510在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。15在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。答辩小组成员（签字）： 年 月 日指导教师评语指导教师： （签字）日 期： 年 月 日一、 综合设计目的、条件、任务和内容要求：

5、目的：数字逻辑是计算机专业的重要专业基础课。该课程的工程实践性很强，必须靠大量的实验以及真正的电路制作才能加深对电路的理解，更好地掌握课程内容。其中组合逻辑电路与时序逻辑电路是这门课程的重点内容，本课题就是对逻辑电路的综合应用。通过这次设计不仅可以培养学生的动手实践能力，还可以提高其分析和解决问题的能力。条件：PC机一台，Multisim12软件一套任务：1、根据系统功能要求，设计总体方案； 2、设计各单元电路，画出电路原理图； 3、利用Multisim12软件仿真调试单元电路； 4、进行系统联调与测试； 5、书写综合设计报告。 选做：设计PCB。内容要求：要求结合日常生活实际，设计制作一出租

6、车计价器，随着行驶里程的增加，计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到5公里时计费数字显示开始从起步价5元增加。到达目底地，便可按显示的数字收费。计时功能，当计程车到达某地需要在那里等候时，只要按一下“计时”键，每等候一定时间，传感器输出脉冲为0.5m/个，计费显示就增加一个该收的等候费用。当汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。每0.5km改变一次显示，且提前显示（只显示钱数）。 指导教师签字： 徐银霞 2014 年 2 月 12 日二、进度安排：1总体方案设计（48学时）2电路实现及调试（1624学时）3结果分析及书写报告（812学时）三、应收集资料及主要参考文献：1白

7、中英.数字逻辑与数字系统M.北京:科学出版社,20082康华光.电子技术基础（数字部分）M.北京:高等教育出版社,20063欧阳星明.数字逻辑M.武汉:华中科技大学出版社，20054王永军.数字逻辑与数字系统M.北京:电子工业出版社,20055毛法尧.数字逻辑M.北京:高等教育出版社，2008四、摘要： 出租车计价器设计实际运用后，可以满足人们出行坐出租车时，达到乘客与司机的公平交易。出租车计价器具有行驶里程计价、等待里程计价、总里程在限制内是起步价、显示总里程、显示总价格等功能。出租车计价器由计等待费用的等待计数器、计行驶费用的行驶里程计数器、计总里程的计数器、限制起步里程的限制里程计数器、

8、显示总价格的总计价器组成。出租车计价器用mulsitim12.0软件进行测试，测试结果能达到各种功能，具体换算结果能确定脉冲的频率、芯片数量和起始数，能在超过限制里程后自动跳转计数，等待里程计数和行驶里程计数可以一键切换。 关键词：出租车计价器；计数器；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 录摘 要 . IIAbstract . III第一章 绪论. 1第二章总体方案设计 . 22.1总体构思.22.2芯片选择.3第三章详细设计.43.1行驶里程计数设计.43.2等候时间计数设计.43.3限制公里计数设计.53.4总里程计数设计.63.5总计价计数设计.7第四章设计结果及分析. 84.1总里程计数模块测试.84.2限制公里计数模块测试.84.3总计价计数模块测试.9总 结 .10致 谢 .11参考文献 .12摘 要

12、 出租车计价器设计实际运用后，可以满足人们出行坐出租车时，达到乘客与司机的公平交易。出租车计价器具有行驶里程计价、等待里程计价、总里程在限制内是起步价、显示总里程、显示总价格等功能。出租车计价器由计等待费用的等待计数器、计行驶费用的行驶里程计数器、计总里程的计数器、限制起步里程的限制里程计数器、显示总价格的总计价器组成。出租车计价器用mulsitim12.0软件进行测试，测试结果能达到各种功能，具体换算结果能确定脉冲的频率、芯片数量和起始数，能在超过限制里程后自动跳转计数，等待里程计数和行驶里程计数可以一键切换。关键词：出租车计价器；计数器；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 绪论 出租车的出处颇有渊源。早在18世纪，如果一个富有的英国人想进行一次短途旅游，他往往会雇用一辆单马双轮轻便车（cabriolet）。Ca

16、briolet一词来源于一个法语动词，意思是“跳跃”。到了19世纪，人们开始用这个单词的缩略形式“cab”来指城市中专供出租的大型马车，今天我们常说的搭乘出租车（catching a cab）就是由此而来的。此外，那时的出租车也被称为hackneys或hacks，取自法语单词haquenee（horse，马）。时至今日，许多城市的出租车司机仍被称为hackies。当然，天下没有免费的午餐，乘坐出租车也是要花钱的。在早些时候，出租车司机根据估计的路途距离来收取车费。出租车真正发展是在19世纪晚期，有人发明了可自动测量车辆实际行进距离的计程器（taximeter），这个单词取自法语里的taxe （

17、相当于英语的tariff）和metre(相当于英语的meter)。正是由于计程器的发明和应用，出租车很快就被人们称作taxicab，或简称为taxi。“打的”这个词语并不是现代汉语中本来就有的词语，而是源自粤方言。出租车在经济比较发达的香港和广东地区较早出现，于是粤方言中也就相应地有了“搭的士”的说法。随着经济的发展，出租车这一新事物也成为内地社会生活的需要，“搭的士”的说法就传到了内地。不过“搭的士”的说法传到内地却成为“打的”，那么，这“搭”和“打”的一字之差又是怎么产生的呢？这可能与“搭”、“打”的音义有关。于是正是有了这样的出租车，我们的日常出行才有了新的速度。随着生活水平的提高，人们

18、已不再满足于衣食住的享受，舒适出行已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着买卖纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器。用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，出租车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城

19、市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。因此，出租车计价器有着非常现实的意义 要求结合日常生活实际，设计制作一出租车计价器，随着行驶里程的增加，计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到5公里时计费数字显示开始从起步价5元增加。到达目底地，便可按显示的数字收费。计时功能，当计程车到达某地需要在那里等候时，只要按一下“计时”键，每等候一定时间，传感器输出脉冲为0.5m/个，计费显示就增加一个该收的等候费用。当汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。每0.5km改变一次显示，且提前显示（只显示钱数

20、）。第二章 总体方案设计2.1总体构思出租车计价器控制电路框图如图2.1所示。里程（等待里程+行驶里程）大与5公里少于5公里显示5元显示【5+（里程-5公里）*单位里程费用】元图2.1总体框架图坐过出租车的人都知道，只要汽车一启动，随着行驶里程的增加，就会看到出租车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到某一值（如5km）计费数字显示开始从起步价（如5元）增加。当出租车到达某地需要在那里等候时，司机只要按一下“计时”键，每等候一定的时间（如10分钟），计费显示就增加一个该收的等候费用（如每10分钟收取1元）。出租车继续行驶时，停止计算等候费用，继续增加里程计费。到达目的地，便可按

21、显示的数字收费。然后关闭计费器，对计数器清零，等待下次计费开始。里程少于5公里显示费用=起步价里程大于5公里显示费用=起步价+单位里程的费用*里程（里程=行驶里程+等待里程，等待里程=单位脉冲里程*脉冲个数）显示费用：需要一个显示器。起步价：已知。单位里程的费用：已知。里程：行驶里程：需要一个计数器。等待里程： 单位脉冲里程：已知。 脉冲个数：需要一个计数器。2.2芯片选择74190可逆计数器的功能说明：1、预置数。只要在置入端加入负脉冲，就可以对计数器置数，使QDQCQBQA=DCBA。2、加计数器和减计数器。加/减控制端为低电平时，做加法计数。计到最大数QDQCQBQA=1001时，最大/

22、最小（MAX/MIN）端输出为高电平。另外，在这个计数脉冲从1变到0时，串行时钟也随着从1变到0，下一个计数脉冲上升沿到达时，串行时钟由0变到1，产生上升沿，它可以作为多片级联中高位片的计数脉冲。加/减控制端为高电平时，做减法计数。减到0时，最大/最小端输出为高电平。同样，在QDQCQBQA由0000变为1001时，串行时钟产生上升沿，它作为高位片的计数脉冲，使高位片计数器减1。3、保持。允许端为低电平时做加/减计数，为高电平时加/减计数器处在保持工作状态。利用允许端可以使多片级联为同步工作方式。将低位片计数器的最大/最小端接到高位片计数器的允许输入端，这样只有计数到最大/最小值时，才允许高位

23、片计数器计数，否则不允许计数。74290计数器的功能说明74LS290计数器有清零、置数、计数功能。当R9（1）=R9（2）时，就置数QDQCQBQA=1001，置数；当R0（1）=R0（2）=1，R9（1）=0，或R9（2）=0时Q3Q2Q1Q0=0000，清零。当R9（1）R9（2）=0和R0（1）R0（2）=0同时满足的前提下，可在CP下降沿作用下实现加法计数器。例如，构成8421BCD码十进制计数器，R9（1）和R9（2）中至少一个输入0，R0（1）和R0（2）中至少一个输入0；计数脉冲从CLKA端输入，下降沿触发，实现模2计数器（M1=2），从QA输出；将QA接至CLKB，于是由QD

24、、QC、QB构成对CLKB进行模5（M2=5）。这样，构成的计数器为模M=M1M2=10的计数器。第三章 详细设计3.1行驶里程计数设计在出租车的转轴上加装传感器，本设计中用信号源代替，以便获得“行驶里程信号”。设出租车每走10m发一个脉冲，到1km时，发100个脉冲，所以对里程计数要设计一个模100计数器，用两片十进制计数器74290组成，两片DCD_HEX的引脚从左至右依次分别接两片74LS290D的QDQCQBQA引脚，两片74LS290D的VCC和GND均接5V的VCC与GND，INB接QA，INA接输入脉冲，U1的INA接U2的QD，U2的INA接右边的脉冲，如图3.1所示。里程的计

25、数显示，则用十进制技术，译码显示即可。图3.1 行驶里程计数设计图3.2等候时间计数设计 等候时间计数器将来自信号源的秒脉冲做一千进制计数，得到一个改变显示的信号。个位和十位片为十进制，百位为十进制，这样就构成一千进制计数器，所以用三片10进制计数器74LS290组成，当满1000个脉冲时，就向总里程计数器发送一个脉冲，里程计数器开始计数，相当于0.5km，实现了等候1000个脉冲计费0.5km。当一千进制计数器不满1000时，不会向里程计数器发送脉冲，即不满1000个脉冲不计费。三片DCD_HEX的引脚从左至右依次分别接三片74LS290D的QDQCQBQA引脚，三片74LS290D的VCC

26、和GND均接5V的VCC与GND，INB接QA，INA接输入脉冲，U1的INA接U2的QD，U2的INA接U3的QD，U3的INA接右边的脉冲，具体实现电路图如图3.2所示。图3.2 等候时间计费设计图3.3限制公里计数设计限制公里计价，即在4公里内只收取起步价费用。总里程计数器中的三片74290（从高位到地位）的QDQCQBQA经两输入或门7432，数据选择器74153后和D触发器，使输出信号的前四个脉冲不向总计价器输出脉冲，当上面三片74LS290的输出为0000 0000 0001后才向总计价器输出脉冲，即下面四片74LS290输出0101 0000 0000 0000产生进位脉冲，实现

27、了在前5km内，总计价器都显示起步价5元，在5km之后才开始收取超过部分的费用。上部分U12、U13、U14的VCC和GND分别接VCC和GND，U12、U13、U14的INB均接自己的QA。U16、U17、U18的GND和VCC分别接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的接线与等待计数模块的一样，只是在最左边添加的一个与门，与门的左边两端接U24的QA和QC，与门的右边接U24的R1和R2。具体实现电路图如图3.3所示。图3.3 限制公里计数设计图3.4总里程计数设计此模块是先将等待计时模块转化为里程，然后加上行驶的里程，只是显示总的里程，多提供一种功能。除了总体无输出脉冲，输入端不同，芯片连接与行驶里程连接的一样，具体实现电路图如图3.4所

29、示。图3.4总里程计数设计图3.5总计价计数设计 这是总的计价模块，左上和左下是控制5km内收费是起始价5元，中上是显示应收的价钱，中下是行驶里程计数模块，右上是总的里程数（包含等待计时转化的里程），右下是等待计费模块。中上的74LS190D和74LS290D与显示管的连接是一样的，U1、U2、U3、U4的输出端与输入端的连接是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，具体实现电路图如图3.5所示。图3.5总计价计数设计图第四章 设计结果及分析4.1总里程计数测试图4.1

30、总里程计数测试结果图 如图4.1，里程计数输出端和等待里程计数的输出端用一个或门接到总里程计数器（右上）的输入端，每当里程计数产生进位输出或这是等待计数产生进位输出时，总的里程计数就计一个数。经检验，图4.1中总里程计数模块正确。4.2限制公里计数测试图4.2限制公里计数测试结果图 如图4.2，在限制公里计数模块中，输入端接等待里程计数与行驶里程计数的或门后，当里程未超过5km之前，显示收费模块一直显示的是起步价5元。经检验，限制公里计数模块运行正确。4.3总计价计数测试图4.3总计价计数测试结果图 如图4.3，总里程计数模块（右上）显示的数是显示价格模块（中上）低两位加上限制里程的计数。等待里程与行驶里程之间可以通过开关A来控制。行驶里程模块的进位脉冲和等待模块的进位脉冲对应的是显示总费用的最低位，限制模块的进位脉冲对应的是显示总费用的第二位。限制模块（左下和左上）达到5000后，显示价格模块开始计数，之后，限制模块就不再起任何作用。经检验，该模块运行正确。总 结出租车计价器控制电路的设计已全部完成，能按预期的效果进行模拟出租车行驶、候时、清零等功能，并设计动态显示车费数目。行驶里程计数每100次脉冲产生一次进位输出，显示价格就会加一下。等待计数每1000次脉冲就会在总了里程计数器上显示一次，同时，显示的价格也会改变一次。在出租车计费控制电路的全部模块中