EDA课程设计---计程器.docVIP

一、课程设计内容与要求 （1）能够实现计费的功能 费用的计算是按形式的里程收费的，设出租车的起价为.00元，当里程小于3Km时，按起价计算费用；当里程大于3K时每公里按1.元计费。等待累计时间超过min，按每分钟1元计费。所以总费用按下式计算： ???? 总费用=起费用+（里程-3Km）*里程单价+等候时间*等候单价（2能够实现显示的功能 a)?显示汽车行驶里程：用四位数字显示，显示方式为“XX”，单位为K 。计程范围为0-99K，计程分辨率为1K。 b)?显示等候时间：用两位数字显示分钟，现实方式为“XX”。计时范围为0-59，计时分辨率为1。 c)?显示总费用：用四位数字显示，显示方式为“XXXX”，单价为元。计价范围为0-9999元。根据设计要求，系统的输入信号有：系统时钟信号CLK，信号START，等待信号STOP，信号FIN。系统的输出信号有：总费用数CHA0-CHA3，行驶距离（数）KM0-KM1和等待时间MIN0-MIN1等。 系统组成方框图如下所示，它由部分组成。 图1 系统功能原理图 三、功能模块的原理及算法分析 有图1系统功能原理图可知：该设计问题自顶向下可分为分频模块、计量模块、计费模块和控制模块四个部分，下面就每个部分的原理及算法进行分析。 3.1 分频模块 分频模块对频率为240Hz的输入脉冲进行分频，得到的频率为16Hz，10Hz和1Hz的三种频率。该模块产生频率信号用于计费，每个1Hz脉冲为0.1元计费控制，10Hz信号为1元的计费控制，16Hz信号为1.6元计费控制。 3.2 计量控制模块 计量控制模块是出租车自动计程器系统的主体部分，该模块主要完成等待几时功能、计价功能、计程功能，同时产生3分钟的等待计时使能控制信号en1，行程3公里外的使能控制信号en0。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，起步价为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：计算乘客所行使的公里数。计程器的量程为99公里，满量程自动归零。 3.3 控制模块 控制模块主要是通过计量模块产生的两个不同的输入使能信号en0，en1，对每个分频模块输出的1hz，1hz的脉冲进行选择输出的过程；本模块实现了双脉冲的二选一；最终目的为了计费模块中对行驶过程中不同的时段进行计价。 4 计费模块 当计费信号start一直处于高电平即计费状态时，本模块根据控制模块选择出的信号从而对不同的单价时段进行计费。即行程在km内，而且等待累计时间小于min则为起步价元；km外以每公里元计费，等待累积时间超过min则按每分钟1元计费。c0，c1，c2，c3分别表示费用的显示。 图2 分频模块封装图 4.2 计量模块的实现 由图3可知：本模块实现对于出租车在行使和等待过程中的计程和计时功能。当行使里程大于3Km时，本模块中en0信号变为1；当等待时间大于3min时，本模块中en1信号变为1，clk1每来一个上升沿，计量模块实现一次计数，里程数或者等待时间加1。 图3 计量模块封装图 4.3 控制功能的实现 由图5可知：本模块主要是通过两个不同的输入使能信号，对两个输入脉冲进行选择输出，使能信号是计量模块的输出，两个输入脉冲是分频模块输出的16Hz、10Hz的脉冲。 图4 控制模块封装图 4.4 计费功能的实现 由图4可知：输入一个脉冲信号，同时当start为高电平时开始计价，c0、c1、c2、c3为价格的显示信号。 图5 计时模块封装图 总体功能原理图 总体原理如图6所示。 图6 总体功能原理图 五、程序调试 4.1 分频模块波形仿真图 图7 分频模块仿真波形图 由图7可知：当输入240Hz的clk脉冲信号时，clk每出现240个脉冲是q1、q10、q16分别出现1、24、15个，相当于计费0.01元、1元、1.6元，帮助计费。 4.2 计量模块波形仿真图 图8 计量模块波形仿真图 由图8可知：由于公里输入参数fin一直设为高，所以看k1、k0一开始就开始计数，即为行程公里数；当等待时间信号stop设为高电平是，m1、m0开始计数，即为等待时间。 4.3 计费模块波形仿真图 图9 计费模块波形仿真图 由图9可知：输入一个脉冲信号，同时当start为高电平是开始计价，c0、c1、c2、c3为价格的显示信号，逢9后一位将进1。. 控制模块波形仿真图 图10 控制模块波形仿真图 由图10可知：本模块主要是通过两个不同的输入使能信号，对两个输入脉冲进行选择输出，使能信号是计量模