长江大学：《数字电子技术实验》课程教学课件（PPT讲稿）10.出租车计价器控制电路设计

出租车计价器控制电路设计(PLD综合实验）覃洪英

出租车计价器控制电路设计 (PLD综合实验) 覃洪英

出租车计价器控制电路设计1、设计任务及要求基本要求：（1）计费功能：按行驶路程计费，起步价为10.00元，并在行驶5km后按1.4元/km计费，当计费达到或超过50元时，每公加收50%的车费，车停止不计费：（2）动态扫描电路，将车费和单程显示出来，保留两位小数；（3）能模拟汽车启动、停止、暂停等状态。扩展功能：暂停等待收费功能：当车辆行驶超过起步范围时，每暂停等待三分钟加收费用0.5元，最终总费用为正常行驶计费与暂停等待计费之和

出租车计价器控制电路设计 ⚫ 1、设计任务及要求 ⚫ 基本要求： ⚫ （1）计费功能：按行驶路程计费，起步价为10.00元，并在 行驶5km后按1.4元/km计费，当计费达到或超过50元时，每 公里加收50％的车费，车停止不计费； ⚫ （2）动态扫描电路，将车费和里程显示出来，保留两位小 数； ⚫ （3）能模拟汽车启动、停止、暂停等状态。 ⚫ 扩展功能： ⚫ 暂停等待收费功能：当车辆行驶超过起步范围时，每暂停等 待三分钟加收费用0.5元，最终总费用为正常行驶计费与暂 停等待计费之和

2、设计思路设计分为路程计费及车费和里程的显示部分，程序设计流程图如下：里程不计数NONOYES里程计数车行暂停里程显示车开始启动YES车费、里程清零时间计费器计数里程计费器计数YESNO车费总计车费显示扩展功能车跑完成一次后

2、设计思路 ⚫ 设计分为路程计费及车费和里程的显示部分，程序设 计流程图如下：

，计价器先进行停止（stop）判断，再进行启动（start）判断，然后进行暂停（pause）判断，当出租车正常行驶时，每行驶10米，传感器产生一个脉冲，通过对该里程脉冲计数，确定行驶单程数和收费金额最后通过数码管进行显示根据出租车计价器的基本功能，可以将出租车计价器控制电路划分为计费申路模块，进制转换模块和数据选择译码显示模块三个部分

⚫ 计价器先进行停止 （ stop）判断，再进行启动 （ start）判断，然后进行暂停（pause）判断，当出 租车正常行驶时，每行驶10米，传感器产生一个脉冲， 通过对该里程脉冲计数，确定行驶里程数和收费金额。 最后通过数码管进行显示。 ⚫ 根据出租车计价器的基本功能，可以将出租车计价器 控制电路划分为计费电路模块，进制转换模块和数据 选择译码显示模块三个部分

（1）计费电路模块计费电路模块由单程计数器和计费计数器构成程序设计在单程脉冲的作用下，使用if判断语句判断停止、启动、暂停信号，若停止则将单程计数器和计费计数器清零：若启动则单程计数器清零，计费计数器赋初值（起步价10.00元），若暂停则单程计数器和计费计数器都保持不变。在正常行驶时，需根据所计的里程数和计费规则计算出租车费用。如判断单程数是小于5km还是大于等于5km，计费是否超过50.00元等。其模块图如下：CLK：单程脉冲信号（每1Om一个脉冲ADD_CASHSTART：模拟出租车启动信号CLKSTARTMONEYSTOP：模拟出租车停止信号STOPLENGTHPAUSE：模拟出租车暂停信号PAUSEMONEY：出租车费用（十进制数）LENGTH：单程数（十进制数

（1）计费电路模块 ⚫ 计费电路模块由里程计数器和计费计数器构成。 ⚫ 程序设计在里程脉冲的作用下，使用if判断语句判断停止、 启动、暂停信号，若停止则将里程计数器和计费计数器清零； 若启动则里程计数器清零，计费计数器赋初值（起步价 10.00元），若暂停则里程计数器和计费计数器都保持不变。 在正常行驶时，需根据所计的里程数和计费规则计算出租车 费用。如判断里程数是小于5km还是大于等于5km，计费是 否超过50.00元等。其模块图如下： CLK：里程脉冲信号（每10m一个脉冲） START：模拟出租车启动信号 STOP：模拟出租车停止信号 PAUSE: 模拟出租车暂停信号 MONEY：出租车费用（十进制数） LENGTH：里程数（十进制数）

（2）进制转换模块该模块实现将单程计数和计费计数输出的干进制数转换为8421BCD码送给译码显示模块译码后用数码管显示。功能实现：在一个频率较高（如1OMHZ）的时钟信号作用下进行8421BCD码加计数并与单程计数和计费计数值进行比较，在该计数值小于单程计数和计费计数值的情况下，持续计数，当该计数值与里程计数值或计费计数值相等时，该计数器停止计数，则停止时的计数值即为单程计数值或计费计数值的8421BCD码形式。其模块图如下：个十百千个十计数时钟里程数里程数BCDCONVERTX计费数计费数百千

（2）进制转换模块 ⚫ 该模块实现将里程计数和计费计数输出的十进制数转换为 8421BCD码送给译码显示模块译码后用数码管显示。 ⚫ 功能实现：在一个频率较高（如10MHZ）的时钟信号作用下 进行8421BCD码加计数并与里程计数和计费计数值进行比较， 在该计数值小于里程计数和计费计数值的情况下，持续计数， 当该计数值与里程计数值或计费计数值相等时，该计数器停 止计数，则停止时的计数值即为里程计数值或计费计数值的 8421BCD码形式。其模块图如下：

（3）数据选择译码显示模块，该模块实现将里程计数和计费计数的四位十进制数在扫描时钟的作用下动态显示在8个数码管上的功能首先利用8选一数据选择器分时选择其中一个数输出并使对应的数码管片选有效。然后将输出的数据（8421BCD码）译码为共阴极数码管的8位二进制数（分别对应hgfedcba)，h对应小数点显示。这里利用扫描时钟控制8进制计数器计数产生数据选择器的地址选通信号，该时钟可直接采用进制转换模块中的时钟信号。其模块图如下：扫描时钟位对应片选信号（8位）个个数码管+里程数百8421BCD码千MUX8 1译码8位（hgfedcba)个（4位）十百显示小数点控制连接数码管计费数信号（1位）千

（3）数据选择译码显示模块 ⚫ 该模块实现将里程计数和计费计数的四位十进制数在扫描 时钟的作用下动态显示在8个数码管上的功能。 ⚫ 首先利用8选一数据选择器分时选择其中一个数输出并使对 应的数码管片选有效。然后将输出的数据（8421BCD码）译 码为共阴极数码管的8位二进制数（分别对应hgfedcba)，h 对应小数点显示。这里利用扫描时钟控制8进制计数器计数 产生数据选择器的地址选通信号，该时钟可直接采用进制转 换模块中的时钟信号。其模块图如下：

（4）暂停计费（扩展功能）在超出5km后，车暂停时，进行时间计时（需秒脉冲，可通过前面的计数脉冲分频的到），比如每计时3分钟计费器加0.50元，最后将暂停计费与单程计费相加得计价总费用

（4）暂停计费（扩展功能） ⚫ 在超出5km后，车暂停时，进行时间计时（需秒脉冲，可通 过前面的计数脉冲分频的到），比如每计时3分钟计费器加 0.50元，最后将暂停计费与里程计费相加得计价总费用

3、整体功能实现·法一：采用原理图输入方式，将前面各子模块连接起来。构成整体出租车计价器控制电路）法二：利用VHDL语言描述顶层实体，代码中采用元件例化语句将各子模块加载进来，以实现整体出租车计价器控制功能。设计先分功能模块进行编译和仿真，然后再整体仿真，在仿真正确后，再进行引脚锁定，并下载到实验箱上验证。硬件测试时，启动信号、暂停信号、停止信号和由拨码开关输入，路程和费用信息由数码管显示。锁定时将设计中的输入输出信号和FPGA的具体管脚相对应，锁定完后再进行一次编译，保证管脚配置起作用。将编译后的文件（*.sof）下载到目标板上，进行硬件测试

3、整体功能实现 ⚫ 法一：采用原理图输入方式，将前面各子模块连接起来。 构成整体出租车计价器控制电路。 ⚫ 法二：利用VHDL语言描述顶层实体，代码中采用元件例化语 句将各子模块加载进来，以实现整体出租车计价器控制功能。 ⚫ 设计先分功能模块进行编译和仿真，然后再整体仿真，在仿真 正确后，再进行引脚锁定，并下载到实验箱上验证。 ⚫ 硬件测试时，启动信号、暂停信号、停止信号和由拨码开关输 入，路程和费用信息由数码管显示。锁定时将设计中的输入输 出信号和FPGA的具体管脚相对应，锁定完后再进行一次编译， 保证管脚配置起作用。将编译后的文件（*.sof）下载到目标板 上，进行硬件测试