出租車計費器數(shù)字電子課程設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 </p><p><b>　　出租車計費器</b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學 院： </b></p><p><b>　　專業(yè)班級： </b

2、></p><p><b>　　學 號 </b></p><p>　　完成時間： 2011.11 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費器的要求也越來越高。該系統(tǒng)主要是使用Multisim10進行設計，運用計數(shù)器、加法器等進行

3、電路設計與仿真。論文內容介紹了出租車計費器系統(tǒng)的組成及工作原理，簡述了用數(shù)字電子器件構成該數(shù)字系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)過程。</p><p>　　關鍵詞： Multisim10 計數(shù)器 出租車計費器 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　Cotent</b></p><

4、;p>　　第1章 設計指標3</p><p>　　1.1設計目的和意義3</p><p><b>　　1.1.1目的3</b></p><p><b>　　1.1.2意義3</b></p><p>　　第2章 總體框圖3</p><p><b>　

5、　2.1總體框圖3</b></p><p>　　第3章 各單元電路設計4</p><p>　　3.1里程計費電路設計4</p><p>　　3.2等候時間計費電路5</p><p>　　3.3計數(shù)、鎖存、顯示電路5</p><p>　　3.4 時鐘電路7</p><p>

6、;　　3.5置位電路和脈沖產生電路的設計7</p><p>　　第4章 器件選擇及部分功能簡介9</p><p><b>　　4.1器件選擇9</b></p><p>　　4.2部分功能簡介9</p><p>　　4.2.1 555定時器9</p><p>　　4.2.2 74LS1

7、6011</p><p>　　第5章 總結11</p><p><b>　　5.1結論11</b></p><p>　　5.2優(yōu)點與不足12</p><p>　　5.3 心得與體會12</p><p>　　第6章 參考文獻12</p><p><b&g

8、t;　　第1章 設計指標</b></p><p>　　1.1設計目的和意義</p><p><b>　　1.1.1目的</b></p><p>　　1. 自動計費器具有行車里程計費、等候時間計費和起步費三部分，三項計費統(tǒng)一用4位數(shù)碼管顯示，最大金額為99.99元。</p><p>　　2. 行車里程單價設為1

9、.80元/km，等候時間計費設為1.5元/10分鐘，起步費設為8.00元。要求行車時，計費值每公里刷新一次；等候時每10分鐘刷新一次；行車不到1km或等候不足10分鐘則忽略計費。</p><p>　　3. 在啟動和停車時給出聲音提示。</p><p><b>　　1.1.2意義</b></p><p>　　在我們是生活中，乘坐出租車是再常見不過

10、的了，因此人們對出租車計費問題也是非常的敏感的。隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費器的要求也越來越高，用戶不僅要求計費器性能穩(wěn)定，計費準確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票資料打印 、ＩＣ卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能。因此出租車計費器在我們的生活中也是很重要的。</p><p><b>　　第2章 總體框圖</b></p><p><b>　　

11、2.1總體框圖</b></p><p>　　圖1 出租車計費器原理框圖</p><p>　　分別將行車里程、等候時間都按相同的比價轉換成脈沖信號，然后對這些脈沖進行計數(shù)，而起價可以通過預置送入計數(shù)器作為初值，如圖1的原理框圖所示。行車里程計數(shù)電路每行車1km輸出一個脈沖信號，啟動行車單價計數(shù)器輸出與單價對應的脈沖數(shù)，例如單價是1.80元/km，則設計一個一百八十進制計數(shù)器，每公

12、里輸出180個脈沖到總費計數(shù)器，即每個脈沖為0.01元。等候時間計數(shù)器將來自時鐘電路的秒脈沖作六百進制計數(shù)，得到10分鐘信號，用10分鐘信號控制一個一百五十進制計數(shù)器（等候10分鐘單價計數(shù)器）向總費計數(shù)器輸入150個脈沖。這樣，總費計數(shù)器根據(jù)起步價所置的初值，加上里程脈沖、等候時間脈沖即可得到總的用車費用。</p><p>　　上述方案中，如果將里程單價計數(shù)器和10分鐘等候單價計數(shù)器用比例乘法器完成，則可以得到較

13、簡練的電路。它將里程脈沖乘以單價比例系數(shù)得到代表里程費用的脈沖信號，等候時間脈沖乘以單位時間的比例系數(shù)得到代表等候時間的時間費用脈沖，然后將這兩部分脈沖求和。</p><p>　　第3章 各單元電路設計</p><p>　　3.1里程計費電路設計</p><p><b>　　圖2 里程計費電路</b></p><p>

14、　　里程計費電路如圖2所示。安裝在與汽車輪相接的渦輪變速器上的磁鐵使干簧繼電器在汽車每前進10m閉合一次，即輸出一個脈沖信號。汽車每前進1km則輸出100個脈沖。此時，計費器應累加1km的計費單價，本電路設為1.80元。在圖3中，干簧繼電器產生的脈沖信號經(jīng)施密特觸發(fā)器整形得到CP0。CP0送入由兩片74HC161構成的一百進制計數(shù)器，當計數(shù)器計滿100個脈沖時，一方面使計數(shù)器清0，另一方面將基本RS觸發(fā)器的Q1置為1，使74HC161（

15、3）和（4）組成的一百八十進制計數(shù)器開始對標準脈沖CP1計數(shù)，計滿180個脈沖后，使計數(shù)器清0。RS觸發(fā)器復位為0，計數(shù)器停止計數(shù)。在一百八十進制計數(shù)器計數(shù)期間，由于Q1=1，則P2=/CP1，使P2端輸出180個脈沖信號，代表每公里行車的里程計費，即每個脈沖的計費是0.01元，稱為脈沖當量。</p><p>　　3.2等候時間計費電路</p><p>　　圖3 等候時間計費電路</

16、p><p>　　等候時間計費電路如圖3所示，由74HC161（1）、（2）、（3）構成的六百進制計數(shù)器對秒脈沖CP2作計數(shù)，當計滿一個循環(huán)時也就是等候時間滿10分鐘。一方面對六百進制計數(shù)器清0，另一方面將基本RS觸發(fā)器置為1，啟動74HC161（4）和（5）構成的一百五十進制計數(shù)器（10分鐘等候單價）開始計數(shù)，計數(shù)期間同時將脈沖從P1輸出。在計數(shù)器計滿10分鐘等候單價時將RS觸發(fā)器復位為0，停止計數(shù)。從P1輸出的脈沖

17、數(shù)就是每等候10分鐘輸出150個脈沖，表示單價為1.50元，即脈沖當量為0.01元，等候計時的起始信號由接在74HC161（1）的手動開關給定。</p><p>　　3.3計數(shù)、鎖存、顯示電路</p><p>　　如圖4所示，其中計數(shù)器由4位BCD碼計數(shù)器74LS160構成，對來自里程計費電路的脈沖P2和來自等候時間的計費脈沖P1進行十進制計數(shù)。計數(shù)器所得到的狀態(tài)值送入由2片8位鎖存器74

18、LS273構成的鎖存電路鎖存，然后由七段譯碼器74LS48譯碼后送到共陰數(shù)碼管顯示。</p><p>　　圖4 計數(shù)、鎖存、顯示電路</p><p>　　計數(shù)、譯碼、顯示電路為使顯示數(shù)碼不閃爍，需要保證計數(shù)、鎖存和計數(shù)器清零信號之間正確的時序關系，如圖4所示。由圖4的時序結合圖5的電路可見，在Q2或Q1為高電平1期間，計數(shù)器對里程脈沖P2或等候時間脈沖P1進行計數(shù)，當計數(shù)完1km脈沖（或等

19、候10分鐘脈沖）則計數(shù)結束?，F(xiàn)在應將計數(shù)器的數(shù)據(jù)鎖存到74LS273中以便進行譯碼顯示，鎖存信號由74LS123（1）構成的單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)，當Q1或Q2由1變0時啟動單穩(wěn)電路延時而產生一個正脈沖，這個正脈沖的持續(xù)時間保證數(shù)據(jù)鎖存可靠。鎖存到74LS273中的數(shù)據(jù)由74LS48譯碼后，在顯示器中顯示出來。只有在數(shù)據(jù)可靠鎖存后才能清除計數(shù)器中的數(shù)據(jù)。因此，電路中用74LS123（2）設置了第二級單穩(wěn)電路，該單穩(wěn)電路用第一級單穩(wěn)輸出脈沖的下跳

20、沿啟動，經(jīng)延時后第二級單穩(wěn)的輸出產生計數(shù)器的清零信號。這樣就保證了“計數(shù)—鎖存—清零”的先后順序，保證計數(shù)和顯示的穩(wěn)定可靠。</p><p>　　圖5 計數(shù)、鎖存清零信號的時序圖</p><p>　　圖中的S2為上電開關，能實現(xiàn)上電時自動置入起步價目，S3可實現(xiàn)手動清零，使計費顯示為00.00。其中，小數(shù)點為固定位置。</p><p><b>　　3.4

21、 時鐘電路</b></p><p>　　時鐘電路提供等候時間計費的計時基準信號，同時作為里程計費和等候時間計費的單價脈沖源，電路如圖6所示。</p><p><b>　　圖6 時鐘電路</b></p><p>　　在圖6中，555定時器產生1kHZ的矩形波信號，經(jīng)74LS90組成的3級十分頻后，得到1Hz的脈沖信號，可作為計時的基準

22、信號。同時，可選擇經(jīng)分頻得到的500Hz脈沖作為CP1的計數(shù)脈沖。也可采用頻率穩(wěn)定度更高的石英晶體振蕩器。</p><p>　　3.5置位電路和脈沖產生電路的設計</p><p>　　在數(shù)字電路的設計中，常常還需要產生置位、復位的信號，如SD、RD。這類信號分高電平有效、低電平有效兩種。由于實際電路在接通電源瞬間的狀態(tài)往往是隨機的，需要通過電路自動產生置位、復位電平使之進入預定的初始狀態(tài)，

23、如前面設計中的圖4，其中S2就是通過上電實現(xiàn)計數(shù)器的數(shù)據(jù)預置。圖7表示了幾種上電自動置位、復位或置數(shù)的電路。</p><p>　　圖7 開機置位、復位和置數(shù)命令產生電路</p><p>　　在圖（a）中，當S接通電源時，由于電容C兩端電壓不能突變仍為零，使RD為0，產生Q置0的信號。此后，C被充電使C兩端的電壓上升到RD為1時，D觸發(fā)器進入計數(shù)狀態(tài)。圖（b）則由于非門對開關產生的信號進行了

24、整形而得到更好的負跳變波形。圖（c）和圖（d）中的CC4013是CMOS雙D觸發(fā)器，這類電路置位和復位信號是高電平有效，由于開關閉合時電容可視為短路而產生高電平，使RD=1，Q=0；若將此信號加到SD，則SD=1，Q=1;置位、復位過后，電容充電而使RD（SD）變?yōu)?，電路可進入計數(shù)狀態(tài)。</p><p>　　圖（e）是用開關電路產生點動脈沖，每按一次開關產生一個正脈沖，使觸發(fā)器構成的計數(shù)器計數(shù)1次；圖（f）是用

25、開關電路產生負脈沖，每按一次開關產生一個負脈沖</p><p>　　第4章 器件選擇及部分功能簡介</p><p><b>　　4.1器件選擇</b></p><p><b>　　4.2部分功能簡介</b></p><p>　　4.2.1 555定時器</p><p>　

26、　555 芯片是定時器,，是一種將數(shù)字功能和模擬功能集為一體的中規(guī)模集成電路。它的結構比較簡單，使用卻非常靈活，也很方便，可以用它構成多諧波振蕩器、施密特觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等。用555定時器構成的各種電路，都是通過定時控制，實現(xiàn)信號的產生與變換，從而完成其他控制功能，555定時器可以由TTL電路或CMOS電路構成。它是一種能產生時間延遲和多種脈沖信號的控制電路。只要在外部配上幾個適當?shù)碾娮柙涂梢詷嫵蓡畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器以及施

27、密特觸發(fā)器等脈沖產生與整形電路，在工業(yè)自動控制，定功能時，仿聲和防盜報警等方面有廣泛的應用。</p><p>　　圖8 555定時器的內部原理圖及邏輯符號</p><p>　　表1 555定時器功能表</p><p>　　4.2.2 74LS160</p><p>　　74LS160為十進制計數(shù)器，直接清零。  74LS160的預

28、置是同步的。當置入控制器/PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對于54/74160，當CP由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)器控制端CEP、CET為高電平，則/PE應避免由低至高電平的跳變，而54/74LS160無此種限制。 74LS160的計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。 當CEP、CET均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰

29、。對于54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關。 74LS160有超前進位功能。當計數(shù)溢出時，進位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成N位同步計數(shù)器。 對于54/74LS160，在CP出現(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。 </p><p>　　圖9 74LS160內部電路圖</p><p>

30、<b>　　第5章 總結</b></p><p><b>　　5.1結論</b></p><p>　　1.設計原理明了，設計步驟清晰，設計電路基本達到設計的要求；</p><p>　　2.這次的畢業(yè)設計使我對所學的數(shù)電知識起到了加深和鞏固的作用，也使我有的了搭建和調試實驗電路的能力；</p><p&g

31、t;　　3.鍛煉了我主動學習的能力、與他人合作的能力，及從各種渠道獲得一定的資料共同加以學習研究，提高了個人的綜合動手能力。</p><p>　　4.使我對Multisim10有了更深入的了解。</p><p><b>　　5.2優(yōu)點與不足</b></p><p>　　優(yōu)點：該計費器實現(xiàn)了預置參數(shù)自動計費、自動計程。 </p>&

32、lt;p>　　不足：一些細節(jié)等還沒有十分透徹的了解，電路圖的畫法與仿真還沒有熟練掌握，致使所繪制的電路圖不甚美觀。</p><p><b>　　5.3 心得與體會</b></p><p>　　此次的畢業(yè)設計，讓我懂得了實踐的重要性。我們需要真正做到學以致用，在實踐中不斷的發(fā)現(xiàn)和改正問題。此外，在為期一個多月的畢業(yè)設計我認真學習了相關的知識，極大地拓寬了我的知識面

33、,我感到收獲不小。從開始熟悉這些知識到對整體設計的了解，再從概要設計、詳細設計到開始使用軟件，以及最后的調試，整個過程感覺很充實。雖然遇到了不少困難，但當我通過自己查資料，與同學互討論，而設計出解決方案并成功實現(xiàn)時，那種成就感和滿足感足以忘卻所有的辛苦。但是由于自己知識的不足，所以該設計還有許多不盡如人意的地方，可能在實際應用中有些功能不到位。此外，課程設計還讓我明白很多做人做事的道理，做事情要有耐心和毅力，關鍵時刻要能靜下心，只有這樣

34、才能更好的接受和克服困難，更早的達到成功的道路。</p><p><b>　　第6章 參考文獻</b></p><p>　　[1]艾永樂 《數(shù)字電子技術基礎》，中國電力出版社.</p><p>　　[2]康華光《電子技術基礎》（第四版），高等教育出版社.</p><p>　　[3]朱兆優(yōu)等《電子電路設計技術》，國防工業(yè)