数电专周报告

1、数字电子技术课程设计设 计 报 告 题 目 出租车自动计费器 专 业 电子信息工程 班 级 1202014 学 号 18 姓 名 郭志超 时 间 2014年6月 成都工业学院 电气与电子工程系二一四年六月数字电子技术课程设计一 课程设计时间：10周-18周（3人一组） 小组成员：郭志超 覃凯 段瑞二 课程设计题目：出租车自动计费器出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步。1）自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用4位数码管显示，最大金额为9

2、9.99元。2）行车里程单价设为1.80元/km，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到1km或等候不足10分钟则忽略计费。三 课程设计工作要求：1、原理及框图设计：汽车在行驶过程中，轮胎处有一个传感器，轮胎转一圈将产生一个脉冲，然后用计数器和译码器将脉冲转换成收费金额。同理等车计费也可以转换成脉冲，再由计数器和译码器转换成等车收费金额。原理框图：译码显示总费用计数器或门行程计费信号非门起步置数清零控制控制开关译码等车脉冲显示计数器等候计费信号2、 选择集成器件，单元电路设计。（1） 脉冲单元电路设计NE5

3、55 根据汽车的轮胎周长为两米，假设汽车传感器5.5米发出一个脉冲，那么只需要设置一个脉冲发射装置，为了方便测试的时候减少等待时间，将发射脉冲的时间设置为0.06毫秒/米。等候时间时间计费，设为0.4毫秒一个脉冲，1500个脉冲即为十分钟。a、行程计费器设计因为没有传感器，所以直接选择用一个555集成块做一个60毫秒的脉冲发射器充当一个行程计费器的作用。选择一个555芯片，电阻280欧姆，100uf的电容，组建成一个每0.06毫秒发射一个脉冲的信号发射块。b、等候时间计费等候时间需要的设置成十分钟1.5元，则用555芯片设置成0.4妙发射一个脉冲，总共四位，1500个脉冲换算的时间刚好是10分

4、钟，而换算成钱也刚好是1.5元。选用的电阻为2k欧姆，电容选100uf，构成脉冲发射器。c、脉冲发射器这一部分的电路原理图设计 （2） 路程和等候计费 计数器74ls192根据之前NE555产生的脉冲输入到74ls192便可对其进行计数。对于不同的脉冲进行不同的计数，最终将计数传输到译码器上再将费用显示出来。a. 74LS192是属8421BCD码的十进制计数器，其功能真值表如表4所示。其中MR是异步清零端，高电平有效。PL()是并行置数端，低电平有效，且在MR=0有效。CPU和CPu是两个时钟脉冲，当CPd=1，时钟脉冲由CPU端接入。并且MR=0，PL()=1时，74LS192处于加法计数

5、状态；当CPu脉冲从CPd端输入，且MR=0，PL()=1时，74LS192处于减法计数状态；CPd=CPu=1时，计数器处于保持状态。TCu是进位端，TCd是借位端。表4 74LS192功能真值表MRPL()CPuCPdP3P2P1P0Q3x+1Q2x+1Q1x+11×××××××00001×d3d2d1d0d3d2d1011××××加法计数011××××减法计数0111××××保持 74192

6、的工作原理是：当LD()=1，MR=0时，若时钟脉冲加到CPu端，且CPd =1 则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，TCu端发出进位下跳变脉冲；若时钟脉冲加到CPd端，且CPu =1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，TCd 端发出借位下跳变脉冲。74LS192具有下述功能：异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000异步置数：MR=0，PL()=0，Q3Q2Q1Q0=P3P2P1P0保持： MR=0，PL()=1，CPu=CPd=1,Q3Q2Q1Q0保持原态加计数：MR=0, PL()=1，CPu=CP，CPd=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数

7、减计数：MR=0, PL()=1，CPu=1，CPd= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数b.当NE555工作后产生脉冲后，其脉冲通过或门的连接接入到后面的计数器，此时的脉冲是通过转换得到的，所以计数实际就是直接计的费用，然后再通过后面的译码器和数码管显示器将器显示出来，就得到了最终的总费用。在用74ls192时也用到了其计数和清零功能，线路连接如左图所示。清零功能：将所有74ls192的清零端接在一起，然后通过一个上拉电阻接地，通过一个开关接高电平，当开关按下，即给其一个上升脉冲时便完成了清零。置数功能：将第三个计数器的置数端通过一个下拉电阻接到高电平，然后通过开关接到地，即给其一个下降沿

8、脉冲就完成了置数功能，也就是出租车计费中的起步价功能。(3) 显示计费 译码器74LS48 共阴数码管a、74ls48功能介绍 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路显示系统中。74ls48引脚功能表七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出备注 LTRBID C B A abcdefg0HH0 0 0 0H111111011Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1

9、 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL00000002RBIHL0 0 0 0L00000003LTLxx x x xH11111114 b、单元电路设计。 c、单元电路工作原理。信号输入是ABCD，LT=BI/RBO=0，ABCD的信号输入是74ls192的输出，通过译码器的译码功能从而在a

10、bcdefg相应输出译码信号，当abcd=0000时输出是1111110，数码管显示为0；abcd=1000时输出是0000110，数码管显示为1。3、总体原理图及仿真a.原理图总原理图分离原理图1：分离原理图2：由于条件的限制我们的板子设计分成了两块板子来制版，最后再将其连接起来。以上分别是总原理图以及分离开的原理图。b.仿真根据电路原理图，在multisim中进行仿真设计功能介绍：1、等候计费，开关在下方。 2、路程计费，开关在上方。3、 起步价设置（置数为8），开关B闭合。 4、清零功能，更换乘客。4、 布线图及元器件清单表布线图：总仿真图：4、布线图及元器件清单布线图：原件清单表：5、

11、调试过程中遇到的问题及解决方法在调试过程中遇到了很多困难，在刚开始调试时我们还不知道从哪儿下手，很是茫然，之后听老师讲解如何调试后我们便开始了我们的调试之旅，我们首先将NE555调试出来了，刚开始接入电时用示波器进行检测，结果只有一个示波器正常，之后我们就用万用表对线路检测，发现有一个滑动变阻器的阻值不对，但这个变阻器其实作用不大，我们换了别的变阻器也没有用，变阻器是坏的，之后直接去掉了变阻器，但结果还是不对，之后继续用万用表检测，发现有一处线路没通，结果是虚焊，重新焊接后就能正常工作了。然后对后面的芯片进行检测，我们将芯片的正负极供电检测后将数码管供电，发现数码管显示异常，我们的pcb板子的

12、数码管封装不对导致我们只能用导线将数码管与电路板相连，所以看着我们的板子就有很多的导线，这导致了数码管的接触不良，最后我们仔细焊接与检查后将数码管的连接解决了，但数码管还是现实不正常，最后我们用万用表检测板子线路，接管发现了很多跳线的虚焊以及板子上的铜线断了，我们焊接好后终于数码管被全部点亮了。之后发现功能还是无法实现，在检查了很久排除线路问题后我们将问题归结到了集成芯片上，我们换了74ls48发现功能就能很好的实现了。仪器、仪表功能检查调试过程：数字示波器1 调试准备直流电源函数信号发生器万用表准备 2 上电前电路板供电回路检查集成电路供电回路“VCC”、“GND”检查3 电源设定 当集成电

13、路工作电源VCC不正常时，电路难以实现设计功能，严重时还会损坏集成电路。 1）TTL集成电路供电：4.5V < VCC <5.5V 2）CMOS集成电路供电：3V < VCC < 18V 禁止电源反极性供电4 上电后调试步骤 选择单元电路之间关联度低，控制关系简单的单元先 调试，仅安装与调试单元相关的集成电路。1）时基单元：包括振荡、分频电路；（NE555）2）与时基信号相关的计数单元；（74LS192、 74LS48 ）3）受控于手动“复位”、“置位”信号控制的单元电路；4）受控于以调试完毕的功能电路；（74LS192、 74LS48 ）5）单元电路之间需要门电路连接

14、：（74LS04、02）5 电路功能测试方法供电，观测数码管的显示，然后按开关实现不同的功能，观测数码管的变化。6、硬件电路工作分析（说明书）（1）按下如图所示的开关实现路程计费或者等候计费，按下为路程计费，弹起为等候时间计费。 下面是等候时间最小位的计费显示器和总费用的计费器 （2）按下如图所示的开关实现起步价置数功能。由上到下第三个数码管显示器实现了置数功能 （3）换乘下一位乘客时，实现所有的显示器清零功能，如图所示： （4）焊接好后的出租车计费器 7、小结，总结体会 历时几个星期的专周眼看就要过去了，在专周的过程了也遇到了很多困难，比如当我们把pcb弄好以后无法打印，到外面打印时由于设备

15、的原因无法打印出能用的转印纸。从开始选择题目，我们三人的团结力就开始形成了，我们一起选题目，一起选方案，一起设计，也有分工，有的画仿真，有的画原理图，有的画板子布线。直到快到最后一个星期时我们才开始制板，板子制好以后便要钻孔和焊接，钻孔并不是一件容易的事，我是深有体会，由于孔小且多，钻起来非常费劲，我总共大概花了三个小时才将孔钻玩，眼睛一直盯着小孔，久了也会非常疲倦。当板子的孔钻好后焊接也不是一件容易的事，由于板子的孔径限制，钻孔时很多焊盘都被钻掉了，导致焊接时形成了很多虚焊，而且也给焊接带来了很大的难度。终于在17周周一的晚上我们完成了板子的所有焊接并开始走向调试部分，直到星期三我们通过了两天的调试终于将设计调试成功了，在调试的过程了遇到了很多困难，包括板子上铜线的断开以及一些虚焊，这都拖慢了我们的进度，还有就是芯片的原因，由于有一两个芯片是坏的，导致最后的功能始终无法完美的实现，我们一起讨论了许久，也检查了许久，最终才决定换芯片试试，当我们将芯片换了之后我们设计的功能便能完美的实现了，这才使我们的设计完美的告一