基于数电设计出租车里程计价器0001

1、电子技术课程设计报告题目：出租车里程计价器设计学生姓名 ：学生学号： 年 级： 专 业 ： 班 级： 指导教师 ：机械与电气工程学院制2016年 11 月出租车计价器课程设计机械与电气工程学院 自动化1设计的任务与要求1.1 课程设计任务(1) 能够实现计程功能(2) 实现计费功能，计费标准为 : 按行驶里程收费，起步费为 6.0 元，并在 车行 3 公里后再按 2.0 元/ 公里，最高计费为 99.9 元，车停止不计费，能将车 费显示出来。1.2 初始参数和要求(1)74LS160 计数器的简介74LS160 是一个具有异步清零、 同步置数、 可以保持状态不变的十进制上升 沿计数器，共有 5

2、4/74160 和 54/74LS160 两种线路结构型式。(2)74LS85 比较器的简介74LS85 比较器是一个 4 位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行。 若最高位已比较出大小，则以后各位大小都对比较结果没有影响 ; 如果最高位相 等，则比较次高位 ; 同理，次高位已比较出大小，则以后各位大小对结果没有影 响。如果 4位比较都相等， 则再看级联信号输入。 级联输入信号是由低位比较器 的输出而来。(3) 74LS283 加法器的简介74LS 加法器是 4 为超前进位加法器，能够实现两个数值信号的相加。(4) 初始要求电路能够实现初始设定，起步费为 6.0 元，并在车行 3 公里后再

3、按 2.0 元/ 公里计算，车停止不计费，能将路程及车费显示出来。2出租车里程计价器设计方案制定2.1 系统工作原理本设计方案系统的总体工作原理如图 1 所示。按行驶里程收费，起步费为6.0 元，并在车行 3 公里后再按 2.0 元/ 公里，最高计费为 99.9 元，车停止不计 费，将路程及车费显示出来。路程的计算来自于车轮给予的脉冲， 车启动后计费器开始工作。 本设计方案 为设定每米车轮给路程计数器一个脉冲， 并通过显示器把路程显示出来， 同时把 路程与预置的 3 公里进行比较， 当路程小于等于 3公里时，车费显示为 6 元。当 路程大于 3公里且接收到 50 米脉冲时，计费器加一毛钱。当加

4、够一块钱时，计 数器进位，与预置为 6 元的加法器相加。当加法器够十元，进位，使十元的计数本设计方案的系统主要电路图如图 10 所示。两个脉冲发生器均为由车轮传 来的并经过计数器计数的脉冲。且此图只显示车费。2.2 设计的技术方案本次设计主要使用了 Multisim 14 进行电路的设计与仿真。Multisim 是加拿大图像交互技术公司 (Interactive Image Technologics 简称 IIT 公司)推出的以 Windows为基础的仿真工具， 适用于板级的模拟 / 数字电路板 的设计工作。 它包含了电路原理图的图形输入、 电路硬件描述语言输入方式， 具 有丰富的仿真分析能力

5、。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。 Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE技 术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。 通过 Multisim 和虚拟仪器技术， PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从 理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对 电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim ，您可以立即创建具有完整组件库的电 路图，并利用工业标准 SP

6、ICE模拟器模仿电路行为。 借助专业的高级 SPICE分析 和虚拟仪器， 您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证， 从而缩短建模 循环。与 NI LabVIEW 和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设 计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。3 设计方案实施3.1 单元模块功能及电路设计(1) 计数器电路图 2 计数器电路图2)比较器电路图3 比较器电路图图 4 加法器电路图4）路程设计电路图 5 路程设计电路图3.2 元器件选择及功能介绍1)74LS160计数器的功能图 6 74LS160 芯片图74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持

7、状态不变的十进制上升 沿计数器，共有 54/74160 和 54/74LS160 两种线路结构型式 【1】。74LS160 异步清零端 /MR1 为低电平时，不管时钟端 CP 信号状态如何，都可 以完成清零功能。74LS160 的预置是同步的。 当置入控制器 /PE 为低电平时， 在 CP上升沿作用 下，输出端 Q0-Q3与数据输入端 P0-P3一致。对于 54/74160 ，当 CP由低至高跳 变或跳变前，如果计数器控制端 CEP、CET为高电平，则 /PE 应避免由低至高电 平的跳变，而 54/74LS160 无此种限制 【2】。74LS160的计数是同步的，靠 CP同时加在四个触发器上而

8、实现的。 当 CEP、 CET均为高电平时，在 CP上升沿作用下 Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数 器中出现的计数尖峰。对于 54/74LS160 的 CEP、CET跳变与 CP无关 【3】。74LS160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端 (TC) 输出一个高电平 脉冲，其宽度为 Q0的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成 N 位同步计数器 【4】。对于 54/74LS160，在 CP出现前，即使 CEP、CET、/MR发生变化，电路的功 能也不受影响。选择 74LS160主要用于接受脉冲， 计算路程， 及用其进位输出使控制车费的 计数器工作进行计费。(2)74LS28

9、3加法器组成预置数计数器图 7 74LS283 芯片图74LS283 加法器是 4 为超前进位加法器，能够实现两个数值信号的相加。在 本设计中，先使加法器 A 端设为 6，B 端为计数器所输出的数值信号。而在本设 计方案中，用上一级传来的进位，用计数器输出，与 6 相加，这样就可以使输出 数是从 6到9，后又可从 0到 9循环3)74LS85比较器的组成和内部结构74LS85比较器的内部结构主要如图 9所示，其功能表如表 1 所示图 9 74LS85 结构74LS85 比较器是一个 4 位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行。 若最高位已比较出大小，则以后各位大小都对比较结果没有影响 ;

10、如果最高位相 等，则比较次高位 ; 同理，次高位已比较出大小，则以后各位大小对结果没有影 响。如果 4位比较都相等， 则再看级联信号输入。 级联输入信号是由低位比较器 的输出而来。表 1 74LS85 功能表输入输出A3B3A2B2A1B1A0B0IA>BIA<BIA=BFA>BFA<BFA=BA3>B3××××××HLLA3<B3××××××LHLA3=B3A2>B2×××××HLL

11、A3=B3A2<B2×××××LHLA3=B3A2=B2A1>B1××××HLLA3=B3A2=B2A1<B1××××LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0>B0×××HLLA3=B3A2=B2A1=B1A0<B0×××LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0

12、5;×HLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLLHHL4出租车里程计价器设计的仿真实现 按照设计原理图来一步步分模块进行设计，然后综合。4.1 计数器应用及显示 设函数发生器为车轮每米所传来的信号，则即可用 74LS160对其进行计数，实现计数器的应用及显示。下图仅为百米的计数器4.2 路程与预设值的比较电路如图所示，设函数发生器 1 为车轮直接传来的脉冲信号，函数发生器 2 为通过计数器计数完的总路程脉冲信号。预设比较器一端为 3，与传来的信号相比较，当小于或等于 3 公里时，比较 器输出为 0，即此段时间车费显示为

13、6 元。当传来脉冲信号大于 3 公里且上面的计数器计数到 50 米后，通过与门输出高电平，使下一个计数器开始计数。图 12 比较器的仿真4.3加法器的预置使加法器 AA 端预置为 6，BB 端为计数器所输出的数值信号。而在本设 计方案 1414 中，用上一级传来的进位，用计数器接受并输出到加法器，使其与 6 相加，这样就可以使输出数不会突变，而是在 6 的基础上循环。图 13 加法器的预置仿真4.4 路程计数及显示设函数发生器为车轮每米所传来的信号，则即可用 74LS160对其进行计数。 下图仅为百米的路程计数电路。 有时路程远了， 其实也就不用计数器了， 一般都 是两人直接商量车费价格了，所

14、以说，路程显示不一定要很大， 10 公里就差不 多了。图 14 路程计数电路仿真4.5 系统整体电路运行及车费的显示电路如图 15 所示，电路中包含了加法器、计数器、比较器的功能应用，通 过路程计数电路显示里程， 在经过比较器， 就可以得到收取的路程费用， 实现里 程计价器的功能。4.6 仿真结论经过路程计数的显示与车费计费的显示表明， 该设计基本符合设计要求， 实 现了计费器的计程功能与计费功能。5总结及心得体会5.1 总结（1）设计原理明了，设计步骤清晰，设计电路基本达到设计的要求。（2）这次的课程设计使我对所学的数电知识起到了加深和巩固的作用，也 使我有的了搭建和调试实验电路的能力。（3

15、）锻炼了我主动学习的能力、与他人合作的能力，及从各种渠道获得一 定的资料共同加以学习研究，提高了个人的综合动手能力。（4）使我对 Multisim14 有了更深入的了解。5.2 心得体会经过这次课程设计使我学会了很多，也成熟了许多。在这此设计之前， 其实我并没有真正的接触过电子类的课程设计。 刚到手的 时候，想着应该不难吧。 但等到动手画电路图的时候感觉不知从何入手， 感觉有 点乱，有点慌。经过多处搜索和多方建议，终于把一个小电路画出来了，可是一 次模拟不出电路就觉得很失望。 但是在同学们和老师的鼓励下， 我慢慢地调整了 心态，慢慢的做。俗话说得好，“万事开头难”。此次的课程设计， 让我懂得了

16、实践的重要性， 即使课本知识掌握的很好， 如 果不经常应用， 也只是一些支离破碎的知识， 与实际还是有一定的差距的， 而课 本知识的运用而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好也没用。 这次课程设计恰好是将课本知识的巩固与综合运用结合起来， 再加上实际动手能 力的培养三者结合起来，让我们做到真正的学以致用。这次设计让我明白了一个道理， 再做任何事情之前， 不管它难不难， 都应把 态度摆好，都要认真地去对待，这样就不会慌，不会忙手忙脚的，到最后才不会 后悔在以后的毕业设计甚至在以后的工作中， 它起到了很重要的作用。 人的一 生，不是没有意义的事，就不去做了。很多事，都是在做完之后，才会觉得有没 有意义，才会知道有没有收获我在这次设计中得到的宝贵经验， 就是我的收获 ! 6 参考文献1 康华光.电子技术基础 .数字部分M. 武汉:华中科技大学电