数电课程设计出租车计价器讲解

1、引言 1一、设计目的 1二、设计任务12.1 设计要求及技术指标 12.2要完成的任务 12.3 设计模块22.4总体思想 22.5总体框图 3三、出租车自动计费器的实现 33.1出租车电路的实现 33.1.1 里程计算与显示电路 33.1.2 里程比较电路 43.2时间计费模块中的计数部分 63.2.1 设计任务分析 63.2.3 单元电路分析与设计 63.2.4 系统原理电路与仿真 63.3时间计费模块中的比较部分 73.3.1 设计任务分析 73.3.2 系统方案设计73.3.3 单元电路分析与设计 73.3.4 系统原理电路与仿真 83.4计价部分 8四、仿真过程 84.1 里程大于3

2、km时 94.2等待时间大于5分钟时9五、总电路 10六、设计心得 10七、出租车计费器核心器件简介 127.1 74LS160 127.2 74LS85 147.3 555 计时器 157.4 7400N 74LS02N 7404N 177.5 所用元件数量及价格表 18八、 参考文献 19引言随着社会的进步以及人们生活水平的日益提高都促使交通工具的不断变化，无论是在大城市或是中小城市越来越多的出租车公司不断的出现。出租车的出现方便了人们的生活，对于现在快节奏生活方式的人们来说出租车无疑是最好的交 通工具。那么其收费的方式自然而然就被给予关注，比如收费标准以及行驶里程等。一、设计目的1.1本

3、电子设计主要实现以下目的：1）增强对数字电子技术课程的了解与掌握2）学习相关软件的使用方法3）具备简单电子的设计能力二、设计任务2.1设计要求及技术指标设计一出租车计价器，设计要求及技术指标如下：1、能计汽车行驶的里程和停车等候时间。2、能自动显示出该收的车费和停车等候费。3、超过基本里程，每千米行车费增加 1元。4、 在等候计时时，超过基本时间，每分钟增加0.1元。2.2要完成的任务设计一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费三部分，用四位数码管显示金额，最大值为999.9元，最小计价单元为0.1元，行程3km内，且等待累计时间5分钟内，起步费为8元，超过3km,以

4、每km1元计费，等待时间单价为每分钟0.1元。用两位数码管显示总里程，最 大为99.9公里。用两位数码管显示所超时间数，最大值为 59mi n。2.3设计模块（1）里程计费模块里程计费模块实现对于出租车在形式过程中里程计费功能。当行车里程大于3KM时，计费模块实现一次计数。即超过 3KM每公里增加1元。（2）时间计费模块时间计费模块实现对于出租车在形式过程中等候计费功能。当等侯时间大于5Min时，计费模块实现一次计数。即超过 5Min，每分钟增加0.1元。（3）计量计费模块计费计量模块实现对于出租车在行驶和等待过程中的继承和计时功能；当 行车里程大于3KM时或等待时间大于5Min时，计量模块均

5、实现一次计数。2.4总体思想汽车一开动，随着里程的增加，就会看到汽车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到3km时，计费数字显示开始从起步价8元开始 逐渐增加。当出租车遇到红灯或堵车时等待计时模块开始启动，里程模块暂停， 当等待时间大于5min时，超时计时模块启动，同时超时计费模块也启动，汽车 继续行驶时，停止等候计时，继续增加里程计费，到达目的地时，便显示应收费 用。2.5总体框图图2.1三、出租车自动计费器的实现3.1 出租车电路的实现里程计算与显示电路里程计算模块对测距传感器发出的 0.1km的脉冲信号进行计数，计满10个脉冲 表示1km 用三片74IS160接成三个十进

6、制计数器，由信号发生器触发脉冲，每触发 一个脉冲为出租车行进中的0.01km,第一块加法计数器累计十次脉冲，向第二快加法 计数器输去一次脉冲，当第二块加法计数器累计到十次时，表示出租车向前行进了 1km. 里程计算与显示电路如下图3.1所示。.4B86:电iLSIfiONm *-3SI teQ-MW12：IO71LS16CH74LS160WAh 3.3馬四亠口 - HN . T 1 . * 自L93didi *图3.1里程显示电路里程比较电路及计费电路里程比较电路如下图3.2所示，用两片74LS160接成100进制计数器，由信号发生器触发脉冲，每触发一个脉冲为出租车行进中的0.1km,当里程超

7、过3km通过7485N比较器,从而7485N( U8)比较器的F (AB输出为高电平，通过或非门作为超基本里程 计费的闸门信号，启动超基本里程计费电路，由每公里的触发脉冲触发计费电路实现 费用累加wwDCD HEXin5 JW-图3.2里程比较基本里程设定为3km当实际行驶距离超过基本里程时，则在原有计费的基础上加上每公里单价，电路如下图3.3所示Kb?1 =日阳口，dEN3FL用buifAXEDJ;L.I1.h1图3.33.2时间计费模块中的计数部分3.2.1设计任务分析汽车在行驶过程中遇到红灯需要等待， 客人有事办需要等待。等待累计时间3分钟内，起步费为8元，超过3公里，以每公里1元计费，

8、等待时间单价为每 分钟0.1元。那么，需要设计一个计数器在3分钟内计数器不输出，第四分钟脉 冲下降沿来时计数器开始输出。用多谐振荡器来控制时钟脉冲。系统方案设计用555定时器构成多谐振荡器并产生 T=1min的时钟脉冲。如下图3.4所示图3.4单元电路分析与设计设计框图系统原理电路与仿真DCD HEXL3rm番q二10nFnirT3T774LS1t.jNi7JLS160NITUR 74I05*3 口焉0A VC DIIIU12AA世C L岳xaJJH074LS1tJJb图3.53.3时间计费模块中的比较部分设计任务分析等待累计时间3分钟内，不收取等待时间费用，超过5分钟以每分钟1元计 费。那么

9、，需要设计一个比较器与计数器比较， 再用另一组计数器记录下收费的 时间，实现在5分钟内计数器不输出，第6分钟脉冲下降沿来时计数器开始输出。 系统方案设计用4片74IS160构成6000进制计数器，秒由十进制和六进制级联成60进制并依次为秒的个位、十位，分钟由两个10进制直接级联成100进制且依次为分钟的个位、十位。用555定时器构成多谐振荡器并产生 T=1min时钟脉冲。 单元电路分析与设计设计框图计数器比较器计费模块U45A74L5 恒3333系统原理电路与仿真图3.5US543.4计价电路该电路由两部分组成，一是里程计价：在起价公里以内（如3公里内），按起步价算；若超过起价里程，则每走 0

10、.1km,计价器则增加的相应的价钱。二是 等候计价；汽车运行时，自动关断计时等待，而当要等候计数时，需要手动按动“等侯”计费开关，进行计时，时间超过基本等待时间，每超过1mi n,则相当超过0.1km，相当于里程增加了 0.1km，数字显示均为十进制数。四、仿真过程4.1里程大于3km时，仿真如下图4.1所示图4.1角4.2等待时间大于5分钟时，如下图4.2所示图4.2五、总体电路图i*r总体电路图5.11*4.tiit _.亠六、心得体会三周的课程设计时间很快就过去了， 这三周的课程设计让我对我们数电有了 更多的认识。当然包括在这三周中我们这组做的出租车计费器，不仅对它的内部 结构有了认识，

11、更对其内部芯片等的作用有了更多的了解在这次实习过程中，我们遇到了很多问题，例如，在预置好起步价时，当里程 超过基本里程时，价钱开始增加，在连线是出现了一些问题，还有在里程比较器 和时间比较器中，最初比较器只用了一个只能比较一位二进制数，然而当里程大 于10k m或时间大于10分钟时比较器出现了问题，还有就是将超过的时间和里程转化为价钱时，仿真时出现了错误，而在所有问题中最主要问题是整个电路的连接问题。我们最初的办法是将整个模块分块做出来，当每个模块都运行正确的时候再将他们整合在一起虽然有很多次的努力，可是我们没有成功后来经过 仔细思考，我试着改变电路整体模块电路中元件，最终才得到了我们的预期结

12、 果。经过这次多不仅仅是关于数字电子电路的知识，更有的是让我们学到了面 对人生的知识当我们由寻找电路图的迷茫，到找到有关参考书籍困惑，再到画图 设计过程中的烦忧，最后到解决后的舒心，我们学会了一种面对困难不屈不挠的 精神,我们发现，只要你真正的静下心 来钻研,其实一切很简单，只不过因为当时 我们的害怕心理，还有我们的浮躁，让我们乱了阵脚所以不管我们以后是做什 么事情,最最重要的是要静下心，然后努力，这样之后,我坚信,成功就在不远方。通过此次课程设计让我能够亲身参予电子产品的设计师使我更加深深地体 会到：现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的产品都是电子产品 比如决定现代社会发展方向的

13、电脑以及几乎每个同学都拥有的收音机等等无不 说明电子产品的重要性。作为一名测控专业大三的大学生，我认识到我不仅要学好课本上的知识，还要学会将所学到的知识联系并应用到现实生活中，做到理 论联系实际。 经过三个星期的设计过程，我学到了很多东西，对一年以来所学 过的数电方面的知识也重新学习了一遍， 也对自己在数字电子方面的能力有了更 客观的评价，在这次设计过程中，从最基本的查元件，找资料做起，了解了完整 的电子设计的一般步骤，也和同学共同探讨研究，学到了很多课堂上学不到的东 西，也遇到了各种各样从没想过的问题，并认真的解决了它们，另外对各种电子 类设计的计算机辅助手段有了更深一步的接触，同时也使我增

14、加了对电子方面知识的兴趣，也从中发现了自己的一些不尽如人意的地方，以后要多改进。课程设计让我体会到知识运用的重要性，但精神上的丰收更大，使我更加自信,而且，我想我找到了自己的方向这次课程设计必将成为我们人生中一个非常重要的启发，也给我们留下了一个美好的回忆！这次实验也让我更加的熟悉、理解了74系列芯片功能的强大，并且能够熟悉的运用multisim进行电路仿真实验。我们设计的实验电路都是用 我们所学过的基本简单的电路芯片和门电路实现的，能实现实验所需要的所有功能,而且加入了新功能。我们小组分工合作，每个组员分别完成了各部分的工作 电路，设计过程中各组员都遇到了不少困难，但经过讨论和查阅资料都一一

15、解决 了。最后小组讨论合并电路，这是最关键的一部，也是出现最多问题的一部，因 为各个人设计的部分电路思路都不大一样很难合并，经过我们大费周章的讨论、 查阅资料和修改研究，最终还是把整体电路做出来了，并且用multisim 仿真软件进行了仿真。通过这次实验，让我学会了使用 multisim 仿真软件，而且认识到电路设计 并不是一个简单的事，首先要整理好整体电路设计的思路， 每一个模块必须要衔 接上，逻辑思维要很好，而且要很熟悉各个电路芯片的功能表， 最后才能把电路 设计出来。从理论设计到仿真软件仿真，再到确定具体方案。整个过程都需要我们充 分利用所学的知识进行思考、借鉴。通过本次设计，我加深了对

16、课本知识的认识， 同时为了这次课程设计的完成阅读了大量资料，加深了书本中各种器件的认识与了解，同时为后期的复习打下了一定的基础。七. 出租车计费器核心器件简介7.1十进制计数器74LS160.(1) 74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。其引脚图见图rnfo:M:=:二即r-功能管脚图图(2) 先对74LS160的基本功能进行测试，逻辑功能表如下图。 异步清零：当 CLR= 0时，Q 0= Q仁Q前Q3= 0。 同步预置：当LOAD= 0时.在时钟脉冲上升沿作用下.Q0= D0.Q1= D1

17、.Q2= D2.Q3=D3 锁存：当使能端 时，计数器禁止计数，为锁存状态 计数：当使能端E吐ET= 1时，为计数状态QOQIQ2Q3C74LS160EPCPET屁DDDID2D3逻辑符号图74LS160的逻辑功能表CPWEPr r工作状卷L X(1X*X置零n10XXX101棵持X1 111X保持(但c = o)J111 1计歎7.24位数值比较器7485(1) 4位数的比较是从A的最高位 A3和E的最高位B3进行比较，如果它们 不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3= B3,则再比较次高位A2和B2,余类推。显然，如果两数相等，那么，比较步 骤必须进行到最低位才能得到

18、结果，如图7.1所示：(2)功能表7485功能表表7.1比较曲输入纵联軸入输出AjBjA BiAiBiAPt1a gv53VABjX XX XXXXKX100AEhK XX XXXX0IAj=B3X KXXXXX10DAi-BjAjBiX XXII%X001A j= BjAi* %AjABX XXXX100Aj-BjAa-BaA(H|X XX耳X001BjAZAiBtAoBoXXX100Aj-Aj-BzA B iAo B、IA v B、IA=B端连接。当位数较多且要满足一定的速度要求时，可以采取 并联方式如图7.2所示：7.3 555定时器555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件

19、。一般用双 极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还 有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工 作，7555可在318V工作，输出驱动电流约为200mA因而其输出可与TTL、 CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器的功能主要由两个比较器决定，两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5脚悬空时，则电压比较器 C1的同相输入端的电压为2VCC /3，C2的反相输 入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR的电压小于VCC /3,贝吐匕较器C2的输出为0 ,可使RS触发器置1，使

20、输出端OUT=1如果阈值输入端TH的电压 大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0 , C2的输出为 1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。引脚功能1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC双极型时基电路 VCC的范围是4.5 16V，CMO型时 基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当此端接低电平，贝U时基电路不工作，此时不论TRTH处于何电平，时基电路输出为“ 0”该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，贝冋改变内部两个比较器的基准 电压，当该端不用时，应将该端串入一只 0.01卩F电容接地，以防引入