数电课程设计-出租车自动计费器

电气工程学院课程设计报告-PAGE4-出租车自动计费器一、总体方案的选择1.拟定系统方案框图：汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上，每行驶100米，磁铁与干簧管重合一次，即输出一个脉冲信号，则10个脉冲/公里（设为P3）。里程单价（设2.1元/公里）可由两位（B2=2、B1=1）BCD拨码开关设置，经比例乘法器（如J690）后将里程计费变换成脉冲数P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，则P1为21个脉冲，即脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要由脉冲发生器产生10个脉冲/10分钟（设为P4），如果等车单价为0.6元/10分钟（置B4=0、B3=6），经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，则P2为6个脉冲，即得到相同的脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，起步价（设3元）也可以转换成脉冲数（P0=单价/当量=5/0.1=50个脉冲)或者将P0作为计数器的预置信号（框图所示）。最后行车费用转换成脉冲总数P=P0+P1+P2，其结果用译码显示器显示。图1：出租车自动计费器方案一框图MultiSim设计出租车计价器控制电路。整个自动控制系统由四个主要电路构成：里程计数及显示、计价电路、基本里程判别电路、555秒信号发生器及等候计时电路和清零复位电路。以MultiSim7软件作为开发平台,采用图形方式创建电路、构造电路、调用元器件和测试仪器，该工作平台可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。该设计不仅仅实现了显示计程车计费的功能，其多功能表现在它可以显示计程车累计走的总路程和里程单价。计数器或非门+非门180进制脉冲源计数器或非门+非门180进制脉冲源行车计费或非门+非门控制开关控制开关译码器译码器15进制脉冲源等候时间15进制脉冲源等候时间数码管数码管800进制脉冲源起800进制脉冲源起步价控制开关二、单元电路的设计1．脉冲电路设计根据实际情况大约估计出租车60公里/小时，即0.06秒/米，由于每10米一个脉冲，行程里程及起步电路则是60毫秒/脉冲。而等候电路为6秒/脉冲。实现此电路我用555多谐振荡器构成。为了减少实验测量时间，我把脉冲周期都缩小了1000倍，即0.06毫秒/脉冲和6毫秒/脉冲。设计电路图及仿真波形图如下：图3：0.06毫秒555多谐振荡脉冲电路图4：0.06毫秒脉冲波形图图5：6毫秒555多谐振荡脉冲电路图6：6毫秒脉冲波形图2.里程计数及计价电路（1）行车里程计费行车里程计费的电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额，在出租车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。若每前进10米发一个脉冲到一公里，则输出100个脉冲，需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号，然后选用BCD码乘法器将里程脉冲数乘以每公里的单价比例系数，由于器件有限，所以此部分通过预算直接将计费电路的里程计费变换为脉冲个数。由于单价为1.5元/公里，则可以用150脉冲代替，，即一个脉冲当量为0.01元/脉冲。0.06豪秒脉冲驱动150进制计数器表示图7：0.06豪秒脉冲驱动150进制计数器（2）等候里程计费与里程计费一样，需要把等候时间变成脉冲个数，且每个脉冲所表示的金额（当量）应与里程计费等值，即0.01元/脉冲。也需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号。此过程计费为1元/10分钟，即0.1元/分钟，所以可以用10个脉冲代替起价计费。所以等候时间用10进制计数器表示。如下图8所示：（3）起步价计费此电路也按当量将起步价转换成脉冲个数，由于起步价为6元，所以用600个脉冲代替，即用600进制计数器表示。如下图9所示：图8：6豪秒脉冲驱动10进制计数器图9：0.06豪秒脉冲驱动600进制计数器3.总的费用显示电路设计：总的费用显示用0000—9999一万进制表示，最高费用为999.9元。经测试仿真满足要求，其电路如下图所示：图10：总的费用显示电路三、总电路图 图11：总电路图表1元器件明细表元器件名称数量备注555定时器2构成脉冲电路192计数器11十进制计数器Spst单掷开关2控制起价电路Spdt双掷开关1控制行程里程、等候时间电路或门2控制总电路电容42个0.1uf2个0.01uf电源电压vcc15显示器译码器11显示数字电阻42个290ohm2个28.8kohm滑动变阻器12ohm与非门2控制总电路四、仿真与电路调试1.利用软件仿真利用EDA软件MultiSim10对所需设计的电路进行仿真，仿真结果如下：（1）等待计费仿真：图12：等待计费仿真图（2）起步计费仿真:图13：起步计费仿真（3）超过起步价行车计费图14：超过起步价行车计费2.实验室调试在利用MultiSim10实现仿真后，我和组员到实验室进行调试，在调试过程中发现软件与实际接线还是有区别的，比如：在软件上74LS192的4号管脚必须接高电平芯片才能工作，而在实验室做调试是，4号管脚悬空即可，无需接高电平。还有在调试时发现150进制计数器在从000计数到149时不能自动清零，经过同组员的共同检查和讨论，发现74LS192的14号管脚清零端没有接高电平，在接上高电平后计数器才正常工作，继而完成调试！在这次调试过程中我发现，理论和实际还是有区别的，只有掌握扎实的理论值，才能在实践中善于发现问题和解决问题。这次调试提高了我理论联系实际，善于思考和敢于实践的能力！五、小结通过本次设计，我通过下载和学习教程，查资料，做练习系统的自学了MultiSim10软件。在对MultiSim10软件的运用有了一定的熟练程度后，我才开始着手本次设计。在设计过程认真查阅相关的知识，极大地拓宽了我的知识面,我感到收获不小。从开始熟悉这些知识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到利用软件绘制原理图，以及最后的调试，整个过程感觉很充实。虽然遇到了不少困难，但当我通过自己查资料，与同学互讨论，而设计出解决方案并成功实现时，那种成就感和满足感足以忘却所有的辛苦。但是由于自己知识的不足，所以该设计还有许多不尽如人意的地方，可能在实际应用中有些功能不到位。由于我的知识浅薄，经验不足及阅历颇浅，因此，该设计还存有一些不足，比如功能过少，计价有限等问题，我会在工作的使用过程中，根据工作的具体要求不断的修改，完善，争取使该系统慢慢趋向完美。经过这段时间的课程设计，确实学到了不少的东西，同时也深感自己知识的欠缺。在以后的学习工作中，一定要继续坚持不段地学习新兴的专业知识及相关的非专业知识，只有这样才能紧跟时代的潮流。方案一：将汽车行驶里程转换成与之成正比的脉冲个数，然后用计数器译码芯片电路转换成显示的收费金额。例如设置每公里产生10个脉冲信号，将之记为，里程单价每公里1.6元可以用两位（=1，=6）BCD拨码开关设置。经过比例乘法器计算后，把里程的计费数转换成脉冲的个数=（1+0.1）。因为=10，所以P1为16个脉冲，也就是说每个脉冲信号代表0.1元。相应地，等候停车计费可以用同样的方法将之转换成脉冲信号。此时则需要用脉冲发生器在10分钟产生10个脉冲信号，如果等待时间单价为0.6元/10分钟（将置为0，置为6），经过比例乘法器把等