出租车数字计费器设计.doc

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1、 中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 马云飞 学 号： 1105014125 学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 题 目： 出租车数字计数课程设计 指导教师： 程耀瑜 职称: 教授 指导教师： 李文强 职称: 讲师 2013年 1月03日目 录1引言 31.1设计目的 32出租车自动计费器的设计 32.1设计任务 42.2基本设计原理和功能 4 3模块设计和总体框图 43.1设计模块 43.2总体思想 43.3总体框图 5 4出租车计费器核心器件简介 6 4.1 74LS160 6 4.2 74LS85 6 4.3 74283 7 5里程计费模块电路的组成及其

2、原理 8 5.1里程计算与显示电路 8 5.2里程比较电路 9 5.3.价格计算电路9 5.4.价格显示电路 106系统原理电路与仿真 117附录118心得体会11 9参考文献 121 引言 1.1 设计目的 随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能；同时还要求其具有车票资料打印、IC卡付费、语音报话、和电脑串行通信等功能，而这些与电子技术的发展是分不开的。二十世纪后半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，数字系统也得到了飞速发展，其实现方法经历了由分立元件、SSI、MSI到LSI、VLSI以及UVLSI的过程。同时为了提高系统

3、的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路（ASIC）逐渐取代了通用全硬件LSI电路，而ASIC以其体积小、重量轻、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脱颖而出。目前，业界大量可编程逻辑器件（PLD），尤其是现场可编程逻辑器件（FPLD）被大量地应用在ASIC的制作当中。在可编程集成电路的开发过程中，以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果的电子设计自动化（EDA）技术主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计以及PCB设计理想的可编程逻辑开发系统能符合大量的设计要求：它能够支持不同结构的器件，在多种平台运行，提供易于使用的界面，并且有广泛的特征。此外，一

4、个设计系统应该能给设计师提供充分自由的设计输入方法和设计工具选择。随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计费器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场是十分有潜力的。2 出租车计费系统的设计2.1 设计任务设计一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行车里程计费两部分，用四位数码管显示消费金额，最小计价单元为0.1元；行程3公里内，起步费为5元，超过3公里，以每公里1.2元计费。用三位数码管显示总里程，精度为0.2公里。2.2 设计的基本原理和功能本次课程设计的内容是独立完成一个出租车自动计费器的设计，采用Multisim电路仿真设计软件完成出租车自动计费器电路的设

5、计及仿真调试，在计算机上仿真实现出租车自动计费器的设计。课程设计具体原理如下：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，则其路程可以用脉冲来实现。同时在价格方面 ，可以以用脉冲来实现。一个脉冲代表0.1元只要1.2个脉冲就可以表示一公里路程。这样价格和路程都可以用脉冲来实现，都可以用数码显示管来显示。3 模块设计和总体框图3.1设计模块（1） 里程计算模块 里程计费模块实现对于出租车在形式过程中里程计算功能。可以利用计数器计算出脉冲的个

6、数从而显示出里程的多少。（2） 里程计费模块 计费模块实现对于出租车在行驶多少路程中求出多少价钱的模块；当行车里程大于3km时，为5元。当行车里程大于3min时每公里1.2元。3.2总体思想里程计数模块：脉冲经过三个级联的10进制计数器进行里程技术。计费模块：脉冲经过10进制计数器进行里程的计数，再经过一个比较器，与置数为30个脉冲的计数器比较，当比较器输出为0时,表示里程不大于3公里，给总计费计数器置位050（即05.0元）；当比较器0输出为高电平时，表示里程大于3公里。让比较器输出的0或1与原来的路程脉冲通过一个与非门，就可以控制30个脉冲以后的计数与非计数。当其大于30计数时，其触发一个

7、已经置数为050的10进制计数器,即相当于30公里后每公里1元,同时重新已10进制的计数器置数，只要让其的到的数的元与分相加，十元与角相加，用74LS283，加上进数端就相当于每公里加0.1元，自身相加2次，再与之相加就实现了每公里1.2元。3.3总体实现框图图3.3总体实现框图4 出租车计费器核心器件简介4.1十进制计数器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。 (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 CLR0时，。

8、 同步预置：当 LOAD0时.在时钟脉冲上升沿作用下。 。 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EPET1时，为计数状态。 功能管脚图 图4.1.1 逻辑符号 图4.1.2 (3)74LS160的逻辑功能表表4.1.3 74LS160的原理功能表 4.2 4位数值比较器74LS85 （1）位数的比较是从的最高位A3和的最高位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A3B3，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结果。 图4.2.1 74LS58逻辑符号 (1) 原理功能表表4

9、.2.2 1位数值比较器的原理功能表输入输出000010101010100110014.3 全加器74LS283 （1）全加器中，,是两个4位二进制加数，是进位的输入端，是两个4位二进制加数的和，是进位的输出端。表4.2.1 全加器74LS283引脚图（2） 原理功能表表4.2.2 全加器74LS283功能表输入输出5 里程计费模块电路的组成及其原理5.1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。 图5.1 里程计算与显示电路图三片74LS160接成三个十进制计数器，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,

10、第三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，再向第一块加法计数器输去一次脉冲。如现在图中显示的131就是共行进了13.1公里。5.2.里程比较电路基本里程设定为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，里程比较电路如下图所示。里程比较电路如上图所示，用两片74LS160接成30进制计数器，由信号发生器触发脉冲，同时重新用一个脉冲计数，一个脉冲为出租车行进中的0.1km，比较器将出租车行驶的路程即脉冲的个数与3公里也就是30个脉冲比较。当其大于30个脉冲时，输出（Q）为1，Q=1后与脉冲经过与门输出1启动基本里程计

11、费电路，由每公里的触发脉冲触发计费电路实现费用累加。当其小于30个脉冲时，输出（Q）为0，Q=0后与脉冲经过与门输出0不能启动基本里程计费电路，计费处只输出原置数的5元。图5.2 里程比较电路图5.3.价格计算电路 看似很多,其实就在脉冲经过10进制计数器进行里程的计数，再经过一个比较器，与置数为30个脉冲的计数器比较，当比较器输出为0时,表示里程不大于3公里，给总计费计数器置位050（即05.0元）；当比较器0输出为高电平时，表示里程大于3公里。让比较器输出的0或1与原来的路程脉冲通过一个与非门，就可以控制30个脉冲以后的计数与非计数。当其大于30计数时，其触发一个已经置数为050的10进制

12、计数器,即相当于30公里后每公里1元,同时重新已10进制的计数器置数，只要让其的到的数的元与分相加，十元与角相加，用74LS283，加上进数端就相当于每公里加0.1元，自身相加2次，再与之相加就实现了每公里1.2元。图5.3 价格计算电路图5.4.价格显示电路图5.3 价格显示电路图 6系统原理电路与仿真 图6.1 原理电路图 图6.2 总体仿真电路图（一）图6.3 总体仿真电路图 （二）7 附录 6.1所用元件实验元件数目74LS1601374LS85274LS2836信号发生器1显示数码管7电源18 心得体会两周的课程设计时间很快就过去了，虽然尝试了许多失败，经过了各种不成功，但最后都一一

13、解决，受益良多。这个课程设计题目很不容易，在这两周里，经过一次次的尝试，一次一次的失败，最终设计了出来。经过两周以来和队员的共同努力，我们最终完美地完成了电子课程设计。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；通过查资料了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，通过查询资料，也了解了计数器的构造及原理。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦

14、，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。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。参 考 文 献1 毕满清. 模拟电子技术基础.第一版.北京：电子工业出版社，20082 毕满清. 电子技术实验与课程设计.第3版.北京：机械工业出版社，20053 陈晓文电子线路课程设计.第1版.北京：电子工业出版社，20044 谢自美. 电子线路综合设计.第1版.武汉：华中科技大学出版社， 20065 阎石. 数字电子技术基础.第4版.北京：高等教育出版社，19986 韩焱. 数字电子技术基础.第1版.北京：电子工业出版社，2009