出租車自動計費器課程設計++電子信息專業(yè)的

1、 出租車自動計費器課程設計出租車自動計費器課程設計摘要本文主要介紹了出租車計費器系統(tǒng)的組成及工作原理，簡述了在EWB平臺上用74LS160, 555數(shù)字計數(shù)器,譯碼電路構成該數(shù)字系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)過程。論述了計程模塊、計費模塊、譯碼動態(tài)掃描模塊等的設計方法與技巧。 關鍵詞：計數(shù)器；出租車計費器； 數(shù)字系統(tǒng) 目 錄摘要11前言 31.1設計目的 32出租車計費系統(tǒng)的設計 42.1設計內容 42.2基本設計原理 4 3設計的模塊和總體框圖 63.1設計模塊 63.2總體框圖 64出租車計費器核心器件簡介 74.1 555集成定時器功能表 74.2 RS觸發(fā)器的基本功能74.3 74LS160內部

2、電路圖 74.4 74LS160內部電路圖 95出租車各部分電路的組成及其原理 10 5.1譯碼顯示電路10 5.2計數(shù)器105.3等車時間顯示電路116課程設計總結127附錄137.1 所用元件 13 7.2 總電路圖 141 前言 1.1 設計目的 隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費器的要求也越來越高，用戶不僅要求計費器性能穩(wěn)定，計費準確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票資料打印、IC卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能，而這些與電子技術的發(fā)展是分不開的。二十世紀后半期，隨著集成電路和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展，其實現(xiàn)方法經歷了由分立元件、SSI、MSI到LSI、V

3、LSI以及UVLSI的過程。同時為了提高系統(tǒng)的可靠性與通用性，微處理器和專業(yè)集成電路（ASIC）逐漸取代了通用全硬件LSI電路，而ASIC以其體積小、重量輕、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脫穎而出。目前，業(yè)界大量可編程邏輯器件（PLD），尤其是現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPLD）被大量地應用在ASIC的制作當中。在可編程集成電路的開發(fā)過程中，以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果的電子設計自動化（EDA）技術主要能輔助進行三方面的設計工作：IC設計,電子電路設計以及PCB設計理想的可編程邏輯開發(fā)系統(tǒng)能符合大量的設計要求：它能夠支持不同結構的器件，在多種平臺運行，提

4、供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一個設計系統(tǒng)應該能給設計師提供充分自由的設計輸入方法和設計工具選擇。隨著城市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，計費器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計費器的市場是十分有潛力的。2 出租車計費系統(tǒng)的設計 2.1 設計內容本次課程設計的內容是獨立完成一個出租車自動計費器的設計，采用EWB電路仿真設計軟件完成出租車自動計費器電路的設計及仿真調試，在微機上仿真實現(xiàn)出租車自動計費器的設計。課程設計具體內容如下：汽車在行駛時，里程傳感器將里程數(shù)轉換成與之成正比的脈沖個數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路變成收費金額。里程傳感器由磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變

5、速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧管重合一次，即輸出一個脈沖信號，則10個脈沖/公里（設為P3）。里程單價（設2.1元/公里）可由兩位（B2=2、B1=1）BCD撥碼開關設置，經比例乘法器（如J 690）后將里程計費變換成脈沖數(shù)P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，則P1為21個脈沖，即脈沖當量為0.1元/脈沖。同理，等車計費也可以轉換成脈沖當量，這需要由脈沖發(fā)生器產生10個脈沖/10分鐘（設為P4），如果等車單價為0.6元/10分鐘（置B4=0、B3=6），經比例乘法器后將等車計費變換成脈沖數(shù)P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，則P2為6個脈沖，即得到相同的脈沖

6、當量為0.1元/脈沖。同理，起步價（設5元）也可以轉換成脈沖數(shù)（P0=個脈沖)或者將P0作為計數(shù)器的預置信號（框圖所示）。最后行車費用轉換成脈沖總數(shù)P=P0+P1+P2，其結果用譯碼顯示器顯示。2.2 設計的基本原理自動計費器包括里程計費電路、等候時間計費電路、起步價三部分，用三位數(shù)碼管顯示，最大金額99.9元。里程計費電路工作原理：干簧繼電器產生的脈沖信號經由74LS00組成的施密特發(fā)生器整形得到CP0,CP0送入74LS160計數(shù)器，當計數(shù)記滿10個脈沖時，一方由于與非門產生清零脈沖，加到Rd端使計數(shù)器清零，另一方面將基本R-S觸發(fā)器的Q置為1，此時ET=EP=1，使兩片74LS160組成

7、的21進制計數(shù)器（即里程單價計數(shù)器）開始對標準脈沖計數(shù)，（標準脈沖CP1由時鐘電路提供）計滿21個脈沖后，Rd端得到的清零脈沖而使計數(shù)器清零，R-S觸發(fā)器的Q1輸出為零，計數(shù)器停止計數(shù)，由于Q1=1，則P2=CP1使P2端輸出21個脈沖信號，代表每公里行車的里程計費，即每個脈沖計費是0.1元，稱為脈沖當量，P2輸出的脈沖當量送到總費計數(shù)器進行計數(shù)累加。等候時間計費電路工作原理：等候時間計費電路由等候時間計費器和十分鐘單價計數(shù)器組成，由三片74LS160構成600進制等候時間計數(shù)器，對秒脈沖CP2（來至時鐘電路）做計數(shù)，當計滿一個循環(huán)時，也就是等候時間滿十分鐘，一方面對600進制計數(shù)清零，另一方

8、面將基本R-S觸發(fā)器Q2置1，啟動由74LS160構成的十分鐘單價計數(shù)器工作，它是一個6進制計數(shù)器，計數(shù)期間同時將脈沖從P1輸出，在計數(shù)器計滿十分鐘等候單價時R-S觸發(fā)器復位為0，停止計數(shù)。等候時間起始信號由手動開關給定。 3 設計的模塊和總體框圖3.1設計模塊（1）計費模塊根據出租車計費原理，將出租車計費部分由3個計數(shù)器來完成分別為計數(shù)器A完成車費十位。計數(shù)器B完成車費個位。計數(shù)器C完成車費角。 （2）車費的顯示模塊由動態(tài)掃描電路來完成。用專用模塊來實現(xiàn)，完成數(shù)據的輸入即動態(tài)數(shù)據的顯示。 3.2總體框圖4 出租車計費器核心器件簡介4.1 555集成定時器功能表輸入輸出閾值輸入端6觸發(fā)輸入端2

9、復位端4輸出端 3放電管T端700導通2/3Vcc2/3Vcc1/3Vcc10導通1/3Vcc1不變不變表1 555集成定時器功能表4.2 RS觸發(fā)器的基本功能其特征表如圖所示 SRQQ00000011010001101001101 1110011004.3 74LS160基本原理其個接腳如下所示74LS160為十進制計數(shù)器，直接清零。 簡要說明: 74LS160為可預置的十進制計數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種線路結構型式,其主要電器特性的典型值如表3-1下表是74LS160的主要電器特性 異步清零端/MR1 為低電平時，不管時鐘端CP信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能

10、。 74LS160的預置是同步的。當置入控制器/PE為低電平時，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據輸入端P0-P3一致。對于54/74160，當CP由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)器控制端CEP、CET為高電平，則/PE應避免由低至高電平的跳變，而54/74LS160無此種限制。 74LS160的計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。 當CEP、CET均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關。 74LS160有超前進位功能。當計數(shù)溢出時，進位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖

11、，其寬度為Q0的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成N位同步計數(shù)器。 對于54/74LS160，在CP出現(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。 引出端符號： TC進位輸出端 CEP 計數(shù)控制端 Q0-Q3 輸出端 CET 計數(shù)控制端 CP時鐘輸入端（上升沿有效） /MR 異步清除輸入端（低電平有效） /PE同步并行輸入置數(shù)端（低電平有效） 4.4 74LS160內部電路圖 5 出租車各部分電路的組成及其工作原理5.1譯碼顯示電路譯碼和顯示電路的作用是：將數(shù)字鐘的計時狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人的視覺所接受。本設計的顯示器件現(xiàn)用四段數(shù)碼管。其電路如圖所示 5.

12、2計數(shù)器計數(shù)器的作用： 就是將555產生的信號來記錄汽車的路程?？梢詫⒏呶黄?BCD碼的權2)和(BCD碼的權4)的輸出狀態(tài)送到一與門，與門出來的信號再送給高位片的清零端作為復位信號，其原理圖如圖所示5.3等車時間顯示電路由555，74LS290,Jk觸發(fā)器構成，完成每分鐘的等候時間的收費。再通過74LS160經譯碼顯示。其原理圖入圖所示6 課程設計總結這兩周的實習讓我對我們數(shù)電有了更多的認識。當然包括在這兩周中我們這組做的出租車計費器，不僅對它的內部結構有了認識，更對其內部芯片等的作用有了更多的了解。我們沒有學習單片機，我們知道單片機做這個會更容易，雖然費了很大的勁才辦成了這一件小事，但是

13、我們還是很享受我們成功后的喜悅。我很感謝我們的老師，是他們在我們最迷惑、最低落的時候教導了我們，幫我們拓開了思路，讓我們最終走向了實驗的成功。在這次實習過程中，我們遇到了很多問題，而在所有問題中最主要問題是整個電路中頻率的不同。我們最初的辦法是將整個模塊分塊做出來，當每個模塊都運行正確的時候再將他們整合在一起。雖然有很多次的努力，可是我們沒有成功。后來在老師的指導下，我們認識到了我們電路中最大的問題是頻率，當我們按老師所說改變頻率時，終于才出現(xiàn)了我們所要的結果。為期兩周的實習告一段落了，在這期間我們學到了很多。不僅僅是關于電子電路的知識，更有的是讓我們學到了面對人生的知識。當我們由尋找電路圖的迷茫，到找到有關參考書籍困惑，再到畫圖設計過程中的煩憂，最后到解決后的舒心，我們學會了一種面對困難不屈不撓的精神，我們發(fā)現(xiàn)，只要你真正的靜下心來鉆研，其實一切很簡單，只