長沙理工大學(xué)電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)-出租車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)

1、 出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)課程： 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)題目： 出租車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 萬樂學(xué) 號(hào)： 201557050116班 級(jí): 電子1501專 業(yè)： 電子信息工程指導(dǎo)教師： 唐國紅、徐理英2017年 5月目 錄1設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容和要求-32設(shè)計(jì)思路及總體框圖-4 2.1 設(shè)計(jì)思路-4 2.2 總體框圖-43單元模塊設(shè)計(jì)-6 3.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)-6 3.1.1行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)顯示模塊設(shè)計(jì)-7 3.1.2等車時(shí)間顯示電路模塊設(shè)計(jì)-7 3.1.3乘車總費(fèi)用顯示電路模塊設(shè)計(jì)-7

2、3.2元器件的介紹-8 3.2.1 74LS283加法器介紹-83.2.2 74LS85 比較器介紹-83.2.3 74LS160 計(jì)數(shù)器介紹-93.2.4 74LS161 計(jì)數(shù)器介紹-94電路仿真-10 4.1各個(gè)模塊電路仿真-105 結(jié)論-126心得體會(huì)-13參考文獻(xiàn)-14 附錄-15 附錄A 出租車計(jì)數(shù)器電路圖-15 附錄B 出租車計(jì)數(shù)器元器件清單-161.設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容和要求1.1設(shè)計(jì)目的：（1）進(jìn)一步熟悉各種進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能及使用；（2）掌握譯碼器顯示電路的應(yīng)用；（3）熟悉集成芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；（4）掌握數(shù)字電子鐘的組成與工作原理；（5）提升對(duì)實(shí)際電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試能力。1.2設(shè)計(jì)

3、內(nèi)容：汽車在行駛時(shí)，里程傳感器將里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖個(gè)數(shù)，然后由計(jì)數(shù)譯碼電路變成收費(fèi)金額。里程傳感器由磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧管重合一次，即輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，則10個(gè)脈沖/公里（設(shè)為P3）。里程單價(jià)（設(shè)2.1元/公里）可由兩位（B2=2、B1=1）BCD撥碼開關(guān)設(shè)置，經(jīng)比例乘法器（如J 690）后將里程計(jì)費(fèi)變換成脈沖數(shù)P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，則P1為21個(gè)脈沖，即脈沖當(dāng)量為0.1元/脈沖。同理，等車計(jì)費(fèi)也可以轉(zhuǎn)換成脈沖當(dāng)量，這需要由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生10個(gè)脈沖/10分鐘（設(shè)為P4），如果等車單價(jià)為0.6元/10分鐘（置B4

4、=0、B3=6），經(jīng)比例乘法器后將等車計(jì)費(fèi)變換成脈沖數(shù)P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，則P2為6個(gè)脈沖，即得到相同的脈沖當(dāng)量為0.1元/脈沖。同理，起步價(jià)（設(shè)5元）也可以轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)（P0= 個(gè)脈沖)或者將P0作為計(jì)數(shù)器的預(yù)置信號(hào)（框圖所示）。最后行車費(fèi)用轉(zhuǎn)換成脈沖總數(shù)P=P0+P1+P2，其結(jié)果用譯碼顯示器顯示。1.3要求：1、基本部分（1）設(shè)計(jì)制作自動(dòng)計(jì)費(fèi)器，包括行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等車時(shí)間和起步價(jià)三部分，用三位數(shù)碼管顯示，最大金額為99.9元。（2）行車單價(jià)、等車單價(jià)、起步價(jià)可分別由撥碼開關(guān)或撥碼盤預(yù)置。 2. 設(shè)計(jì)思路及總體框圖2.1設(shè)計(jì)思路：出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器是根據(jù)客戶用車

5、的實(shí)際情況而自動(dòng)顯示用車費(fèi)用的數(shù)字儀表。儀表根據(jù)用車起價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)及等候時(shí)間計(jì)費(fèi)三項(xiàng)求得客戶用車的總費(fèi)用，通過數(shù)碼自動(dòng)顯示。里程傳感器可用干簧繼電器實(shí)現(xiàn)，安裝在與汽車車輪相連接的渦輪變速器上的磁鐵使干簧繼電器在汽車每前進(jìn)十米閉合一次，即輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，實(shí)驗(yàn)用一個(gè)脈沖源模擬。通過信號(hào)發(fā)生器模擬汽車車輪上傳感器傳來的脈沖信號(hào),用計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),然后觸發(fā)里程計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加,依次向高位進(jìn)位并用4位數(shù)碼管顯示路程；另一方面，將傳來的脈沖通過比較器與3公里進(jìn)行比較,大于三公里時(shí)開始觸發(fā)價(jià)格計(jì)數(shù)器累加,并利用加法器與5元相加，也依次向高位進(jìn)位并用4位數(shù)碼管顯示價(jià)格。2.2 總體框圖:本設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的總

6、體工作原理如圖所示。有兩種收費(fèi)方式（通過按鍵實(shí)現(xiàn)兩種收費(fèi)方式的轉(zhuǎn)換）：按行駛里程收費(fèi)，起步費(fèi)為5.0元，并在車行3公里后再按1.0元/公里：按等候時(shí)間計(jì)費(fèi)，當(dāng)車停止不走時(shí)，按1.0元/15分鐘計(jì)費(fèi)。最高計(jì)費(fèi)為99.9元，當(dāng)乘客到達(dá)目的地時(shí)，將路程及車費(fèi)顯示出來。路程的計(jì)算來自于車輪給予的脈沖，車啟動(dòng)后計(jì)費(fèi)器開始工作。本設(shè)計(jì)方案為設(shè)定每100米車輪給路程計(jì)數(shù)器一個(gè)脈沖，并通過顯示器把路程顯示出來，同時(shí)把路程與預(yù)置的3公里進(jìn)行比較，當(dāng)路程小于等于3公里時(shí)，車費(fèi)顯示為5元。當(dāng)路程大于3公里且接收到100米脈沖時(shí)，計(jì)費(fèi)器加一毛錢。當(dāng)加夠一塊錢時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)位，與預(yù)置5元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元，進(jìn)位

7、，使十元的計(jì)數(shù)器工作，計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)方案，顯示的最高車費(fèi)為99.9元。路程脈沖計(jì)數(shù)顯示路程與3公里比較100米脈沖十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每來一個(gè)脈沖，加一毛錢顯示多少毛錢進(jìn)位計(jì)數(shù)器及預(yù)置5元的加法器顯示多少元錢進(jìn)位計(jì)數(shù)器大于3公里 時(shí)顯示幾十元1.5分鐘脈沖二選一圖1 3.單元模塊設(shè)計(jì)3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要分為3個(gè)單元模塊，它們分別是：行車?yán)锍碳?shù)顯示電路模塊、等車時(shí)間顯示電路模塊和總費(fèi)用顯示電路模塊。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說明如下。3.1.1 行車?yán)锍逃?jì)數(shù)顯示模塊設(shè)計(jì)（1）行車?yán)锍逃?jì)數(shù)顯示電路的作用：將數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來,被人的視覺所接受。本設(shè)計(jì)的顯示器用

8、LED管。 （2）本模塊用到的器件有74LS160、74LS85、四段LED數(shù)碼管、與非門等。 圖2 行車?yán)锍逃?jì)數(shù)顯示框圖3.1.2 等車時(shí)間顯示電路模塊設(shè)計(jì)（1）該模塊由74LS160、74LS161、74LS283、四段LED數(shù)碼管以及與非門構(gòu)成 （2）模塊的具體電路： 圖33.1.3 總費(fèi)用顯示電路模塊設(shè)計(jì)（1）該模塊的功能是直觀顯示車費(fèi)。（2）該模塊由74LS160、74LS161、74LS283、四段LED數(shù)碼管以及與非門構(gòu)成模塊具體電路如下： 圖4 3.2元器件的介紹3.2.1 74LS283加法器的介紹圖5 74LS283芯片圖74LS283加法器是4為超前進(jìn)位加法器，

9、能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)數(shù)值信號(hào)的相加。在本設(shè)計(jì)中，先使加法器A端設(shè)為5，B端為計(jì)數(shù)器所輸出的數(shù)值信號(hào)。而在本設(shè)計(jì)方案中，用上一級(jí)傳來的進(jìn)位，用計(jì)數(shù)器輸出，與5相加，這樣就可以使輸出數(shù)是從5到9，后又可從0到9循環(huán)。3.2.2 74LS85比較器的介紹74LS85比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如圖所示圖674LS85比較器是一個(gè)4位數(shù)值比較器，它是由高位開始比較，逐位進(jìn)行。若最高位已比較出大小，則以后各位大小都對(duì)比較結(jié)果沒有影響；如果最高位相等，則比較次高位；同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對(duì)結(jié)果沒有影響。如果4位比較都相等，則再看級(jí)聯(lián)信號(hào)輸入。級(jí)聯(lián)輸入信號(hào)是由低位比較器的輸出而來。 3.2.3 74LS1

10、60計(jì)數(shù)器介紹1：74LS160 為可預(yù)置的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 共有 54/74160 和 54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)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(shí)，不管時(shí)鐘端 CP 信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零 功能。 74LS160 的預(yù)置是同步的。 當(dāng)置入控制器/PE 為低電平時(shí)， CP 上升沿作用下， 在 輸出端 Q0-Q3 與數(shù)據(jù)輸入端 P0-P3 一致。對(duì)于 54/74160，當(dāng) CP 由低至高跳變或 跳變前，如果計(jì)數(shù)器控制端 CEP、CET 為高電平，則/PE 應(yīng)避免由低至高電平的 跳變，而 54/74LS16

11、0 無此種限制。 74LS160 的計(jì)數(shù)是同步的，靠 CP 同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng) CEP、 CET 均為高電平時(shí)，在 CP 上升沿作用下 Q0-Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì) 數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于 54/74LS160 的 CEP、CET 跳變與 CP 無關(guān)。 74LS160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平 脈沖，其寬度為 Q0 的高電平部分。 2：管腳圖： 圖7 74LS160管腳圖3.3.4 74LS161計(jì)數(shù)器介紹74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器。他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要

12、的功能圖84.電路仿真4.1各個(gè)電路模塊仿真4.1.1五公里行車計(jì)費(fèi)仿真圖94.1.2等車計(jì)費(fèi)仿真圖104.2.3清零仿真圖115.結(jié)論本次所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)費(fèi)器實(shí)現(xiàn)最大金額為99.9元的計(jì)費(fèi),計(jì)費(fèi)金額精確到了角。同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)出租車司機(jī)按下開關(guān)后在等車過程中計(jì)費(fèi)，等車最大時(shí)間為59分鐘，讓后再根據(jù)所等的時(shí)間計(jì)費(fèi)。本次所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)費(fèi)器，操作簡單，電路結(jié)構(gòu)清晰明了，充分結(jié)合了所學(xué)的數(shù)電知識(shí)，但是由于所選芯片個(gè)數(shù)的局限性，該計(jì)費(fèi)器計(jì)費(fèi)金額最高位只能是十位，而且電路各模塊之間的連接也需要認(rèn)真分析，仔細(xì)連接，極易出現(xiàn)連線錯(cuò)誤，如果乘客的路程比較遠(yuǎn)的話，那么會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，進(jìn)而失去了它應(yīng)有的功能。較當(dāng)下的出

13、租車計(jì)費(fèi)器，本次所設(shè)計(jì)的計(jì)費(fèi)器還只停留在行業(yè)的最基礎(chǔ)階段，計(jì)費(fèi)金額也只停留在100元以內(nèi)，因此需要今后的不斷改進(jìn)與創(chuàng)新。在今后的改進(jìn)方面，可以通過選擇合理的元器件，盡量實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)金額更大，同時(shí)所選芯片越少，電路越簡單越好。根據(jù)我們所查閱的資料，單片機(jī)的功能十分強(qiáng)大，而且較運(yùn)用74LS160等組成的邏輯電路簡單明了的多。因此，在今后對(duì)計(jì)數(shù)器改進(jìn)方面，可以采用單片機(jī)，會(huì)給我們帶來許多意外的驚喜。6.心得體會(huì)通過此次課程設(shè)計(jì)讓我能夠親身參予電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師使我更加深深地體 會(huì)到：現(xiàn)代的社會(huì)是信息的社會(huì)，很多與人們生活緊密相關(guān)的產(chǎn)品都是電子產(chǎn)品 比如決定現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展方向的電腦以及幾乎每個(gè)同學(xué)都擁有的收音

14、機(jī)等等無不 說明電子產(chǎn)品的重要性。作為一名電子專業(yè)馬上大三的大學(xué)生，我認(rèn)識(shí)到我不僅 要學(xué)好課本上的知識(shí)，還要學(xué)會(huì)將所學(xué)到的知識(shí)聯(lián)系并應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，做到 理論聯(lián)系實(shí)際。 經(jīng)過兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)過程，我學(xué)到了很多東西，對(duì)一年以來所學(xué)過的電子方 面的知識(shí)也重新學(xué)習(xí)了一遍，也對(duì)自己在數(shù)字電子方面的能力有了更客觀的評(píng) 價(jià)，在這次設(shè)計(jì)過程中，從最基本的查元件，找資料做起，了解了完整的電子設(shè) 計(jì)的一般步驟，也和同學(xué)們共同探討研究，學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西，也 遇到了各種各樣從沒想過的問題，并認(rèn)真的解決了它們，另外，對(duì)各種電子類設(shè) 計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助手段有了更深一步的接觸， 學(xué)會(huì)了一些 EDA 軟件如 mul

15、tisim的用法，可以說是為了以后的電子領(lǐng)域的道路做了一些有益的嘗試，同時(shí)也使我 增加了對(duì)電子方面知識(shí)的興趣，也從中發(fā)現(xiàn)了自己的一些不盡如人意的地方，以 后要多改進(jìn)。通過兩周的的努力，我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了，這意味著這 一階段艱苦的熱烈的付出即將告一段落。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與指導(dǎo)的老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。在課程設(shè)計(jì)的編寫過程中， 指導(dǎo)老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍指出每次編程的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝 在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。做課程設(shè)計(jì)是一次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，課程設(shè)計(jì)的的完成，讓我在中學(xué)到了許多，尤其是學(xué)會(huì)了合作，懂得了合作造就的效益和成果。 在這里再次感謝和我一起搭檔的同學(xué)，還有對(duì)我們精心指導(dǎo)的老師！參考文獻(xiàn)1 童詩白主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社 2 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社 3