數(shù)字電路出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)

1、時(shí)序邏輯電路課程設(shè)計(jì)引言：我們組選擇了題目一，設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器，通過(guò)對(duì)課本、資料的查閱，再經(jīng)過(guò)構(gòu)思，設(shè)計(jì)，搭建電路，仿真，得出了結(jié)果，雖然不夠完美，但是也掌握了一些知識(shí)，增加了對(duì)各種原件的印象。下文將詳細(xì)給出設(shè)計(jì)。一、 資料查閱通過(guò)參考數(shù)字電路課本，以及數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)書，再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱，也參考了網(wǎng)上有的類似的設(shè)計(jì)，想出了電路的基本思路。二、 對(duì)于要求的實(shí)現(xiàn)要求1：根據(jù)出租車上的速度傳感器傳來(lái)的脈沖個(gè)數(shù)和設(shè)置的里程單價(jià)來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)的總價(jià)格，并將總價(jià)格通過(guò)LED實(shí)時(shí)顯示。對(duì)于此要求的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)查閱，我們發(fā)現(xiàn)了74LS160十位計(jì)數(shù)器，有預(yù)制與清零功能，能進(jìn)行0-9重復(fù)計(jì)數(shù)。功能表如下要求2：起步價(jià)可以

2、設(shè)置:。由于74LS160有置數(shù)功能，所以可以置數(shù)，能夠要求其從一個(gè)確定的數(shù)開始計(jì)數(shù)，所以可以設(shè)置起步價(jià)。對(duì)于從要過(guò)了起步價(jià)里程才開始計(jì)數(shù)，因?yàn)槊恳粋€(gè)單位里程是一次脈沖，而芯片又是每一次脈沖才記一次數(shù)，所以應(yīng)用觸發(fā)器的存儲(chǔ)功能來(lái)使前幾次脈沖無(wú)法傳至芯片。要求3：里程單價(jià)可以設(shè)置。運(yùn)用比例乘法器，可以實(shí)現(xiàn)脈沖的改變。比如用CC4527比例乘法器，輸入一個(gè)BCD數(shù)，其輸出的脈沖為輸入脈沖的BCD的十分之一倍。比如速度傳感器的每個(gè)脈沖為1km，單價(jià)為2元，那么就輸入20的BCD數(shù)，那么比例乘法器就會(huì)輸出一個(gè)2倍速度傳感器脈沖的脈沖信號(hào)，以此脈沖作為后面電路的時(shí)鐘信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)單價(jià)2元。其他單價(jià)以此類

3、推，但是由于仿真軟件中沒(méi)有找到比例乘法器，所以仿真中沒(méi)有單價(jià)設(shè)置這一項(xiàng)。要求4：可以對(duì)總價(jià)格進(jìn)行復(fù)位，從而為下次計(jì)費(fèi)做好準(zhǔn)備。運(yùn)用74LS160的置數(shù)功能，重新對(duì)其進(jìn)行置數(shù)即可實(shí)現(xiàn)下次重新開始計(jì)費(fèi)。三、 具體電路時(shí)序邏輯：左下角U1為里程脈沖發(fā)生器，經(jīng)過(guò)N個(gè)D鎖存器的延時(shí)，才可以傳至上面的74LS160芯片，芯片開始計(jì)數(shù)，顯示在右上方的兩位顯示器上，即計(jì)程車的價(jià)錢。電路中有兩個(gè)單刀單置開關(guān)，上面的S1和下面的S2。S1的作用為每次重新搭載乘客后的清零和重新顯示起步價(jià)，S2的功能為開啟里程傳感器，為計(jì)程車進(jìn)行計(jì)價(jià)。下面對(duì)電路各個(gè)部分進(jìn)行解釋：1.計(jì)數(shù)部分：用N塊74LS160芯片，即可顯示N位十

4、進(jìn)制數(shù)，本次仿真以2位為例，也就是只可以顯示0-99元的價(jià)格。上圖七段顯示管U5為十位，U3為個(gè)位。如圖通過(guò)開關(guān)S5進(jìn)行起步價(jià)設(shè)置控制，芯片有CR和LD引腳，CR為1，LD為0時(shí)可以進(jìn)行置數(shù)，入上圖，設(shè)置起步價(jià)為5元。由于當(dāng)有脈沖時(shí)候，才會(huì)執(zhí)行置數(shù)功能，而又不能和里程傳感器用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，所以單獨(dú)設(shè)置了一個(gè)信號(hào)源，通過(guò)S1開關(guān)，既控制LD電位，又通過(guò)與門或門非門作為選擇開關(guān)控制U16信號(hào)源的信號(hào)是否輸入芯片。當(dāng)開關(guān)斷開，LD電位為0，U16信號(hào)導(dǎo)通到U2芯片，執(zhí)行置數(shù)功能。當(dāng)S1開關(guān)閉合，CR和LD電位都為1，以里程脈沖作為時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行計(jì)數(shù)功能，從預(yù)制的數(shù)字開始計(jì)數(shù)。第二片74LS160位十

5、位，由于個(gè)位數(shù)每計(jì)到9，RCO端輸出1，所以以RCO端作為U4芯片的時(shí)鐘信號(hào)，個(gè)位每進(jìn)行一次循環(huán)，向十位進(jìn)1由于我們希望的是每到0向十位進(jìn)1，那么就使用一個(gè)D觸發(fā)器，可以延遲一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)再使進(jìn)位傳至U4，由此可以每到0十位增加1。由于重新搭載乘客時(shí)十位不需要置數(shù)，而需要清零，所以撥動(dòng)S1時(shí)，CR端輸入為0，可以清零。2.脈沖延遲部分U1位里程傳感器，可產(chǎn)生脈沖，之前說(shuō)過(guò)，由于仿真中沒(méi)有找到比例乘法器，所以無(wú)法設(shè)置單價(jià)。假設(shè)起步價(jià)為N，那么則需要N+1塊D觸發(fā)器來(lái)延遲里程脈沖。仿真中起步價(jià)設(shè)置為5，那么則需6塊D觸發(fā)器。將第一塊觸發(fā)器的D端與高電位1相連，后面的觸發(fā)器D端都與前一個(gè)的Q相連，于是

6、里程傳感器的每一次脈沖，都會(huì)使6個(gè)觸發(fā)器中的高電位1向后傳導(dǎo)一次，經(jīng)過(guò)6次脈沖，傳6次后最后一塊觸發(fā)器的Q傳出1，穿入與門U8A，則與門的輸出和另一個(gè)輸入端相同，即里程脈沖，即可將里程脈沖輸入到上面解釋的計(jì)數(shù)電路中，開始進(jìn)行起步價(jià)之后的計(jì)數(shù)。上圖中的顯示管沒(méi)有作用，只是在仿真時(shí)作為里程脈沖輸入個(gè)數(shù)的參考。過(guò)程中可以看出，經(jīng)過(guò)6個(gè)脈沖后價(jià)格顯示部分才開始繼續(xù)往上計(jì)數(shù)，所以這個(gè)設(shè)計(jì)是正確的。四、 設(shè)計(jì)的不足1. 首先是單價(jià)設(shè)置方面，由于沒(méi)有找到比例乘法器，所以沒(méi)有單價(jià)設(shè)置功能。2. 電路中起步價(jià)的設(shè)計(jì)，是用起步價(jià)設(shè)置出對(duì)應(yīng)數(shù)量的D鎖存器，才能達(dá)到延遲的目的。理論上只要放置足夠數(shù)量的鎖存器，再配合置數(shù)開關(guān)使用，通過(guò)列真值表，使用邏輯門電路，一定可以實(shí)現(xiàn)控制對(duì)應(yīng)起步價(jià)個(gè)數(shù)的觸發(fā)器數(shù)量的使用，但是由于比較繁瑣，所以在仿真中也沒(méi)有設(shè)計(jì)，只是使用了確定的起步價(jià)，但是重在表達(dá)思想。應(yīng)該會(huì)有比使用D觸發(fā)器更簡(jiǎn)單更有效的起步價(jià)脈沖延遲方法，但是沒(méi)有想到。3. 本組設(shè)計(jì)，只將價(jià)格設(shè)計(jì)到了個(gè)位數(shù)，如果算入小數(shù)也是可以實(shí)現(xiàn)的，但是需要增加芯片數(shù)量，使得電路繁瑣，所以沒(méi)有設(shè)置小數(shù)。五、 結(jié)論 電路中使用了大量的門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯功能，看起來(lái)比較繁瑣，而且還存在第四部分列舉出的不足之