課程設(shè)計出租車計費器

1、電子技術(shù)課程設(shè)計報告題目： 基于 Multisum的出租車計價器課程設(shè)計學(xué)生姓名 ： 李少華學(xué)生學(xué)號 ： 1314050317年級：13級專業(yè)： 電氣工程及其自動化班級： 3班指導(dǎo)教師 ： 聶文艷機(jī)械與電氣工程學(xué)院制2015年3月簡單出租車計費器目錄一設(shè)計任務(wù).31.1設(shè)計目的和意義 . .31.1.1目的 .31.1.2意義 .41.2初始參數(shù)和要求 . .41.2.174LS160計數(shù)器的簡介 .41.2.274LS85比較器的簡介 .41.2.374LS283加法器的簡介 .41.2.4初始要求 . .41.2.5所用軟件工具 . .4二 系統(tǒng)設(shè)計.52.1系統(tǒng)工作原理 . .52.2器

2、件選擇 .62.2.174LS160計數(shù)器的功能 .62.2.274LS283加法器組成預(yù)置數(shù)計數(shù)器 .72.2.374LS85 比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu) .82.2.4設(shè)計所需的器件歸納 . .92.3電路設(shè)計 . .92.3.1路程的計數(shù)及顯示 . .92.3.2路程與預(yù)設(shè)值的比較 . .102.3.3加法器的預(yù)置 . .102.3.4電路整體的整合 . .112.4電路仿真測試 .112.4.1路程計數(shù)及顯示 . .112.4.2系統(tǒng)整體電路運行及車費的顯示 . .132.4.3仿真結(jié)論 . .13三 總結(jié).143.1結(jié)論 . .143.2優(yōu)點與不足 . .143.3心得與體會 .14參考

3、文獻(xiàn) .151簡單出租車計費器基于 Multisum 的出租車計價器課程設(shè)計學(xué)生：李少華指導(dǎo)教師：聶文艷機(jī)械與電氣工程學(xué)院：電氣工程及其自動化一設(shè)計任務(wù)1.1 設(shè)計目的和意義目的1. 能構(gòu)實現(xiàn)計程功能2. 實現(xiàn)計費功能，計費標(biāo)準(zhǔn)為：按行駛里程收費， 起步費為 6.0 元，并在車行 3 公里后再按 2.0 元 /公里，最高計費為 99.9 元，車停止不計費，能將車費顯示出來。意義在我們是生活中， 乘坐出租車是再常見不過的了， 因此人們對出租車計費問題也是非常的敏感的。 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(zhǔn)確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票

4、資料打印 、卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能。因此出租車計費器在我們的生活中也是很重要的。1.2 初始參數(shù)和要求計數(shù)器的簡介74LS160 是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。比較器的簡介74LS85 比較器是一個 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，則以后各位大小對結(jié)果沒有影響。如果 4 位比較都相等， 則再看級聯(lián)信號輸入。 級聯(lián)輸入信號是由低位比較器的輸2簡單

5、出租車計費器出而來。加法器的簡介74LS 加法器是 4 為超前進(jìn)位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。初始要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)初始設(shè)定，起步費為6.0 元，并在車行3 公里后再按 2.0 元/公里計算，車停止不計費，能將路程及車費顯示出來。所用軟件工具本次設(shè)計主要使用了Multisim10 進(jìn)行電路的設(shè)計與仿真。Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡稱 IIT 公司 ) 推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程

6、師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。 Multisim提煉了SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE 技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過 Multisim 和虛擬儀器技術(shù)， PCB 設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。如圖1 所示。簡單出租車計費器圖 1 Multisim的應(yīng)用NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim ，您可以立即創(chuàng)建具有

7、完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE 模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和 SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。二 系統(tǒng)設(shè)計2.1 系統(tǒng)工作原理本設(shè)計方案系統(tǒng)的總體工作原理如圖 2 所示。按行駛里程收費， 起步費為 6.0 元，并在車行 3 公里后再按 2.0 元/公里，最高計費為 99.9 元，車停止不計費，將路程及車費顯示出來。路程的計算來自于車輪給予的脈沖， 車啟動后計費器開始工作。 本設(shè)計方案為

8、設(shè)定每米車輪給路程計數(shù)器一個脈沖， 并通過顯示器把路程顯示出來， 同時把路程與預(yù)置的 3 公里進(jìn)行比較， 當(dāng)路程小于等于 3 公里時，車費顯示為 6 元。當(dāng)路程大于 3 公里且接收到 50 米脈沖時，計費器加一毛錢。當(dāng)加夠一塊錢時，計數(shù)器進(jìn)位，與預(yù)置為 6 元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元，進(jìn)位，使十元的計數(shù)器工作，計數(shù)。本設(shè)計方案，顯示的最高車費為 99.9 元。4簡單出租車計費器路程脈沖計數(shù)顯示路程與 3 公里比較50 米脈沖大于3公里時十進(jìn)制計數(shù)器，每來進(jìn)位進(jìn)位一個脈沖，加一毛錢計數(shù)器及預(yù)置計數(shù)器6 元的加法器顯示多少毛錢顯示多少元錢顯示多少十元圖 2、工作原理圖本設(shè)計方案的系統(tǒng)主要電路圖

9、如圖3 所示。兩個脈沖發(fā)生器均為由車輪傳來的并經(jīng)過計數(shù)器計數(shù)的脈沖。且此圖只顯示車費。5簡單出租車計費器圖 3、系統(tǒng)主要電路圖2.2器件選擇計數(shù)器的功能圖 4、 74LS160 芯片圖74LS160 是一個具有異步清零、 同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計數(shù)器，共有54/74160 和 54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。74LS160 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。74LS160 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE 為低電平時，在CP 上升沿作6簡單出租車計費器用下，輸出端 Q0-Q3 與數(shù)據(jù)輸入端 P0-P3 一致。對于 5

10、4/74160，當(dāng) 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(yīng)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(dāng) 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(guān)。74LS160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，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 54/74LS

11、160，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。選擇 74LS160主要用于接受脈沖， 計算路程，及用其進(jìn)位輸出使控制車費的計數(shù)器工作進(jìn)行計費。加法器組成預(yù)置數(shù)計數(shù)器圖 5、 74LS283 芯片圖7簡單出租車計費器圖 6、 74LS283 結(jié)構(gòu)圖74LS283加法器是 4 為超前進(jìn)位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。在本設(shè)計中，先使加法器A 端設(shè)為 6，B 端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。而在本設(shè)計方案中，用上一級傳來的進(jìn)位，用計數(shù)器輸出，與6 相加，這樣就可以使輸出數(shù)是從 6 到 9，后又可從 0 到 9 循環(huán)。比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)74LS85 比較

12、器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如圖7 所示，其功能表如圖8 所示。8簡單出租車計費器圖 7、74LS85 結(jié)構(gòu)圖圖 8、74LS85 功能表74LS85 比較器是一個 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，則以后各位大小對結(jié)果沒有影響。如果 4 位比較都相等，則再看級聯(lián)信號輸入。級聯(lián)輸入信號是由低位比較器的輸出而來設(shè)計所需的器件歸納表 1 所需的器件序號器件型號數(shù)量1計數(shù)器74LS16062加法器74LS28313比較器74LS28314與非門74LS0015與門74LS0816非

13、門74LS0417七段數(shù)碼顯示器DCD-HEX38時鐘電壓源29簡單出租車計費器2.3 電路設(shè)計按照設(shè)計原理圖來一步步分模塊進(jìn)行設(shè)計，然后綜合。路程的計數(shù)及顯示設(shè)函數(shù)發(fā)生器為車輪每米所傳來的信號，則即可用74LS160對其進(jìn)行計數(shù)。下圖圖 9 僅為百米的計數(shù)器。圖 9、 0099 的計數(shù)器電路圖路程的計數(shù)與顯示即可從這個方法得出，有時路程遠(yuǎn)了， 其實也就不用計數(shù)器了，一般都是兩人直接商量車費價格了，所以說，路程顯示不一定要很大，10公里就差不多了。路程與預(yù)設(shè)值的比較電路如圖 10 所示，設(shè)函數(shù)發(fā)生器1 為車輪直接傳來的脈沖信號， 函數(shù)發(fā)生器 2 為通過計數(shù)器計數(shù)完的總路程脈沖信號。預(yù)設(shè)比較器一

14、端為 3，與傳來的信號相比較，當(dāng)小于或等于 3 公里時，比較器輸出為 0，即此段時間車費顯示為 6 元。當(dāng)傳來脈沖信號大于 3 公里且上面的計數(shù)器計數(shù)到 50 米后，通過與門輸出高電平，使下一個計數(shù)器開始計數(shù)，10簡單出租車計費器12圖 10、比較器的應(yīng)用加法器的預(yù)置使加法器 A1A4 端預(yù)置為 6，B1B4 端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。而在本設(shè)計方案中，用上一級傳來的進(jìn)位，用計數(shù)器接受并輸出到加法器，使其與 6 相加，這樣就可以使輸出數(shù)不會突變，而是在6 的基礎(chǔ)上循環(huán)。11簡單出租車計費器圖 11、加法器的預(yù)置電路整體的整合經(jīng)過前面的設(shè)計后， 可以說各部分的功能也已基本實現(xiàn)， 接著的應(yīng)把各部

15、分的電路整合起來，整合后的系統(tǒng)電路圖如圖 3 所示。2.4電路仿真測試路程計數(shù)及顯示圖 12、路程計數(shù)電路12簡單出租車計費器系統(tǒng)整體電路運行及車費的顯示圖 13、綜合電路仿真結(jié)論經(jīng)過路程計數(shù)的顯示與車費計費的顯示表明，該設(shè)計基本符合設(shè)計要求， 實現(xiàn)了計費器的計程功能與計費功能。13簡單出租車計費器三 總結(jié)3.1 結(jié)論1. 設(shè)計原理明了，設(shè)計步驟清晰，設(shè)計電路基本達(dá)到設(shè)計的要求；2. 這次的課程設(shè)計使我對所學(xué)的數(shù)電知識起到了加深和鞏固的作用， 也使我有的了搭建和調(diào)試實驗電路的能力；3. 鍛煉了我主動學(xué)習(xí)的能力、 與他人合作的能力， 及從各種渠道獲得一定的資料共同加以學(xué)習(xí)研究，提高了個人的綜合動

16、手能力。4. 使我對 Multisim10 有了更深入的了解。3.2 優(yōu)點與不足優(yōu)點：該計費器實現(xiàn)了預(yù)置參數(shù)自動計費、自動計程。不足：電路有點過于復(fù)雜，所用器件多， 導(dǎo)致在總的電路圖中沒有能把路程顯示部分畫出來。3.3心得與體會經(jīng)過這次課程設(shè)計使我學(xué)會了很多，也成熟了許多。在這此設(shè)計之前， 其實我并沒有真正的接觸過電子類的課程設(shè)計。 剛到手的時候，想著應(yīng)該不難吧。但等到動手畫電路圖的時候感覺不知從何入手， 感覺有點亂，有點慌。經(jīng)過多處搜索和多方建議，終于把一個小電路畫出來了，可是一次模擬不出電路就覺得很失望。 但是在同學(xué)們和老師的鼓勵下， 我慢慢地調(diào)整了心態(tài)，慢慢的做。俗話說得好， “萬事開頭難”。14簡單出租車計費器此次的課程設(shè)計， 讓我懂得了實踐的重要性，即使課本知識掌握的很好，如果不經(jīng)常應(yīng)用，也只是一些支離破碎的知識，與實際還是有一定的差距的，而課本知識的運用而實際動手能力很差，理論與實踐結(jié)合不起來，學(xué)得再好也沒用。這次課程設(shè)計恰好是將課本知識的鞏固與綜合運用結(jié)合起來， 再加上實際動手能力的培養(yǎng)三者結(jié)合起來，讓我們做到真正的學(xué)以致用。這次設(shè)計讓我明白了一個道理， 再做任何事情之前，不管它難不難，都應(yīng)把態(tài)度擺好，都要認(rèn)真地去