數(shù)字電路模擬電路課程設(shè)計出租車計價器

1、數(shù)電課程設(shè)計 題目：出租車計價器學(xué)生姓名：趙婷學(xué) 號：院 （系）：理學(xué)院 專 業(yè)： 信息與計算科學(xué) 指導(dǎo)教師： 陳敏歌2011 年 6月7日目錄一、設(shè)計目的及要求二、使用元件三、計價指示四、總體設(shè)計方案1、里程計數(shù)及顯示2、計價電路3、秒信號發(fā)生器及等候計時電路4、里程計數(shù)顯示單元5、清零復(fù)位6、時間等候計數(shù)7、復(fù)位、秒信號、侯時信號五、計價電路部分六、總體電路設(shè)計七、設(shè)計心得八、參考文獻(xiàn)一設(shè)計目的及要求這個系統(tǒng)的主要功能是：1.汽車隨著行駛里程的增加，計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到3公里時計費數(shù)字顯示開始從起步價5元增加。到達(dá)目底地，便可按顯示的數(shù)字收費。2.計時功能，當(dāng)計

2、程車到達(dá)某地需要在那里等候時，只要按一下“計時”鍵，每等候一定時間，計費顯示就增加一個該收的等候費用。當(dāng)汽車?yán)^續(xù)行駛時，停止計算等候費，繼續(xù)增加里程計費。二使用元件1 NET系列數(shù)字電子技術(shù)實驗系統(tǒng)2 直流穩(wěn)壓電源3 集成電路：74LS74、74LS83、74LS244、74LS290、4060、 4518 及門電路4 顯示：CL0025 數(shù)據(jù)開關(guān)、按鈕、阻容元件若干三 計價指標(biāo)1.按啟動鍵后開始計費。2.起步價為6元，起步價內(nèi)行駛里程為3公里。3.起步價3公里之后，正常行駛速度下每公里2元，小于0.1元不計費。4.起步價3公里之后,當(dāng)行駛速度等于或者小于120米/分鐘時，不再按距離計費改為按

3、時間計費，每10秒0.1元，小于10秒不計費。5.起步價（3公里）內(nèi)只按距離計費，不按時間計費。6.按下客鍵后，計價器計費停止，顯示總計的車費。7.關(guān)閉啟動鍵后，計價器清零，顯示全零。下圖為計程車計價器控制電路整體框圖。計程車計價器控制電路框圖:譯碼顯示計價器控制電路框圖顯示譯碼顯示譯碼加法器里程單價等候時間到否？大于基本里程嗎？y清零候時Y1起步價里程計數(shù)器計程車傳感信號 候時起動 圖1計程車計價器控制電路框圖如圖2所示為出租車計價器控制電路框圖圖2 出租車計價器控制電路框圖四總體設(shè)計方案1里程計數(shù)及顯示在計程車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號”。設(shè)汽車每走10米發(fā)一個脈沖，到1公里

4、時發(fā)100個脈沖，所以對里程計數(shù)要設(shè)計一個模100計數(shù)器，如下圖所示。圖3 模100計數(shù)器里程的計數(shù)顯示，則用十進制計數(shù)，譯碼顯示即可，計數(shù)器采用74LS290，顯示可用譯碼、驅(qū)動，顯示三合一器件CL002或共陰、共陽顯示組件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。圖4 里程計數(shù)、譯碼、顯示 圖5 里程計數(shù)電路圖2計價電路該電路由兩部分組成，一是里程計價：在起價公里以內(nèi)（如3公里內(nèi)），按起步價算；若超過起價公里，則每走一公里，計價器則加上每公里的單價款。二是等候計價；汽車運行時，自動關(guān)斷計時等待，而當(dāng)要等候計數(shù)時，需要手動按動“等侯”計費開關(guān)，進行計時，時間

5、到（如10分鐘），則輸出1公里的脈沖，相當(dāng)于里程增加了1公里，數(shù)字顯示均為十進制數(shù)。因此，加法也要以BCD碼相加。一位BCD碼相加的電路如圖6所示，當(dāng)二位二進制BCD碼數(shù)字相加超過數(shù)值9時，有進位輸出。圖6 一位8421BCD碼加法器里程判別電路如圖7所示。當(dāng)所設(shè)置的起價公里數(shù)到時，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。圖7中為3公里時觸發(fā)器動作。圖7 里程判別電路3. 秒信號發(fā)生器及等候計時電路秒信號可用32768Hz石英晶體振蕩經(jīng)CD4060分頻后獲得。簡易的可用555定時器近似獲得。我們采用14位同步二進制計數(shù)器和振蕩器4060，外接石英晶體實現(xiàn)振蕩與分頻功能，可以輸出2Hz的信號，在經(jīng)過二分頻就可以得到1Hz

6、（T=1s）的脈沖信號。14位同步二進制計數(shù)器和振蕩器4060由兩部分組成，一部分是14級分頻器，分頻系數(shù)為1616384，從Q4Q14端輸出；另一部分是振蕩器電路，通過外接電阻和電容構(gòu)成RC振蕩器，或外接石英構(gòu)成晶體振蕩器。圖如圖8所示，功能表見表1。由功能表可知，CLR為復(fù)位端，高電平時計數(shù)器清零，低電平時，執(zhí)行計數(shù)器功能。輸入輸入 計數(shù)器功能 CKI CLR01 000保持X 0 1 加計數(shù) 清除 表 1 4060功能表我們可以用4060的Q4端得到的2Hz的脈沖信號進入有4518構(gòu)成的二分頻器，在輸出端Q0上就可以得到1Hz的脈沖信號。功能表如表2。電路如圖8所示。 輸入輸出CP CR

7、 EN功能 0 1加計數(shù)0 0 1加計數(shù) 0 XX 0 0 01 0 保持X 1 X復(fù)位表2 4518功能表侯時計數(shù)器每10分鐘輸出一個脈沖，個位秒計數(shù)器為60進制，分計數(shù)器為十進制，這就組成了600進制計數(shù)器。 圖8 4046和4518構(gòu)成的二分頻器4. 里程計數(shù)顯示單元計程車起動后，每前進10米，發(fā)一個脈沖，通過IC19與門（74LS08），輸入到IC4CP0端進行計數(shù)，IC4、IC5（74LS290）為模100計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)器計滿1Km（100*10），在IC5的Q3輸出一個脈沖，使IC6計數(shù)，顯示器就顯示1公里。IC6、IC7、IC8為三位十進制計數(shù)器，計程（數(shù)）最大范圍為999。計程

8、車計價（程）時，開關(guān)K合上（打在位置2上）5. 清零復(fù)位清零復(fù)位后，要使各計數(shù)均清0，顯示器中僅有單價和起步價顯示外，其余均顯示為0。汽車啟動后，里程顯示開始計數(shù)。當(dāng)汽車等候時，等候時間開始顯示。運行計數(shù)和等候計數(shù)二者不同時計數(shù)工作。計程車計價器總圖分別由里程計數(shù)單元、侯時計數(shù)單元、起步價、單價預(yù)置開關(guān)、加法器、顯示及控制觸發(fā)器等部分組成。6. 時間等候計數(shù)IC3、IC2、IC1為時間等候計數(shù)器。當(dāng)計程車在等候時，司機按一下“侯時”鍵，IC9被置成1，觸發(fā)器Q端輸出1信號，使4046定時振蕩，輸出1Hz的脈沖到IC1、IC2、進行60秒計數(shù)，IC3為十進制計數(shù)器。當(dāng)計滿10分鐘，輸出一個脈沖，

9、CP10到IC18或門，給里程計數(shù)器計數(shù)，即等候10分鐘，相當(dāng)于行程1公里。若等候5分鐘時，汽車恢復(fù)行駛，這時，汽車運行輸出的脈沖，使IC9翻轉(zhuǎn)（Q=0），計時停止而轉(zhuǎn)入計程。這樣，二者不會重復(fù)計數(shù)，實現(xiàn)正確，合理的收費。7.復(fù)位、秒信號、侯時信號復(fù)位按鈕按下后，所有計數(shù)器、寄存器清0，里程計價顯示時全為0。而當(dāng)復(fù)位按鈕抬起后，計價器則顯示起步價數(shù)值（里程單價顯示不受復(fù)位信號控制）。侯時“鍵”按下，IC9的Q=1，脈沖秒信號產(chǎn)生，使計時電計數(shù)。脈沖秒信號由4046定時電路產(chǎn)生。五計價電路部分設(shè)計單價按最小單位元計，允許有小數(shù)點后一位，即以角計但總價按整元計，最高價為999元。所用元件原理說明：

10、(1)74LS244起緩存作用，可將起步價預(yù)置直接顯示到計價器又能將此信息存儲起來。(2)74LS273為八D觸發(fā)器：當(dāng)R端為“1”時正常工作，當(dāng)脈沖信號輸入（行程超過1km，或等待時間超過600s時），芯片工作將D處信號輸入，通過觸發(fā)器作用Q的n+1次方為D，將信號從Q端輸入。（3)與門：在計價器中十位的七段數(shù)碼管中引出的與門實現(xiàn)當(dāng)位到達(dá)九時再從BCD碼加法器中再輸入一個信號時即到達(dá)1010時從與門輸出信號“1”。(4)一位BCD碼加法器：可將小數(shù)點后按角計的部分累加，到滿一元后從CO端向二位BCD碼加法器的C1端輸入進位 從而實現(xiàn)總價而不出現(xiàn)“角”。又滿足單位中對角的累加實現(xiàn)總價的合理性。

11、(5)2位BCD碼加法計數(shù)器：從八D觸發(fā)器輸出的信號引入BCD碼加法器的A端，從里程單價預(yù)制的信息輸入B端通過BCD碼加法器作用將兩者的BCD碼相加，從S端輸出，并將其引入計價器上與原來的數(shù)字相加而顯示總價。C1端為接受低位相高位的進位端。如圖： 圖9 兩位BCD碼加法器電路圖(6)74LS290：74LS290為10進制計數(shù)器，當(dāng)其R0=R1=R2=R1=0時實現(xiàn)其功能。此時將與門輸出端所有的信號輸入其CP脈沖端，使之每米一個脈沖就在其輸出端變化一位，并將其輸出端引入七段數(shù)碼管，從而實現(xiàn)最高價位999的 功能。六.總體電路設(shè)計出租車計價器分別由里程計數(shù)單元，候時計數(shù)單元，起步價，單價預(yù)置開關(guān)

12、，加法器，顯示及控制觸發(fā)器等部分組成，如圖七設(shè)計心得通過此次課程設(shè)計讓我能夠親身參于電子產(chǎn)品的設(shè)計，使我更加深深地體會到：現(xiàn)代的社會是信息的社會，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)代社會發(fā)展方向的電腦以及幾乎每個同學(xué)都擁有的收音機等等無不說明電子產(chǎn)品的重要性。作為一名大學(xué)生，我認(rèn)識到我不僅要學(xué)好課本上的知識，還要學(xué)會將所學(xué)到的知識聯(lián)系并應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，做到理論聯(lián)系實際。經(jīng)過兩個星期的設(shè)計過程，我學(xué)到了很多東西，對一年以來所學(xué)過的電子方面的知識也重新學(xué)習(xí)了一遍，也對自己在數(shù)字電子方面的能力有了更客觀的評價，在這次設(shè)計過程中，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，對各種電子類設(shè)計的計算機輔助手段有了更深一步的接觸，學(xué)會了一些EDA軟件如PROTEL及EWB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，同時也使我增加了對電子方面知識的興趣，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。八參考文獻(xiàn)1.曹漢房編著.數(shù)字技術(shù)教程.北京:電子工業(yè)出版社,19952.丁康源編著.數(shù)字集成電子技術(shù)教程.北京:高