基于Multisim的出租車計價器設(shè)計課程設(shè)計報告

1、沮南呼昊學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計報告目：基于Multisim 的出租車計價器設(shè)計學(xué)生學(xué)號：1314050317年 級：13級專 業(yè)：電氣工程及其白動化 指導(dǎo)教師:機械與電氣工程學(xué)院制2015年3月基于Multisum的出租車計價器課程設(shè)計學(xué)生：李少華指導(dǎo)教師：聶文艷機械與電氣工程學(xué)院 電氣工程及其自動化1.1 設(shè)計目的和意義1.1.1 目的1 .能構(gòu)實現(xiàn)計程功能2 .實現(xiàn)計費功能，計費標準為：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。1.1.2 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

2、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，計費準確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票資料打印、I C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1.2.1 74LS160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。1.2.2 74LS85 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，逐位進行。若最高位 已比較出大小，則以后各位大小

3、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。1.2.3 74LS283加法器的簡介74LS加法器是4為超前進位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。1.2.4 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。1.2.5 所用軟件工具本次設(shè)計主要使用了 MultisimIO進行電路的設(shè)計與仿真。Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（ Interactive Image

4、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。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。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 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)，PC暇計工程師和電子學(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。Mult

5、isim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。憑借 NI Multisim ,您可以 立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPIC弗析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進行的迅速驗證， 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。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 1所示。按行駛里程U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

6、，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)器進位，與預(yù)置為6元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元，進位，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元圖1工作原理圖本設(shè)計方案的系統(tǒng)主要電路圖如圖 2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D二7iLS08D 74LS0

7、4D圖2系統(tǒng)主要電路圖2.2 器件選擇2.2.1 74LS160計數(shù)器的功能產(chǎn)| 15_11 12 13 14 8+¥cc Oc QB QC QB QA GND74LS160CpCrLDPTDCBA1 O O-219T10 6S43圖3 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上升沿作用下， 輸出端Q0

8、-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對于54/74160,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無止匕種限制。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有超前進位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進位輸出端（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54/7

9、4LS160,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。選才¥ 74LS160主要用于接受脈沖，計算路程，及用其進位輸出使控制車費的計數(shù)器 工作進行計費。2.2.2 74LS283加法器組成預(yù)置數(shù)計數(shù)器I I I I I I I I Ia學(xué)m加和74LS2831 I圖4 74LS283芯片圖74LS283加法器是4為超前進位加法器，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)。c42B

10、1B圖5 74LS283結(jié)構(gòu)圖1.1.3 74LS85比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)74LS85比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如圖6所示，其功能表如表1所示A>BA=B圖6 74LS85結(jié)構(gòu)圖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。輸入輸出A3 B3A2 B2A1 B1A。B0IA>BIA<BIA=BFA>BFA<BFA=BA3)

11、B3XXXXXXHLLA3VB3XXXXXXLHLA3=B3A2> B2XXXXXHLLA3=B3A2vB2XXXXXLHLA3=B3A2=B2A1> B1XXXXHLLA3=B3A2=B2A1<B1XXXXLHLA3=B3A2=B2A1=B1A。）B。XXXHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0<B。XXXLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B。HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1Ao=B。LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1AO=B。XXHLLHA3=B3A2=B2A1=B1Ao=B。HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1Ao=B。LLLHH

12、L1.1.4 設(shè)計所需的器件歸納在舁 廳p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非門74LS0417七段數(shù)碼顯示器DCD-HEX38時鐘電壓源22.3 電路設(shè)計按照設(shè)計原理圖來一步步分模塊進行設(shè)計，然后綜合。2.3.1 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對其進行計數(shù)。下圖圖7僅為百米的計數(shù)器圖7 00 99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

13、差不多 了。2.3.2 路程與預(yù)設(shè)值的比較電路如圖9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)。,：布 tldtZ5圖8比較器的應(yīng)用圖9加法器的預(yù)置而在本設(shè)計方案 相加，這樣就可以2.3.3 加法器的預(yù)置使加法器乂一A端預(yù)置為6, BR端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。中，用上一級傳來的進位，用計數(shù)器接受并輸出到加法器，使其與6使輸出數(shù)不會突

14、變，而是在6的基礎(chǔ)上循環(huán)。2.3.4 路程計數(shù)及顯示圖11綜合電路圖10路程計數(shù)電路2.4 系統(tǒng)整體電路運行及車費的顯示IJ5VCCDCD HEXDCO_bEXc37UVA74LS2S30SOODDCD FEKVCC 74LS860074LS16QCHi74LSieiD1974LSCSD 74LS04DVEC5V1kHz SYivcg74LS1607JLS16CH74LS1C0NVCC上HLWieo口 6XSC1VCC"sv2.4.1 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。3.1結(jié)論1 .設(shè)計原理明了，設(shè)計步驟清晰

15、，設(shè)計電路基本達到設(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手能力。4 .使我對MultisimIO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

16、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C 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, 開萬事開頭難”。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

17、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，都要認真地去對待，這樣就不會慌，不會忙手忙腳的，到最后才不會后悔！在以后 的畢業(yè)設(shè)計甚至在以后的工作中，它起到了很重要的作用。人的一生，不是沒有意義的 事，就不去做了。很多事，都是在做完之后，才會覺得有沒有意義，才會知道有沒有收 獲！我在這次設(shè)計中得到的寶貴經(jīng)驗，就是我的收獲！參考文獻1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分M.武漢:華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編.2014.2吳正大.信號與線性系統(tǒng)分析M.北京：高等教育出版社， 2014.3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分M.武漢：華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編.2014.4吳立新.實用電子技術(shù)手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2004.5黃永定.電子實驗綜合實訓(xùn)教程M.北京：機械工業(yè)出版社，2004.6李發(fā)海，朱東起.電機學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，2013.閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，1998.8沈尚賢.電子技術(shù)導(dǎo)論M.北京：高等教育出版社，1985 .9李士雄，丁康源主編.數(shù)字集成電子技術(shù)教程M.北京：高等教育出版社，1993.10曹漢房，陳亞奎.數(shù)字技術(shù)教程M.北京：電子工業(yè)出版社，1995.11彭容修