出租車里程計價表

1、數字邏輯課程設計課題名稱出租車里程計價表班級姓名指導教師日期引 言汽車計價器是乘客與司機雙方的交易準則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標志，是出租 車中最重要的工具。它關系著交易雙方的利益。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租 車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計價器的研究也是十分有一個應用價 值的。針對仿真，用 EWB可以輕易而舉的實現。避免了機械開關帶來的不穩(wěn)定因素。我們此 次的設計就是運用 EWB隨著生活水平的提高，人們已不再滿足于衣食住的享受，出行的舒適已受到越來越多 人的關注。于是，出租車行業(yè)以低價高質的服務給人們帶來了出行的享受。但是總存在著 買賣糾紛困擾著行業(yè)的發(fā)展。而在出

2、租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法就是改良計價 器。用更加精良的計價器來為乘客提供更加方便快捷的服務?，F在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術的發(fā)展已成定局。 而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加 速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。 目 錄第一章概論<)分1.1 方案的論證和選擇1.2加法器的介紹及其十進制系數乘法器<)1.3設 計 方 案 及 其 原 理<)1.4總電路圖第二章 單元電路設計與分析2.1部分部件及其原理 <)2.2秒信號發(fā)生器及等候計時電路 (>

3、2.3七段顯示譯碼管 74LS48 <)2.4數碼管 <)第三章 EWB(MultiSim> 軟件簡單介紹3.1 EWB的概述 (>3.2 EWB的仿真方法 (>結語致謝參考文獻附錄基本要求1 、設計秒信號 0.1 分信號脈沖產生器2、選用十進制系數乘法器3、設計四級BCD碼計數、譯碼和顯示器4、選用產生行駛里程信號的繼電器作為脈沖產生電路5、 根據乘法器輸入系數a、 b、 c、 d 設計撥碼開關電路用來改變里程單價中文摘要本設計主要介紹了基于電子工作平臺 Electro nicsWorkbe nch (EWB>(現稱 為MultiSim> 出租車計價

4、器控制電路的設計。整個自動控制系統(tǒng)由四個主要電路構成：里程計 數及顯示、計價電路、基本里程判別電路、秒信號發(fā)生器<用 555多諧振蕩器實現)及等候計時電路和清零復位電路。以 Electronics Workbench (EWB> 軟件作為開發(fā)平臺 ,采用圖形 方式創(chuàng)建電路、構造電路、調用元器件和測試儀器，該工作平臺可以對電子元器件進行一 定程度的非線性仿真，不僅測試儀器的圖形與實物相似，而且測試結果與實際調試基本相 似。該設計不僅僅實現了顯示計程車計費的功能，其多功能表現在它可以顯示計程車累計走的總路程和里程單價。加法器是構成計算機內部算術運算器<ALU的基本單元，加法器的邏

5、輯功能是實現兩個二進制數的相加，因計算機內部的加、減、乘、除算術運算通常是 利用加法器來實關鍵詞：EWB軟件、555多諧振蕩器、非線性仿真、里程計數、加法器第一章、概論1.1、方案論證與比較通過比較，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級，但是因為實力限制所以我們選擇第一種數字電路，只要知道并不是因為他優(yōu)秀而選擇就好。采用數字電路控制。其原理方框圖如圖1 -1所示。采用傳感器件，輸出脈沖信號，經過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現計價，但是考慮到這種電路過于簡單，性能不夠穩(wěn)定，電路不夠實用。但是因為只是有限，只能選用此方案

6、。圖1-1數字電路方案1.2、加法器的介紹及其十進制系數乘法器：74LS160邏輯功能測試74LS160是中規(guī)模集成同步十進制加法計數器，具有異步清零和同步預置數的功能。使用74LS160通過置零法或置數法可以實現任意進制的計數器。先對74LS160的基本功能進行測試，并將計數器的工作狀態(tài)填入表中。異步清零：當=0 時，Q 0= Q1= Q2= Q3= 0。冋步預置：當一 =0時，在時鐘脈沖 CP上升沿作用下，Q 0= D0, Q1= D1, Q2 =D2, Q3 = D 3°鎖存：當使能端二 時，計數器禁止計數，為鎖存狀態(tài)。計數：當使能端 EP = ET= 1時，為計數狀態(tài)。74L

7、S160的邏輯功能表時鐘CP異步清除回同步置數回EPET工作狀態(tài)X0XXXT10XXX1101X11X0T111174LS160的應用1）用兩片74LS160和門電路構成 24進制計數器 用復位法），要求譯碼顯示，并顯 示數字為00 23的循環(huán)。1）接成并行進位型。設計電路并用數碼顯示驗證計數功能，記錄數碼顯示情況。2）接成串行進位型。設計電路并用數碼顯示驗證計數功能，記錄數碼顯示情況。<2) 74LS160 引腳圖Vcc C Qd Qi Qj Qj ET EL1.3、設計方案及其原理分析出租車自動計價器原理框圖如圖由傳感器里程單價電路 比例乘法計數譯碼顯示器組成器），振蕩器，分頻器，等

8、候時間單價電滯專比例乘法器）和或門圖1-2 74LS160引腳圖根據原理框圖，用中，小規(guī)模集成電路完成各個部分后所連接的總體出租車自動計價器電路圖。有上，中，下3部分，下面分析了電路圖中比較重要的部分。其實一共有分介紹如下：計數，譯碼，顯示電路 上）這部分電路由4片74LS160芯片構成串行計數器，用來計費，所計的費用是用4位十進制數經BCD譯碼器74LS48譯碼后由LED進行顯示。等候費用產生電路 中）首先由5G555構成多諧振蕩器產生秒信號P4,然后由計數器芯片 74LS160進行六分頻產生0.1分鐘的脈沖信號P5,也就是表示每10分鐘會產生100個P5脈沖。十分鐘單價電路由撥碼開關設置，

9、如設置0.25元，有兩級74LS160及J-K觸發(fā)器74LS112分別構成兩級BCD比例乘法器和單價相乘后，就以輸出脈沖個數計為等候時間的所收費用P5。公路行車費用產生電路 下）圖1.4中傳感器采用普通干簧繼電器，用環(huán)氧樹脂密封。汽車本省設置一套渦輪變速裝置，一般安裝在變速器后的軟軸接頭上，保證汽車每前進10m,渦輪邊緣的磁鐵從干簧繼電器旁經過一次，發(fā)出一個信號P4,為負脈沖，與非門 G2則產生一個P2正脈沖。行駛1km則產生100個P2脈沖，里程單價電路也由撥碼開關設置，如設置為0.45元，行駛里程信號P2和里程單價經兩級 74LS160及J-K觸發(fā)器74LS112構成的BCD比例乘法器相乘

10、后 便可得到每公里的收費信號P3也是以輸出的脈沖個數計算的。上述兩部分產生的費用一一脈沖P3，P5分別經或門送往計數、譯碼、顯示，就得到汽車行駛里程和停車等候時間的收費數。計算器的復位電路是由 Knc-2w1d單刀雙擲開關手動控制來完成的。圖1-3出租車自動計價器原理框圖1.4、設計方案及其原理分析：總電路圖7 8 30V O OO O OOO|啪乩YBAiU3774LS32D74LS160D74LS160D74LS160DJ1741 V 0 Vu74LS32D5074LS112D7400N100N00NL00NQD7400N74LSRSTDIS=SpaceTHRTRICONU41A10nF7

11、409N555_TIMER_RATED7,001CLKKey8384867420N32DLOAD CLRU61A7409NSpace Keynpace KeyCLK :GNDY A B YA B C 74LS333 444VABCD NEDvIE712川mV O OOO OO O74LS47D74LS160Dv o oo o OOOV O O OO OOO74LS47D74LS47D B074LS47DI5RCO15I60DJi!?J 47uFJ274LS160D52TI5I6I Tl 9； HKey = SpaceKey =SpaceVCC/CcGND3Y74LS32DC ABC C Q Q

12、 Q0RUT0RK DABCDN C C g3f|5|6| 0| j106VCCJ6074Key = Space>paceKey1A VC1B 41Y 4A2A 4Y12B 3卜.2Y 3牡GMD3Y7420N74LS32D12874LS160D09126AB C D1171163 4 5 670 9KeySpace93001SpaceKey.dYsyMALG 2 2 2 1 1 1Y B AY BA C I74LS00D74LS32D1009798L J13 L |Space101U49A130108VCC123U62A7409N124SpaceKey =Key =Space119L0

13、9N74LS112D1181227420N第二章、單元電路設計與分析2.1、部分部件及其原理分析49R35.1k 0DISTHRTRI47uF555_TIMER_RATED74LS160DAB3VCCVCC65ENPENTQAQBQCQD14B AY Bl AY A B YA B C3 3 3 4 4 4 VU2074LS32D57'LOADCIRRCO7400NU1674LS'3456 28VCC5V3 4 5 6L2fLI458U2374Key = SpacKey = 6、56)0NKey = Space-S160DKey = SpKey = SKey = S ace74L

14、S112DU33A7409N1K1CL1J2CL1PRE2CL1Q1Q2Q2FGND7400N64U4074LS112D2J2PRE2Q1CLKVCC1K1CLR1J2CLR1PRE 2CL 1Q1Q2QGNDVCCaceKey = Space1 B4B1 Y4A2A 4Y2B 3B2Y 3AGND 3Y74LS32D83U39A&817420NU41A7409N圖1-4停車等候時間的部分127U6374LS32DIRY B A.iY BJA YABY ABV7409N9410774IS161009Key = S108VCCg/42UN12374LS32D12874IS160D7712

15、6Key = SpaceKey = S口7420Ndp60:74LS00DKey = SpaceKey = SpaceI120 11U597400N7409N74 09NU4EA74 09N1J2CLR'1PRE2CLK1Q2'1Q2J'2Q2PREGND2CA B CD N E130R rtrLR j LK 2KX2JIA VCC1B 4B1Y 4A2A 4Y 2B 3B 2Y 3A GND 3Y1CLKVCC1K1CLR1J2CLR'1PRE2CLK1Q21'1Q2J'2Q2PREGND2(74LS112D16U62A7409N1：4圖1-5

16、行駛里程計費這兩個部分的原理是一樣的所以只要分析上面那個就好，由74LS160進行六分頻產生0.1分鐘的脈沖信號 P5,也就是表示每10分鐘會產生100個P5脈沖.十分鐘單價電路由撥 碼開關設置，上圖設置為0.25然后有兩級74LS160及74LS112分別構成兩級 BCD比匕例乘法器和單價相乘后，就以輸出脈沖個數計為等候時間的所收費用P5?；臼沁@樣實現的說明如下：開始時產生一個秒脈沖經過6分頻即變?yōu)?秒的脈沖即為0.1分鐘的，經過74LS160后就會是它開始計數而J-k觸發(fā)器則為置1狀態(tài)當74LS160輸出與單價相同時 J-K就置0,再經過與門與上面的P5合成以后形成脈沖個數然后往上傳直到

17、上面的74LS160中開始計數，然后在數碼管上面顯示。第一圖中下面的的74LS60基本與上面的一樣只是在脈沖的時候與上面的 Qd經過與門處理后輸出總體輸出脈沖個數為20上面）+5下面）的和即為等候單價。下面圖的說明基本同上面一樣只是少個6分頻而已。圖1-4中第一個74LS160狀態(tài)轉換圖為圖1-4中其他74LS160基本狀態(tài)轉換圖2.2、秒信號發(fā)生器及等候計時電路秒信號可用32768Hz石英晶振經CD4060分頻后獲得。簡易的可用555定時器近似獲得。我們采用的是 555定時器。555定時器所具有的廉價、通用的特點，再加上市場供貨 方便，因此，它是最佳選擇對象。對電池供電或便攜式設備，要求定時

18、器的功耗盡可能的降級。應選擇555型定時器的微功耗型電路，5G-555或ICM-7555。這些器件的等待狀態(tài)耗電比普通 555低一個數量級以 上，既要求低功耗又要求極低電源電壓時選用ICM-555。然而，XR-555具有高穩(wěn)定性和精確性的優(yōu)點，輸出電流能力也高于CMOS ICM-7555,因此，對高性能和較大驅動能力的應用場合，5G-555是最佳的選擇。下面就 555做一簡單介紹。555定時器55kQ、621-5kQL”555定時器是一種用途廣泛的數字-模擬混和中規(guī)集成電路，通過外接少量元件，它可方便的構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。用于信號的產生、變換、控制與檢測。控制端?3輸出

19、端看發(fā)端工作原理RD=0uo0T 導通LXRD=1uo= 1T截至uo= 1T截至RD=1輸出保持不uo= 0T導通電路符號在典型應用中,RD接高電平，1端接地,5端通過電容接地由555定時器組成的多諧振蕩器1定性分析 設 uc = 0, 電容充電， 電容放電，電容再次充電，但充電的初始值2波形分析J U8 1, T截至 uc按指數規(guī)律上升 uc按指數規(guī)律下降c /3 時，uO 0,/3 時，u0= 1,T導通T截至3計算振蕩周期2充電等效電路瓦U3 u當 t = T1 時，uc =放電等效電路1X1當 t = T2TiT2RD=0uo：二 0T 導通振蕩周期振蕩頻率占空比2.3、七段顯示譯碼

20、管74LS48<5 1-7）gbdaceUcc f圖1-6在數字系統(tǒng)中，經常要用到字符顯示器。目前，常用字符顯示器有發(fā)光二極管LED字符顯示器和液態(tài)晶體 LCD字符顯示器。2.4、數碼管將七個發(fā)光二極管封裝在一起，每個發(fā)光二極管做成字符的一個段，就是所謂的7段LED字符顯示器。根據內部連接的不同， LED顯示器有共陰和共陽之分，共陰 LED顯示器適 用于高電平驅動，共陽 LED顯示器適用于低電平驅動。因為集成電路的高電平輸出電流小，而低電平輸出電流相對比較大，采用集成門電路直接驅動 公共電極LED時，較多地采用低電平驅動方式。<a圖1-77 段<c憶<b）共陰極LED&

21、lt;o共陽列表3 b元器件明細表第三章、EWB<Ultisim ）軟件A -ii k * * A公共電極3.1 EWB的概述電子工 作平臺 ElectronicsWorkbench （EWB>（現稱為 MultiSim> 軟件是加拿大In teractive Image Tech no logies公司于八十年代末、九十年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件，"虛擬電子工作平臺”<Electronics Workbench），簡稱 EWB使用虛擬測試儀器對電路進行仿真實驗如同置身于實驗室使用真實儀器測試電路，既解決了 購買大量元器件和高檔儀器的難處，又

22、避免了儀器損壞等不利因素。同時在該軟件下調試 所得結果電路可以和tango、protel和oread等印制電路設計軟件共享，生成印制電路，自動排出印制電路版，從而大大加快了產品開發(fā)速度，提高工作效率。而且該軟件直觀的 電路圖和仿真分析結果的顯示形式非常適合于電子類課程課堂和實驗教案環(huán)節(jié)，是一種非 常好的電子技術實訓工具。它具有這樣一些特點：<1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選?。?<2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結果。<3） EWBK件帶有豐

23、富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。<4）作為設計工具，它可以同其它流行的電路分析、設計和制板軟件交換數據。<5） EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術訓練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。3.2 EWB 的仿真方法一、仿真環(huán)境的設定用戶在對電路進行仿真之前，要先對仿真分析環(huán)境進行設定。在菜單欄上依次選取ANALYSIS ANALYSIS- OPTION則彈出 ANALYSIS- OPTION對話框，用戶可對其中的仿真環(huán) 境參數進行設定，如環(huán)境溫度，絕對電流誤差等。二、對繪制好的電路進行仿真在上述步驟完成

24、后，按下啟動按鈕即可進行電路仿真。此時用戶可以對電路的工作進行各種分析，如付里葉分析，噪聲分析等等，用鼠標雙擊電路中的儀器可以打開儀器面板，通過改變面板上的參數來改變電路輸入狀態(tài)或查看電路仿真結果，如改變信號發(fā)生器 的輸出波形、幅度和頻率等來改變電路的輸入狀態(tài)，用戶也可以查看它的仿真結果，如查 看萬用表上的指示值，查看示波器上的波形等。EWB中的儀器是非常直觀的，其儀器面板幾乎和我們平時所用的儀器一樣，用戶會發(fā)覺這些儀器比實際使用中的那些儀器還要好用，比如示波器，它不僅無需進行同步調整， 而且它還有波形記憶功能，用戶可以隨時查看仿真過程中任一時該的輸出波形。EWB的工具欄上的按鈕是用來作分析用

25、的，當電路中有使用到如示波器或掃頻儀等儀 器時，按下該按鈕就會彈出如下圖所示的ANALYSIS GRAPHS! 口，用戶可以清楚地看到電路中的波形狀態(tài)。當仿真時間很長時，整個仿真過程的波形會都存在屏幕上，此時波形可 能看不清楚，但用戶可以用鼠標從該屏幕上拉出一小塊!口，則選定區(qū)域就會放大到整個 !口。三、仿真時出錯的處理當電路有問題時，EWB仿真過程中會產生出錯信息，并出現在ANALYSIS GRAPHS!口上，用戶可從其出錯信息中找到出錯原因和故障所在，再修改電路或參數，改完后再進行 仿真，真到正確為止。用戶也可以在仿真的同時對電路參數進行修改，此時電路的狀態(tài)和 輸出波形也會動態(tài)隨之更改。通

26、過本次課程設計，我系統(tǒng)的學習了 Multisim 軟件。系統(tǒng)的掌握了我們所學的知識， 并且得以應用。在電腦上開始畫電路圖時，因為第一次使用 Multisim ，基本上不會畫，看 了孫老師講的才慢慢地學會了使用它，并對 Multisim 的使用有了一的了解。不要以為自己真正學會了什么在動手之前，實踐才是實力的證明，只知道理論不會動 手是不可能完成任務的。因為一個人的能力畢竟有限，惟有善于合作的團隊才能發(fā)揮出最大的能量，正所謂眾 人拾柴火焰高。在這次課程設計中，我真正體會到了合作的重要性。在設計的過程中，遇 到問題我會先獨立思考，到自己不能解決的時候我就會和同學討論，實在解決不了我就會 向指導老師

27、請教，應該說從功能的實現到流程圖的繪制等過程中，其間每一個過程都凝聚 了合作的力量。經過這段時間的設計學習，確實學到了不少的東西，同時也深感自己知識的欠缺。在 以后的學習中，一定要繼續(xù)堅持不段地學習新興的專業(yè)知識及相關的非專業(yè)知識，只有這 樣才能緊跟時代的潮流。本課題在選題及設計過程中得到各位老師的悉心指導。老師們曾多次為我們指點迷津，幫助我們開拓設計思路，精心點撥、熱忱鼓勵。出租車計價器系統(tǒng)的設計能全部完成，并按預期的效果進行計時、計費、計程。這都是在老師們的指導下進行的，再次衷心的感謝各位老師。在此，我還要感謝在一起設計討論的同組同學，正是因為你們的幫助和支持，我才能克服一個又一個的困難和

28、疑惑，直至本設計的順利完成。 感謝你們給予我的幫助。在本系統(tǒng)的設計過程和論文編寫過程中，還有很多老師、同學和朋友都給予了我許多 無私的幫助，尤其是我的指導老師鄧秋霞老師給我提出了很多寶貴的修改意見，在這里， 我向這些無私幫助我的人表示衷心的感謝！附錄元器件明細表：序號名稱型號參數數量備注1加法器74LS16092J-K觸發(fā)器74LS11243七段顯示譯 碼器74LS4844數碼管4參考文獻1 周常森，電子電路計算機仿真技術，山東科技出版社，20002 劉浩斌，數字電路與邏輯設計，電子工業(yè)出版社，20033 龔之春，脈沖與數字電路實驗，浙江大學出版社，20044 鐘問耀，EW盹路設計入門與應用，

29、清華大學出版社，20005 朱正偉、何定祥、劉訓非，數字電路邏輯設計，清華大學出版社6 劉潤華，現代電子系統(tǒng)設計，石油大學出版社，19987 林濤，數字電子技術基礎，清華大學出版社，20078 姚福安，電子電路設計與實踐，山東科學技術出版社，20029 何書森、何華斌，實用數字電路與設計速成，福建科學出版社， 200010 荀殿棟、徐志軍，數字電路設計實用手冊，電子工業(yè)出版社，2003部分芯片介紹74LS47U4AOABOBCOCDODOELTOFRBIOGBI/RBO013012_01101009015014-74LS47DTruth TableDecimalorFunctioninputsOut