出租車計價器控制電路設計

數(shù)字電路課程設計出租車計價器控制電路設計實驗案例相關說明實驗案例名稱：出租車計價器控制電路設計

12實驗學時：8學時3使用對象：2013級物教4實驗課程名稱：數(shù)字電路

contents實驗案例的引入1實驗實施過程42實驗教學目的實驗案例設計思想3實驗報告56考核內(nèi)容與方法

實驗案例提出與實驗內(nèi)容確定

用數(shù)字集成電路設計出租車計價器控制邏輯電路指標如下：1） 顯示功能(里程，單價，總價等)；2） 可預置功能（起步價、單價）；3） 行車按里程收費；4） 等候按時間收費，如每10分鐘增收1公里的費用；5） 按下計價鍵后，汽車運行計費功能，行車時侯時關斷；停車侯時計數(shù)，運行計費關斷；6） 復位清零功能，按下復位鍵，顯示裝置清0（里程與侯時清0，總價顯示清0）。擴展功能：1）白天與夜晚收費的切換功能鍵2）系統(tǒng)時間顯示功能3）你想得到的能用數(shù)字電路知識實現(xiàn)的任何功能實驗教學目的本項目是?？频湍昙墧?shù)字電路教學的一配套實驗，教學目的：強化學生對數(shù)電知識掌握，培養(yǎng)學生邏輯思維與數(shù)字電路設計能力；由于學生剛接觸設計型實驗，本設計實驗案例可讓學生體會整個設計過程，通過對項目設計來激發(fā)其學習興趣。項目設計思想

此項目案例的設計思想是利用實驗項目驅(qū)動數(shù)字電路課課程教學，因此，實驗需要包含數(shù)字電路教學大綱（?？疲┲?0%左右內(nèi)容：BCD碼、卡諾圖化簡、邏輯函數(shù)表達式、單元門電路等數(shù)字邏輯的基礎知識；組合電路設計（中規(guī)模集成加法器電路74LS283應用，譯碼器，顯示器）、觸發(fā)器、時序邏輯電路（計數(shù)器芯片應用）和脈沖波形的產(chǎn)生（555電路）等基礎知識，培養(yǎng)學生的數(shù)字邏輯思維和數(shù)字電路設計能力，達到實驗教學目的。教學實施過程理解出租車計價器控制電路功能要求根據(jù)設計要求，首先進行系統(tǒng)分析

系統(tǒng)需要實現(xiàn)哪些功能，根據(jù)系統(tǒng)功能劃分模塊進行設計，各模塊設計時需要哪些課程中相關的理論知識，模塊與模塊之間應如何連接，以滿足系統(tǒng)功能要求）根據(jù)上述分析結(jié)果，回歸到課程中相關的理論知識復習及整理上來，比如計費等功能實現(xiàn)所需知識；模塊化設計即系統(tǒng)中單元電路設計的具體實施，相關知識及相關設計方法運用，模塊調(diào)試與功能實現(xiàn)。針對高職高專一年級學生，注意指導學生學會查閱數(shù)據(jù)手冊等，培養(yǎng)基本功。系統(tǒng)設計模塊之間的控制與接口電路設計，多個單元電路聯(lián)調(diào)直至系統(tǒng)整機調(diào)試，系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)。要完成整個系統(tǒng)設計，只是孤立掌握各知識點是不行的，教師要引導學生用數(shù)字邏輯相關知識實現(xiàn)各模塊間邏輯關系的正確描述。最后考察系統(tǒng)穩(wěn)定性，合理性，可擴展性及擴展功能的實現(xiàn)；具體實驗時，針對不同層次學生做必要的個別指導在實驗完成后，可以分組以項目演講、答辯、評講的形式進行交流，了解不同解決方案及其特點，拓寬思維,學習交流不同解決方案的特點。同時學生可以告訴老師自己的作品還將進行哪些方面的改進；（做設計時每個同學獨立做，做好后給一次課時間進行同學間的交流，一種方案派一位同學上臺講述其設計，講述后接受答辯及同學提問，答辯者可以適當加分）在設計中，要注意學生設計的規(guī)范性，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊構(gòu)成撰寫設計總結(jié)報告.教師對學生進行引導，同時突出學生自主設計實驗原理簡介

實驗原理

實驗原理簡介

里程計數(shù)及顯示電路加法器模塊電路里程判別電路秒信號發(fā)生器及等待計時電路清零復位電路主要單元電路：

1.里程計數(shù)及顯示

在出租車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號”。設汽車每走1Km發(fā)一個脈沖,里程的計數(shù)顯示，可用十進制、譯碼顯示。該模塊涉及時序電路相關知識，如計數(shù)器（74ls60,74ls90等）、譯碼驅(qū)動器、顯示器等中規(guī)模芯片相關知識。侯時模塊設計類似于里程計數(shù)模塊，不同的是脈沖信號可由石英晶振經(jīng)分頻后獲得。簡易的也可用555定時器近似獲得，涉及脈沖信號產(chǎn)生相關知識。器件選擇：計數(shù)器可用74LS160、74LS90等，顯示可用譯碼、驅(qū)動、顯示三合一器件CL002（7seg-BCD）或共陰、共陽顯示組件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。2.加法器模塊電路該模塊功能為計價，由兩部分組成:一是里程計價：在起價公里以內(nèi)（如5公里內(nèi)），按起步價收費；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，自動關斷計時等待，而當要等候計數(shù)時，需要手動按動“等候”計費開關，進行計時，時間到（如10分鐘），則輸出1公里的脈沖。相當于里程增加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。該模塊涉及到加法器74LS283(包括K圖化簡)、門電路及碼制轉(zhuǎn)換相關知識、觸發(fā)器等時序電路相關知識。3.里程判別電路當所設置的起價公里數(shù)到時，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。下圖為5公里時觸發(fā)器動作。里程判別電路輸出控制（起步價與起步價之后計費）鎖存器（可用74224）的輸出，結(jié)合里程和侯時脈沖控制74273的clk端，最終控制總價按公里顯示,鎖存器也可選擇74LS175等。4.秒信號發(fā)生器及等待計時電路秒信號可用32768Hz石英晶振經(jīng)CD4060分頻后獲得。簡易的可用555定時器近似獲得。候時計數(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，這樣就組成了600進制計數(shù)器。5.清零復位電路清零復位后，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。實驗報告需要反映以下工作：設計任務與要求主要器件性能討論與選擇設計原理與實現(xiàn)方案論證完整的電路設計原理圖電路調(diào)試過程與方法設計與調(diào)試過程中遇到的問題與解決辦法實驗心得體會與總結(jié)

實驗報告

實驗驗收：功能與性能指標的完成程度，完成時間。實驗質(zhì)量：電路方案的合理性。自主創(chuàng)新：功能構(gòu)思、電路設計的創(chuàng)新性，自主思考與獨立、實踐能力。實驗報告：實驗報告的規(guī)范性與完整性。

考核內(nèi)容

考核方法

正確計費——30分正確顯示(里程，單價，總價等)——10分可預置功能——10分復位清零——10分方案合理優(yōu)秀——10分擴展功能——15分實驗報告——15分

有機地“串聯(lián)”了數(shù)電大綱（?？疲┲屑s90%內(nèi)容：

包含了

BCD碼、卡諾圖、門、組合電路、時序電路和脈沖信號等知識，基本功能要求難度不太大，適合于電子類專業(yè)?？频湍昙墝W生，實施好了該項目可有效驅(qū)動數(shù)字電路教學，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)其邏輯思維能力和數(shù)字系統(tǒng)設計基本功；分層次教學：基本要求+擴