出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器課程設(shè)計(jì)++電子信息專業(yè)的

1、 出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器課程設(shè)計(jì)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器課程設(shè)計(jì)摘要本文主要介紹了出租車計(jì)費(fèi)器系統(tǒng)的組成及工作原理，簡述了在EWB平臺(tái)上用74LS160, 555數(shù)字計(jì)數(shù)器,譯碼電路構(gòu)成該數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)過程。論述了計(jì)程模塊、計(jì)費(fèi)模塊、譯碼動(dòng)態(tài)掃描模塊等的設(shè)計(jì)方法與技巧。 關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器；出租車計(jì)費(fèi)器； 數(shù)字系統(tǒng) 目 錄摘要11前言 31.1設(shè)計(jì)目的 32出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 42.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 42.2基本設(shè)計(jì)原理 4 3設(shè)計(jì)的模塊和總體框圖 63.1設(shè)計(jì)模塊 63.2總體框圖 64出租車計(jì)費(fèi)器核心器件簡介 74.1 555集成定時(shí)器功能表 74.2 RS觸發(fā)器的基本功能74.3 74LS160內(nèi)部

2、電路圖 74.4 74LS160內(nèi)部電路圖 95出租車各部分電路的組成及其原理 10 5.1譯碼顯示電路10 5.2計(jì)數(shù)器105.3等車時(shí)間顯示電路116課程設(shè)計(jì)總結(jié)127附錄137.1 所用元件 13 7.2 總電路圖 141 前言 1.1 設(shè)計(jì)目的 隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對(duì)出租車計(jì)費(fèi)器的要求也越來越高，用戶不僅要求計(jì)費(fèi)器性能穩(wěn)定，計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確，有防作弊功能；同時(shí)還要求其具有車票資料打印、IC卡付費(fèi)、語音報(bào)話、和電腦串行通信等功能，而這些與電子技術(shù)的發(fā)展是分不開的。二十世紀(jì)后半期，隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展，其實(shí)現(xiàn)方法經(jīng)歷了由分立元件、SSI、MSI到LSI、V

3、LSI以及UVLSI的過程。同時(shí)為了提高系統(tǒng)的可靠性與通用性，微處理器和專業(yè)集成電路（ASIC）逐漸取代了通用全硬件LSI電路，而ASIC以其體積小、重量輕、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脫穎而出。目前，業(yè)界大量可編程邏輯器件（PLD），尤其是現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPLD）被大量地應(yīng)用在ASIC的制作當(dāng)中。在可編程集成電路的開發(fā)過程中，以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)工作：IC設(shè)計(jì),電子電路設(shè)計(jì)以及PCB設(shè)計(jì)理想的可編程邏輯開發(fā)系統(tǒng)能符合大量的設(shè)計(jì)要求：它能夠支持不同結(jié)構(gòu)的器件，在多種平臺(tái)運(yùn)行，提

4、供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)該能給設(shè)計(jì)師提供充分自由的設(shè)計(jì)輸入方法和設(shè)計(jì)工具選擇。隨著城市建設(shè)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(jì)費(fèi)器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計(jì)費(fèi)器的市場是十分有潛力的。2 出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是獨(dú)立完成一個(gè)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)，采用EWB電路仿真設(shè)計(jì)軟件完成出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器電路的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，在微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)具體內(nèi)容如下：汽車在行駛時(shí)，里程傳感器將里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖個(gè)數(shù)，然后由計(jì)數(shù)譯碼電路變成收費(fèi)金額。里程傳感器由磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變

5、速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧管重合一次，即輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，則10個(gè)脈沖/公里（設(shè)為P3）。里程單價(jià)（設(shè)2.1元/公里）可由兩位（B2=2、B1=1）BCD撥碼開關(guān)設(shè)置，經(jīng)比例乘法器（如J 690）后將里程計(jì)費(fèi)變換成脈沖數(shù)P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，則P1為21個(gè)脈沖，即脈沖當(dāng)量為0.1元/脈沖。同理，等車計(jì)費(fèi)也可以轉(zhuǎn)換成脈沖當(dāng)量，這需要由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生10個(gè)脈沖/10分鐘（設(shè)為P4），如果等車單價(jià)為0.6元/10分鐘（置B4=0、B3=6），經(jīng)比例乘法器后將等車計(jì)費(fèi)變換成脈沖數(shù)P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，則P2為6個(gè)脈沖，即得到相同的脈沖

6、當(dāng)量為0.1元/脈沖。同理，起步價(jià)（設(shè)5元）也可以轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)（P0=個(gè)脈沖)或者將P0作為計(jì)數(shù)器的預(yù)置信號(hào)（框圖所示）。最后行車費(fèi)用轉(zhuǎn)換成脈沖總數(shù)P=P0+P1+P2，其結(jié)果用譯碼顯示器顯示。2.2 設(shè)計(jì)的基本原理自動(dòng)計(jì)費(fèi)器包括里程計(jì)費(fèi)電路、等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路、起步價(jià)三部分，用三位數(shù)碼管顯示，最大金額99.9元。里程計(jì)費(fèi)電路工作原理：干簧繼電器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)由74LS00組成的施密特發(fā)生器整形得到CP0,CP0送入74LS160計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)記滿10個(gè)脈沖時(shí)，一方由于與非門產(chǎn)生清零脈沖，加到Rd端使計(jì)數(shù)器清零，另一方面將基本R-S觸發(fā)器的Q置為1，此時(shí)ET=EP=1，使兩片74LS160組成

7、的21進(jìn)制計(jì)數(shù)器（即里程單價(jià)計(jì)數(shù)器）開始對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)，（標(biāo)準(zhǔn)脈沖CP1由時(shí)鐘電路提供）計(jì)滿21個(gè)脈沖后，Rd端得到的清零脈沖而使計(jì)數(shù)器清零，R-S觸發(fā)器的Q1輸出為零，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，由于Q1=1，則P2=CP1使P2端輸出21個(gè)脈沖信號(hào)，代表每公里行車的里程計(jì)費(fèi)，即每個(gè)脈沖計(jì)費(fèi)是0.1元，稱為脈沖當(dāng)量，P2輸出的脈沖當(dāng)量送到總費(fèi)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)累加。等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路工作原理：等候時(shí)間計(jì)費(fèi)電路由等候時(shí)間計(jì)費(fèi)器和十分鐘單價(jià)計(jì)數(shù)器組成，由三片74LS160構(gòu)成600進(jìn)制等候時(shí)間計(jì)數(shù)器，對(duì)秒脈沖CP2（來至?xí)r鐘電路）做計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿一個(gè)循環(huán)時(shí)，也就是等候時(shí)間滿十分鐘，一方面對(duì)600進(jìn)制計(jì)數(shù)清零，另一方

8、面將基本R-S觸發(fā)器Q2置1，啟動(dòng)由74LS160構(gòu)成的十分鐘單價(jià)計(jì)數(shù)器工作，它是一個(gè)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)期間同時(shí)將脈沖從P1輸出，在計(jì)數(shù)器計(jì)滿十分鐘等候單價(jià)時(shí)R-S觸發(fā)器復(fù)位為0，停止計(jì)數(shù)。等候時(shí)間起始信號(hào)由手動(dòng)開關(guān)給定。 3 設(shè)計(jì)的模塊和總體框圖3.1設(shè)計(jì)模塊（1）計(jì)費(fèi)模塊根據(jù)出租車計(jì)費(fèi)原理，將出租車計(jì)費(fèi)部分由3個(gè)計(jì)數(shù)器來完成分別為計(jì)數(shù)器A完成車費(fèi)十位。計(jì)數(shù)器B完成車費(fèi)個(gè)位。計(jì)數(shù)器C完成車費(fèi)角。 （2）車費(fèi)的顯示模塊由動(dòng)態(tài)掃描電路來完成。用專用模塊來實(shí)現(xiàn)，完成數(shù)據(jù)的輸入即動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的顯示。 3.2總體框圖4 出租車計(jì)費(fèi)器核心器件簡介4.1 555集成定時(shí)器功能表輸入輸出閾值輸入端6觸發(fā)輸入端2

9、復(fù)位端4輸出端 3放電管T端700導(dǎo)通2/3Vcc2/3Vcc1/3Vcc10導(dǎo)通1/3Vcc1不變不變表1 555集成定時(shí)器功能表4.2 RS觸發(fā)器的基本功能其特征表如圖所示 SRQQ00000011010001101001101 1110011004.3 74LS160基本原理其個(gè)接腳如下所示74LS160為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，直接清零。 簡要說明: 74LS160為可預(yù)置的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式,其主要電器特性的典型值如表3-1下表是74LS160的主要電器特性 異步清零端/MR1 為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零功能

10、。 74LS160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對(duì)于54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)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(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)CEP、CET均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)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(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平脈沖

11、，其寬度為Q0的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成N位同步計(jì)數(shù)器。 對(duì)于54/74LS160，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。 引出端符號(hào)： TC進(jìn)位輸出端 CEP 計(jì)數(shù)控制端 Q0-Q3 輸出端 CET 計(jì)數(shù)控制端 CP時(shí)鐘輸入端（上升沿有效） /MR 異步清除輸入端（低電平有效） /PE同步并行輸入置數(shù)端（低電平有效） 4.4 74LS160內(nèi)部電路圖 5 出租車各部分電路的組成及其工作原理5.1譯碼顯示電路譯碼和顯示電路的作用是：將數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人的視覺所接受。本設(shè)計(jì)的顯示器件現(xiàn)用四段數(shù)碼管。其電路如圖所示 5.

12、2計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器的作用： 就是將555產(chǎn)生的信號(hào)來記錄汽車的路程。可以將高位片的(BCD碼的權(quán)2)和(BCD碼的權(quán)4)的輸出狀態(tài)送到一與門，與門出來的信號(hào)再送給高位片的清零端作為復(fù)位信號(hào)，其原理圖如圖所示5.3等車時(shí)間顯示電路由555，74LS290,Jk觸發(fā)器構(gòu)成，完成每分鐘的等候時(shí)間的收費(fèi)。再通過74LS160經(jīng)譯碼顯示。其原理圖入圖所示6 課程設(shè)計(jì)總結(jié)這兩周的實(shí)習(xí)讓我對(duì)我們數(shù)電有了更多的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然包括在這兩周中我們這組做的出租車計(jì)費(fèi)器，不僅對(duì)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了認(rèn)識(shí)，更對(duì)其內(nèi)部芯片等的作用有了更多的了解。我們沒有學(xué)習(xí)單片機(jī)，我們知道單片機(jī)做這個(gè)會(huì)更容易，雖然費(fèi)了很大的勁才辦成了這一件小事，但是

13、我們還是很享受我們成功后的喜悅。我很感謝我們的老師，是他們?cè)谖覀冏蠲曰?、最低落的時(shí)候教導(dǎo)了我們，幫我們拓開了思路，讓我們最終走向了實(shí)驗(yàn)的成功。在這次實(shí)習(xí)過程中，我們遇到了很多問題，而在所有問題中最主要問題是整個(gè)電路中頻率的不同。我們最初的辦法是將整個(gè)模塊分塊做出來，當(dāng)每個(gè)模塊都運(yùn)行正確的時(shí)候再將他們整合在一起。雖然有很多次的努力，可是我們沒有成功。后來在老師的指導(dǎo)下，我們認(rèn)識(shí)到了我們電路中最大的問題是頻率，當(dāng)我們按老師所說改變頻率時(shí)，終于才出現(xiàn)了我們所要的結(jié)果。為期兩周的實(shí)習(xí)告一段落了，在這期間我們學(xué)到了很多。不僅僅是關(guān)于電子電路的知識(shí)，更有的是讓我們學(xué)到了面對(duì)人生的知識(shí)。當(dāng)我們由尋找電路圖的迷茫，到找到有關(guān)參考書籍困惑，再到畫圖設(shè)計(jì)過程中的煩憂，最后到解決后的舒心，我們學(xué)會(huì)了一種面對(duì)困難不屈不撓的精神，我們發(fā)現(xiàn)，只要你真正的靜下心來鉆研，其實(shí)一切很簡單，只