出租車數(shù)字計費器設計

1、 中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 馬云飛 學 號： 1105014125 學 院： 信息與通信工程學院 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 題 目： 出租車數(shù)字計數(shù)課程設計 指導教師： 程耀瑜 職稱: 教授 指導教師： 李文強 職稱: 講師 2013年 1月03日目 錄1引言 31.1設計目的 32出租車自動計費器的設計 32.1設計任務 42.2基本設計原理和功能 4 3模塊設計和總體框圖 43.1設計模塊 43.2總體思想 43.3總體框圖 5 4出租車計費器核心器件簡介 6 4.1 74ls160 6 4.2 74ls85 6 4.3 74283 7 5里程計費模塊電路的組成及其

2、原理 8 5.1里程計算與顯示電路 8 5.2里程比較電路 9 5.3.價格計算電路9 5.4.價格顯示電路 106系統(tǒng)原理電路與仿真 117附錄118心得體會11 9參考文獻 121 引言 1.1 設計目的 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、ic卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能，而這些與電子技術的發(fā)展是分不開的。二十世紀后半期，隨著集成電路和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展，其實現(xiàn)方法經(jīng)歷了由分立元件、ssi、msi到lsi、vlsi以及uvlsi的過程。同時為了提高系統(tǒng)

3、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）被大量地應用在asic的制作當中。在可編程集成電路的開發(fā)過程中，以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果的電子設計自動化（eda）技術主要能輔助進行三方面的設計工作：ic設計,電子電路設計以及pcb設計理想的可編程邏輯開發(fā)系統(tǒng)能符合大量的設計要求：它能夠支持不同結構的器件，在多種平臺運行，提供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一

4、個設計系統(tǒng)應該能給設計師提供充分自由的設計輸入方法和設計工具選擇。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，計費器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計費器的市場是十分有潛力的。   2 出租車計費系統(tǒng)的設計2.1 設計任務設計一個出租車自動計費器，計費包括起步價、行車里程計費兩部分，用四位數(shù)碼管顯示消費金額，最小計價單元為0.1元；行程3公里內(nèi)，起步費為5元，超過3公里，以每公里1.2元計費。用三位數(shù)碼管顯示總里程，精度為0.2公里。2.2 設計的基本原理和功能本次課程設計的內(nèi)容是獨立完成一個出租車自動計費器的設計，采用multisim電路仿真

5、設計軟件完成出租車自動計費器電路的設計及仿真調(diào)試，在計算機上仿真實現(xiàn)出租車自動計費器的設計。課程設計具體原理如下：汽車在行駛時，里程傳感器將里程數(shù)轉換成與之成正比的脈沖個數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路變成收費金額。里程傳感器由磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧管重合一次，即輸出一個脈沖信號，則其路程可以用脈沖來實現(xiàn)。同時在價格方面 ，可以以用脈沖來實現(xiàn)。一個脈沖代表0.1元只要1.2個脈沖就可以表示一公里路程。這樣價格和路程都可以用脈沖來實現(xiàn)，都可以用數(shù)碼顯示管來顯示。3 模塊設計和總體框圖3.1設計模塊（1） 里程計算模塊 里程計費模塊實現(xiàn)對于出租車在形式過程中里程計

6、算功能?？梢岳糜嫈?shù)器計算出脈沖的個數(shù)從而顯示出里程的多少。（2） 里程計費模塊 計費模塊實現(xiàn)對于出租車在行駛多少路程中求出多少價錢的模塊；當行車里程大于3km時，為5元。當行車里程大于3min時每公里1.2元。3.2總體思想里程計數(shù)模塊：脈沖經(jīng)過三個級聯(lián)的10進制計數(shù)器進行里程技術。計費模塊：脈沖經(jīng)過10進制計數(shù)器進行里程的計數(shù)，再經(jīng)過一個比較器，與置數(shù)為30個脈沖的計數(shù)器比較，當比較器輸出為0時,表示里程不大于3公里，給總計費計數(shù)器置位050（即05.0元）；當比較器0輸出為高電平時，表示里程大于3公里。讓比較器輸出的0或1與原來的路程脈沖通過一個與非門，就可以控制30個脈沖以后的計數(shù)與非

7、計數(shù)。當其大于30計數(shù)時，其觸發(fā)一個已經(jīng)置數(shù)為050的10進制計數(shù)器,即相當于30公里后每公里1元,同時重新已10進制的計數(shù)器置數(shù)，只要讓其的到的數(shù)的元與分相加，十元與角相加，用74ls283，加上進數(shù)端就相當于每公里加0.1元，自身相加2次，再與之相加就實現(xiàn)了每公里1.2元。3.3總體實現(xiàn)框圖圖3.3總體實現(xiàn)框圖4 出租車計費器核心器件簡介4.1十進制計數(shù)器74ls160 (1) 74ls160是中規(guī)模集成同步十進制加法計數(shù)器，具有異步清零和同步預置數(shù)的功能。使用74ls160通過置零法或置數(shù)法可以實現(xiàn)任意進制的計數(shù)器。其引腳圖見圖。 (2)先對74ls160的基本功能進行測試，邏輯功能表如

8、下圖。 異步清零：當 clr0時，。 同步預置：當 load0時.在時鐘脈沖上升沿作用下。 。 鎖存：當使能端 時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為鎖存狀態(tài)。 計數(shù)：當使能端epet1時，為計數(shù)狀態(tài)。 功能管腳圖 圖4.1.1 邏輯符號 圖4.1.2 (3)74ls160的邏輯功能表表4.1.3 74ls160的原理功能表 4.2 4位數(shù)值比較器74ls85 （1）位數(shù)的比較是從的最高位a3和的最高位b3進行比較，如果它們不相等，則該位的比較結果可以作為兩數(shù)的比較結果。若最高位a3b3，則再比較次高位a2和b2，余類推。顯然，如果兩數(shù)相等，那么，比較步驟必須進行到最低位才能得到結果。  圖4.2.

9、1 74ls58邏輯符號 (1) 原理功能表表4.2.2 1位數(shù)值比較器的原理功能表輸入輸出000010101010100110014.3 全加器74ls283 （1）全加器中，,是兩個4位二進制加數(shù)，是進位的輸入端，是兩個4位二進制加數(shù)的和，是進位的輸出端。表4.2.1 全加器74ls283引腳圖（2） 原理功能表表4.2.2 全加器74ls283功能表輸入輸出5 里程計費模塊電路的組成及其原理5.1里程計算與顯示電路 里程計算模塊對測距傳感器發(fā)出的0.1km的脈沖信號進行計數(shù)，計滿10個脈沖表示1km。 圖5.1 里程計算與顯示電路圖三片74ls160接成三個十進制計數(shù)器，由信號發(fā)生器觸發(fā)

10、脈沖，每觸發(fā)一個脈沖為出租車行進中的0.1km,第三塊加法計數(shù)器累計十次脈沖，向第二快加法計數(shù)器輸去一次脈沖，當?shù)诙K加法計數(shù)器累計到十次時，再向第一塊加法計數(shù)器輸去一次脈沖。如現(xiàn)在圖中顯示的131就是共行進了13.1公里。5.2.里程比較電路基本里程設定為3km。當實際行駛距離超過基本里程時，則在原有計費的基礎上加上每公里單價，里程比較電路如下圖所示。里程比較電路如上圖所示，用兩片74ls160接成30進制計數(shù)器，由信號發(fā)生器觸發(fā)脈沖，同時重新用一個脈沖計數(shù)，一個脈沖為出租車行進中的0.1km，比較器將出租車行駛的路程即脈沖的個數(shù)與3公里也就是30個脈沖比較。當其大于30個脈沖時，輸出（q）

11、為1，q=1后與脈沖經(jīng)過與門輸出1啟動基本里程計費電路，由每公里的觸發(fā)脈沖觸發(fā)計費電路實現(xiàn)費用累加。當其小于30個脈沖時，輸出（q）為0，q=0后與脈沖經(jīng)過與門輸出0不能啟動基本里程計費電路，計費處只輸出原置數(shù)的5元。圖5.2 里程比較電路圖5.3.價格計算電路 看似很多,其實就在脈沖經(jīng)過10進制計數(shù)器進行里程的計數(shù)，再經(jīng)過一個比較器，與置數(shù)為30個脈沖的計數(shù)器比較，當比較器輸出為0時,表示里程不大于3公里，給總計費計數(shù)器置位050（即05.0元）；當比較器0輸出為高電平時，表示里程大于3公里。讓比較器輸出的0或1與原來的路程脈沖通過一個與非門，就可以控制30個脈沖以后的計數(shù)與非計數(shù)。當其大于

12、30計數(shù)時，其觸發(fā)一個已經(jīng)置數(shù)為050的10進制計數(shù)器,即相當于30公里后每公里1元,同時重新已10進制的計數(shù)器置數(shù)，只要讓其的到的數(shù)的元與分相加，十元與角相加，用74ls283，加上進數(shù)端就相當于每公里加0.1元，自身相加2次，再與之相加就實現(xiàn)了每公里1.2元。圖5.3 價格計算電路圖5.4.價格顯示電路圖5.3 價格顯示電路圖 6系統(tǒng)原理電路與仿真 圖6.1 原理電路圖 圖6.2 總體仿真電路圖（一）圖6.3 總體仿真電路圖 （二）7 附錄 6.1所用元件實驗元件數(shù)目74ls1601374ls85274ls2836信號發(fā)生器1顯示數(shù)碼管7電源18 心得體會兩周的課程設計時間很快就過去了，雖

13、然嘗試了許多失敗，經(jīng)過了各種不成功，但最后都一一解決，受益良多。這個課程設計題目很不容易，在這兩周里，經(jīng)過一次次的嘗試，一次一次的失敗，最終設計了出來。經(jīng)過兩周以來和隊員的共同努力，我們最終完美地完成了電子課程設計。通過這次課程設計，我掌握了常用元件的識別和測試；通過查資料了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，通過查詢資料，也了解了計數(shù)器的構造及原理。我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。

14、這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。課程設計讓我體會到知識運用的重要性，但精神上的豐收更大，使我更加自信，而且，我想我找到了自