數(shù)電課程設(shè)計(jì)(共23頁(yè))

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專 業(yè)： 14電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 二班 學(xué) 號(hào)： 140712038 姓 名： . 指導(dǎo)教師： 余劍 二零一六年十二月十四日目 錄一、課程設(shè)計(jì)目的及指標(biāo) 3三、擬定系統(tǒng)方案框圖 4四、單元電路的設(shè)計(jì) 64.1.1速度顯示器設(shè) 64.1.2顯示電路的設(shè)計(jì) 74.1.3速度顯示器總電路圖 94.2脈沖電路設(shè)計(jì) 104.3.1行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)  124.3.2等候里程計(jì)費(fèi) 13 4.3.3起步價(jià)計(jì)費(fèi) 14五、總的費(fèi)用顯示電路設(shè)計(jì) 15六、總電路圖 16七、元器件明細(xì)表 17八、小結(jié) 18九、參考文獻(xiàn) 19課程設(shè)計(jì)（論文）題目：出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器一、課程設(shè)計(jì)

2、目的及指標(biāo)1）用3位數(shù)碼管顯示總的金額，最大值為99.9元。2）起步價(jià)為6元，里程為3公里。3）車輪旋轉(zhuǎn)一圈(設(shè)周長(zhǎng)為3米)，里程傳感器發(fā)一個(gè)脈沖。單價(jià)為1.60元/公里。4）等待單價(jià)是0.1元/分鐘。車行過(guò)程中的等待也計(jì)費(fèi)。5）計(jì)費(fèi)器按1角為單位累加，不足1角不加。6）單價(jià)顯示，等待計(jì)費(fèi)，正常行駛計(jì)費(fèi)。7）行駛速度動(dòng)態(tài)顯示，四位顯示，精度0.1公里/小時(shí)。8) 可以在當(dāng)?shù)氐奈飪r(jià)調(diào)整時(shí)改變起步價(jià)和每公里的單價(jià)。二、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容備注第一、二天方案的確定以及總框架構(gòu)造第三、四天速度顯示器電路的設(shè)計(jì)第五、六天脈沖電路的設(shè)計(jì)第七、八天里程計(jì)數(shù)及計(jì)價(jià)電路的設(shè)計(jì)及總電路圖第九、十天元器件明細(xì)表

3、和設(shè)計(jì)總結(jié)及參考文獻(xiàn)三、擬定系統(tǒng)方案框圖1.本文設(shè)有兩種方案：方案1本系統(tǒng)主要由四大塊組成：行程里數(shù)及顯示電路、等候時(shí)間電路、起步價(jià)設(shè)置電路和速度顯示電路。以Multism7軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用圖形方式創(chuàng)建電路、構(gòu)造電路、調(diào)用元器件和測(cè)試儀器，該工作平臺(tái)可以對(duì)電子元器件進(jìn)行一定程度的非線性仿真不僅測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物相似，而且測(cè)試結(jié)果余實(shí)際試調(diào)基本相似。該設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了顯示計(jì)程車計(jì)費(fèi)的功能，其多功能表現(xiàn)在它可以顯示計(jì)程車?yán)塾?jì)走的路程和里程單價(jià)還有行駛速度顯示。速度計(jì)數(shù)方案2汽車行駛時(shí)，里程傳感啟將里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖個(gè)數(shù)，然后計(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

4、鐵置于變速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧重合一次，即輸出一個(gè)信，則10個(gè)脈沖/公里（設(shè)P3）.里程單價(jià)（設(shè)1.6/公里）可由兩位（B2=2B1=1）BCD撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置，經(jīng)比例乘法器后將里程計(jì)費(fèi)變換成脈沖數(shù)P1=P30。由于P3=10，則P1微16個(gè)脈沖，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1元/10分鐘（置B4=0、B3=10），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10個(gè)脈沖，即得到相同的脈沖當(dāng)量為0.1元/脈沖。同理，起步價(jià)（設(shè)3元）

5、也可以轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)（P0= 單價(jià)/當(dāng)量=5/0.1=50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.方案的分析和比較 比較方案的標(biāo)準(zhǔn)有三：一是技術(shù)指標(biāo)的比較，哪一種方案完成的技術(shù)指標(biāo)最完善的；二是電路簡(jiǎn)易的比較，哪一種方案在完成技術(shù)指標(biāo)的條件下，最簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；三是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較，在完成上指標(biāo)的情況下，選擇價(jià)格低廉的方案。經(jīng)過(guò)比較后確定一個(gè)最佳方案。在技術(shù)方面方案一和方案二都能都很完善，都能滿足要求。在電路簡(jiǎn)易程度上，方案一比方案二簡(jiǎn)單，方案二需加入比例乘法器，和求和裝置，而方案一不需要。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上

6、，方案一需要的都是基本數(shù)電原件，而方案二需要的比例乘法器價(jià)格較高，需要原件數(shù)量上基本相等，所以方案一比方案二經(jīng)濟(jì)， 綜上所述，方案一最優(yōu)，所以本設(shè)計(jì)確定選擇方案一！四、單元電路的設(shè)計(jì)4.1.1、速度顯示器設(shè)置本設(shè)計(jì)先通過(guò)霍爾式傳感器采集車輪每轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的傳感脈沖，但這個(gè)脈沖一個(gè)不規(guī)則的方波信號(hào)且信號(hào)幅度很小，所以要通過(guò)放大電路和整形電路對(duì)采集的脈沖進(jìn)行處理，再通過(guò)計(jì)數(shù)器記錄產(chǎn)生脈沖的個(gè)數(shù)，最后通過(guò)譯碼器和數(shù)碼管對(duì)汽車的速度進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂，操作起來(lái)容易，而且較節(jié)省費(fèi)用。4.1.2顯示電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160，當(dāng)RCO=LOAD=ENP=ENT=1時(shí)，電路工作

7、在計(jì)數(shù)狀態(tài)，圖中與非門G起譯碼作用，當(dāng)電路進(jìn)入1010狀態(tài)時(shí)，它輸出低電平信號(hào)。SR鎖存器Q端輸出低電平作為計(jì)數(shù)器的置零信號(hào)。若計(jì)數(shù)器從0000狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)，則第十個(gè)計(jì)數(shù)輸入脈沖上升沿到達(dá)時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)入1010狀態(tài)，G輸出低電平，將SR鎖存器置1，Q端低電平立刻將計(jì)數(shù)器置零。這時(shí)雖然G輸出的低電平信號(hào)隨之消失了，但SR鎖存器的狀態(tài)仍保持不變，因而計(jì)數(shù)器的置零信號(hào)得以維持。直到計(jì)數(shù)脈沖回到低電平以后，SR鎖存器被置零，Q端的低電平信號(hào)才消失?？梢?jiàn)，加到計(jì)數(shù)器RCD端的置零信號(hào)寬度與輸入計(jì)數(shù)脈沖高電平持續(xù)時(shí)間相等。讓一個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間為一秒，則十個(gè)脈沖為十秒，十秒一置零，可使采樣周期為十秒。為了能以

8、十進(jìn)制數(shù)碼直觀的顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)使用七段數(shù)碼管，這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管，并且數(shù)碼管中還在右下角處增設(shè)了一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，形成了所謂的八段譯碼器，八段發(fā)光二極管的陰極是做在一起的，屬于共陰極類型發(fā)光二極管使用的材料與普通的硅二極管和鍺二極管不同，有磷砷化鎵、磷化鎵、砷化鎵等幾種，而且半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度很高。半導(dǎo)體數(shù)碼管不僅具有工作電壓低、體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且響應(yīng)時(shí)間短，亮度也比較高。BCD譯碼器的輸入是一位BCD碼（以D,C,B,A表示），輸出是數(shù)碼管各段的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，也稱4-7譯碼器。用它驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管，則輸出應(yīng)為高電平，即輸出為高時(shí)，相應(yīng)的顯示段發(fā)

9、光。本設(shè)計(jì)采用7448BCD譯碼器。 霍爾式傳感器利用霍爾效應(yīng)使轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在轉(zhuǎn)盤的霍爾傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖，檢測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可知被測(cè)轉(zhuǎn)速。根據(jù)磁性轉(zhuǎn)盤上磁鐵數(shù)目多少就可確定傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的分辨率。由于霍爾式傳感器輸出的脈沖信號(hào)是一個(gè)不規(guī)則的方波信號(hào)且信號(hào)幅度很小，所以必須進(jìn)行信號(hào)的放大整形。放大電路采用三極管組成，則整形電路應(yīng)用了施密特觸發(fā)器，可使其變成規(guī)則的矩形波，每個(gè)脈沖代表汽車行進(jìn)了0.001公里，接著將處理過(guò)的信號(hào)脈沖接入四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160，當(dāng)RCO=LOAD=ENP=ENT=1時(shí)，

10、電路工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，圖中與非門G起譯碼作用，當(dāng)電路進(jìn)入1010狀態(tài)時(shí)，它輸出低電平信號(hào)。SR鎖存器Q端輸出低電平作為計(jì)數(shù)器的置零信號(hào)。若計(jì)數(shù)器從0000狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)，則第十個(gè)計(jì)數(shù)輸入脈沖上升沿到達(dá)時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)入1010狀態(tài)，G輸出低電平，將SR鎖存器置1，Q端低電平立刻將計(jì)數(shù)器置零。這時(shí)雖然G輸出的低電平信號(hào)隨之消失了，但SR鎖存器的狀態(tài)仍保持不變，因而計(jì)數(shù)器的置零信號(hào)得以維持。直到計(jì)數(shù)脈沖回到低電平以后，SR鎖存器被置零，Q端的低電平信號(hào)才消失。可見(jiàn)，加到計(jì)數(shù)器RCD端的置零信號(hào)寬度與輸入計(jì)數(shù)脈沖高電平持續(xù)時(shí)間相等。讓一個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間為一秒，則十個(gè)脈沖為十秒，十秒一置零，可使采樣周期為十秒。

11、最后一個(gè)計(jì)數(shù)器采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，使其只能輸出到2，讓速度表的的顯示值小于300Km/h。然后將其輸出的BCD碼輸入到7448BCD譯碼器中，用它驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管，則輸出應(yīng)為高電平，即輸出為高時(shí)，相應(yīng)的顯示段發(fā)光。然后就LED數(shù)碼管就能顯示汽車的速度了。4.1.3整體電路圖4.2脈沖電路設(shè)計(jì)  根據(jù)實(shí)際情況大約估計(jì)出租車60公里/小時(shí)，即0.06秒/米，由于每10米一個(gè)脈沖，行程里程及起步電路則是60毫秒/脈沖。而等候電路為6秒/脈沖。實(shí)現(xiàn)此電路我用555多諧振蕩器構(gòu)成。為了減少實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)間，我把脈沖周期都縮小了1000倍，即0.06毫秒/脈沖和6毫秒/脈沖。設(shè)計(jì)電路圖及仿真波形圖

12、如下：4.3里程計(jì)數(shù)及計(jì)價(jià)電路 4.3.1行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)   行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)的電路將汽車行駛的里程數(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，在出租車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號(hào)”。若每前進(jìn)10米發(fā)一個(gè)脈沖到一公里，則輸出100個(gè)脈沖，需要有一個(gè)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生與等候時(shí)間成正比的脈沖信號(hào)，然后選用BCD碼乘法器將里程脈沖數(shù)乘以每公里的單價(jià)比例系數(shù)，由于器件有限，所以此部分通過(guò)預(yù)算直接將計(jì)費(fèi)電路的里程計(jì)費(fèi)變換為脈沖個(gè)數(shù)。由于單價(jià)為1.6元/公里，則可以用160脈沖代替，即一個(gè)脈沖當(dāng)量為0.01元/脈沖。0.06豪秒脈沖驅(qū)動(dòng)160進(jìn)制

13、計(jì)數(shù)器表示。4.3.2等候里程計(jì)費(fèi)   與里程計(jì)費(fèi)一樣，需要把等候時(shí)間變成脈沖個(gè)數(shù)，且每個(gè)脈沖所表示的金額（當(dāng)量）應(yīng)與里程計(jì)費(fèi)等值，即0.01元/脈沖。也需要有一個(gè)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生與等候時(shí)間成正比的脈沖信號(hào)。此過(guò)程計(jì)費(fèi)為1元/10分鐘，即0.1元/分鐘，所以可以用10個(gè)脈沖代替起價(jià)計(jì)費(fèi)。所以等候時(shí)間用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器表示。如下圖8所示： 4.3.3起步價(jià)計(jì)費(fèi) 此電路也按當(dāng)量將起步價(jià)轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)，由于起步價(jià)為6元，所以用600個(gè)脈沖代替，即用600進(jìn)制計(jì)數(shù)器表示。如下圖9所示：五、總的費(fèi)用顯示電路設(shè)計(jì) 總的費(fèi)用顯示用000999一千進(jìn)制表

14、示，最高費(fèi)用為99.9元。經(jīng)測(cè)試仿真滿足要求，其電路如下圖所示：6、 總電路圖七、元器件明細(xì)表元器件名稱數(shù)量備注555定時(shí)機(jī)器2構(gòu)成脈沖電路192計(jì)數(shù)器11十進(jìn)制計(jì)數(shù)器單擲開(kāi)關(guān)2控制起價(jià)電路雙擲開(kāi)關(guān)1控制行程里程顯示器譯碼器11顯示數(shù)字電阻42個(gè)290歐姆2個(gè)28.8歐姆滑動(dòng)變阻器1與非門2控制總電路或門2控制總電路電容42個(gè)0.1 uf 2個(gè)0.01 uf電源電壓vcc1八、小結(jié) 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我通過(guò)下載和學(xué)習(xí)教程，查資料，做練習(xí)系統(tǒng)的自學(xué)了MultiSim10軟件。在對(duì)MultiSim10軟件的運(yùn)用有了一定的熟練程度后，我才開(kāi)始著手本次設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程認(rèn)真查閱相關(guān)的知識(shí)，極大地拓寬了我的知識(shí)面,我感到收獲不小。從開(kāi)始熟悉這些知識(shí)到對(duì)整體設(shè)計(jì)的了解，再?gòu)母乓O(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到利用軟件繪制原理圖，以及最后的調(diào)試，整個(gè)過(guò)程感覺(jué)很充實(shí)。雖然遇到了不少困難，但當(dāng)我通過(guò)自己查資料，與同學(xué)互討論，而設(shè)計(jì)出解決方案并成功實(shí)現(xiàn)時(shí)，那種成就感和滿足感足以忘卻所有的辛苦。但是由于自己知識(shí)的不足，所以該設(shè)計(jì)還有許多不盡如人意的地方，可能在實(shí)際應(yīng)用中有些功能不到位。 由于我的知識(shí)淺薄，經(jīng)驗(yàn)不足及閱歷頗淺，因此，該設(shè)計(jì)還存有一些不足，比如功能過(guò)少，計(jì)價(jià)有限等問(wèn)題，我會(huì)在工作的使用過(guò)程中，根據(jù)工