基于數(shù)電設(shè)計出租車里程計價器

1、電子技術(shù)課程設(shè)計報告題 目： 出租車里程計價器設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 年 級： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)教師： 機械與電氣工程學(xué)院制2016年11月出租車計價器課程設(shè)計機械與電氣工程學(xué)院 自動化1設(shè)計的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計任務(wù)（1）能夠?qū)崿F(xiàn)計程功能（2）實現(xiàn)計費功能，計費標(biāo)準(zhǔn)為:按行駛里程收費，起步費為6.0元，并在車行3公里后再按2.0 元/公里，最高計費為99.9元，車停止不計費，能將車費顯示出來。 1.2初始參數(shù)和要求(1)74LS160計數(shù)器的簡介 74LS160 是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進制上升沿計數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160

2、 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。(2)74LS85比較器的簡介 74LS85比較器是一個4位數(shù)值比較器，它是由高位開始比較，逐位進行。若最高位已比較出大小，則以后各位大小都對比較結(jié)果沒有影響;如果最高位相等，則比較次高位;同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對結(jié)果沒有影響。如果4位比較都相等，則再看級聯(lián)信號輸入。級聯(lián)輸入信號是由低位比較器的輸出而來。(3)74LS283加法器的簡介 74LS加法器是4為超前進位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。(4)初始要求 電路能夠?qū)崿F(xiàn)初始設(shè)定，起步費為6.0元，并在車行3公里后再按2.0 元/公里計算，車停止不計費，能將路程及車費顯示出來。2出租車里程計價器設(shè)計

3、方案制定2.1系統(tǒng)工作原理 本設(shè)計方案系統(tǒng)的總體工作原理如圖1所示。按行駛里程收費，起步費為6.0元，并在車行3公里后再按2.0 元/公里，最高計費為99.9元，車停止不計費，將路程及車費顯示出來。 路程的計算來自于車輪給予的脈沖，車啟動后計費器開始工作。本設(shè)計方案為設(shè)定每米車輪給路程計數(shù)器一個脈沖，并通過顯示器把路程顯示出來，同時把路程與預(yù)置的3公里進行比較，當(dāng)路程小于等于3公里時，車費顯示為6元。當(dāng)路程大于3公里且接收到50米脈沖時，計費器加一毛錢。當(dāng)加夠一塊錢時，計數(shù)器進位，與預(yù)置為6元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元，進位，使十元的計數(shù)器工作，計數(shù)。本設(shè)計方案，顯示的最高車費為99.9元。

4、圖1 工作原理圖 本設(shè)計方案的系統(tǒng)主要電路圖如圖10所示。兩個脈沖發(fā)生器均為由車輪傳來的并經(jīng)過計數(shù)器計數(shù)的脈沖。且此圖只顯示車費。2.2設(shè)計的技術(shù)方案 本次設(shè)計主要使用了Multisim14進行電路的設(shè)計與仿真。 Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司(Interactive Image Technologics 簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE

5、仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVI

6、EW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。3設(shè)計方案實施3.1單元模塊功能及電路設(shè)計(1)計數(shù)器電路圖2計數(shù)器電路圖（2）比較器電路圖3 比較器電路圖（3）加法器電路圖4加法器電路圖（4）路程設(shè)計電路圖5路程設(shè)計電路圖3.2元器件選擇及功能介紹（1）74LS160計數(shù)器的功能圖6 74LS160芯片圖 74LS160 是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進制上升沿計數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式【1】。 74LS160異步清零端/MR1 為低電平時，不管時鐘端CP信號狀態(tài)

7、如何，都可以完成清零功能。 74LS160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時，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。對于54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計數(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【2】。74LS160的計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。 當(dāng)CEP、CET均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于54/74LS160的CEP、CET跳變與CP無關(guān)【3】。 74LS160有超前進位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進

8、位輸出端(TC)輸出一個高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成N位同步計數(shù)器【4】。 對于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。 選擇74LS160主要用于接受脈沖，計算路程，及用其進位輸出使控制車費的計數(shù)器工作進行計費。（2）74LS283加法器組成預(yù)置數(shù)計數(shù)器圖7 74LS283芯片圖 74LS283加法器是4為超前進位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。在本設(shè)計中，先使加法器A端設(shè)為6，B端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。而在本設(shè)計方案中，用上一級傳來的進位，用計數(shù)器輸出，與6相加，這樣就可以使輸出數(shù)是從

9、6到9，后又可從0到9循環(huán)【5】。圖8 74LS283結(jié)構(gòu)圖（3）74LS85比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)74LS85比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如圖9所示，其功能表如表1所示。圖9 74LS85結(jié)構(gòu) 74LS85比較器是一個4位數(shù)值比較器，它是由高位開始比較，逐位進行。若最高位已比較出大小，則以后各位大小都對比較結(jié)果沒有影響;如果最高位相等，則比較次高位;同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對結(jié)果沒有影響。如果4位比較都相等，則再看級聯(lián)信號輸入。級聯(lián)輸入信號是由低位比較器的輸出而來。表1 74LS85功能表輸入輸出A3B3A2B2A1B1A0B0IA>BIA<BIA=BFA>BFA&

10、lt;BFA=BA3>B3×××××× HLLA3<B3××××××LHLA3=B3A2>B2×××××HLLA3=B3A2<B2×××××LHLA3=B3A2=B2A1>B1××××HLLA3=B3A2=B2A1<B1××××LHLA3=B3A2=B2A1=B1

11、A0>B0×××HLLA3=B3A2=B2A1=B1A0<B0×××LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0××HLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLLHHL3.3系統(tǒng)整體電路圖圖10 系統(tǒng)總電路圖4出租車里程計價器設(shè)計的仿真實現(xiàn)按照設(shè)計原理圖來一步步分模塊進行設(shè)計，然后綜合。 4.1 計數(shù)器應(yīng)用及顯示 設(shè)函數(shù)發(fā)生器為車輪每米所傳

12、來的信號，則即可用74LS160對其進行計數(shù)，實現(xiàn)計數(shù)器的應(yīng)用及顯示。下圖僅為百米的計數(shù)器。圖11 計數(shù)器電路的仿真4.2 路程與預(yù)設(shè)值的比較 電路如圖所示，設(shè)函數(shù)發(fā)生器1為車輪直接傳來的脈沖信號，函數(shù)發(fā)生器2為通過計數(shù)器計數(shù)完的總路程脈沖信號。 預(yù)設(shè)比較器一端為3，與傳來的信號相比較，當(dāng)小于或等于3公里時，比較器輸出為0，即此段時間車費顯示為6元。 當(dāng)傳來脈沖信號大于3公里且上面的計數(shù)器計數(shù)到50米后，通過與門輸出高電平，使下一個計數(shù)器開始計數(shù)。圖12 比較器的仿真4.3 加法器的預(yù)置 使加法器AA端預(yù)置為6，BB端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。而在本設(shè)計方案1414中，用上一級傳來的進位，用計

13、數(shù)器接受并輸出到加法器，使其與6相加，這樣就可以使輸出數(shù)不會突變，而是在6的基礎(chǔ)上循環(huán)。圖13 加法器的預(yù)置仿真4.4路程計數(shù)及顯示 設(shè)函數(shù)發(fā)生器為車輪每米所傳來的信號，則即可用74LS160對其進行計數(shù)。下圖僅為百米的路程計數(shù)電路。有時路程遠了，其實也就不用計數(shù)器了，一般都是兩人直接商量車費價格了，所以說，路程顯示不一定要很大，10公里就差不多了。圖14 路程計數(shù)電路仿真4.5 系統(tǒng)整體電路運行及車費的顯示 電路如圖15所示，電路中包含了加法器、計數(shù)器、比較器的功能應(yīng)用，通過路程計數(shù)電路顯示里程，在經(jīng)過比較器，就可以得到收取的路程費用，實現(xiàn)里程計價器的功能。圖15 主電路仿真4.6仿真結(jié)論

14、經(jīng)過路程計數(shù)的顯示與車費計費的顯示表明，該設(shè)計基本符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了計費器的計程功能與計費功能。5總結(jié)及心得體會5.1總結(jié) （1） 設(shè)計原理明了，設(shè)計步驟清晰，設(shè)計電路基本達到設(shè)計的要求。（2） 這次的課程設(shè)計使我對所學(xué)的數(shù)電知識起到了加深和鞏固的作用，也使我有的了搭建和調(diào)試實驗電路的能力。（3）鍛煉了我主動學(xué)習(xí)的能力、與他人合作的能力，及從各種渠道獲得一定的資料共同加以學(xué)習(xí)研究，提高了個人的綜合動手能力。（4）使我對Multisim14有了更深入的了解。5.2心得體會 經(jīng)過這次課程設(shè)計使我學(xué)會了很多，也成熟了許多。在這此設(shè)計之前，其實我并沒有真正的接觸過電子類的課程設(shè)計。剛到手的時候，想著

15、應(yīng)該不難吧。但等到動手畫電路圖的時候感覺不知從何入手，感覺有點亂，有點慌。經(jīng)過多處搜索和多方建議，終于把一個小電路畫出來了，可是一次模擬不出電路就覺得很失望。但是在同學(xué)們和老師的鼓勵下，我慢慢地調(diào)整了心態(tài)，慢慢的做。俗話說得好，“萬事開頭難”。此次的課程設(shè)計，讓我懂得了實踐的重要性，即使課本知識掌握的很好，如果不經(jīng)常應(yīng)用，也只是一些支離破碎的知識，與實際還是有一定的差距的，而課本知識的運用而實際動手能力很差，理論與實踐結(jié)合不起來，學(xué)得再好也沒用。這次課程設(shè)計恰好是將課本知識的鞏固與綜合運用結(jié)合起來，再加上實際動手能力的培養(yǎng)三者結(jié)合起來，讓我們做到真正的學(xué)以致用。這次設(shè)計讓我明白了一個道理，再做任何事情之前，不管它難不難，都應(yīng)把態(tài)度擺好，都要認真地去對待，這樣就不會慌，不會忙手忙腳的，到最后才不會后悔在以后的畢業(yè)設(shè)計甚至在以后的工作中，它起到了很重要的作用。人的一生，不是沒有意義的事，就不去做了。很多事，都是在做完之后，才會覺得有沒有意義，才會知道有沒有收獲我在這次設(shè)計中得到的寶貴經(jīng)驗，就是我的收獲!6參考文獻1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).