基于Multisim的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：基于Multisim的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 李少華 學(xué)生學(xué)號(hào)： 1314050317 年 級： 13級 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級： 3班 指導(dǎo)教師： 聶文艷 機(jī)械與電氣工程學(xué)院制2015年3月基于Multisum的出租車計(jì)價(jià)器課程設(shè)計(jì)學(xué)生：李少華指導(dǎo)教師：聶文艷機(jī)械與電氣工程學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化1.1設(shè)計(jì)目的和意義1.1.1目的1. 能構(gòu)實(shí)現(xiàn)計(jì)程功能2. 實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：按行駛里程收費(fèi)，起步費(fèi)為6.0元，并在車行3公里后再按2.0  元/公里，最高計(jì)費(fèi)為99.9元，車停止不計(jì)費(fèi)，能將車費(fèi)顯示出來。1.1

2、.2意義 在我們是生活中，乘坐出租車是再常見不過的了，因此人們對出租車計(jì)費(fèi)問題也是非常的敏感的。隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計(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 、卡付費(fèi)、語音報(bào)話、和電腦串行通信等功能。因此出租車計(jì)費(fèi)器在我們的生活中也是很重要的。1.2初始參數(shù)和要求 1.2.1 74LS160計(jì)數(shù)器的簡介74LS160 是一個(gè)具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。1.2.2 74LS85比較器的簡介 74LS85比較器是一個(gè)4位數(shù)值比較

3、器，它是由高位開始比較，逐位進(jìn)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(hào)輸入。級聯(lián)輸入信號(hào)是由低位比較器的輸出而來。1.2.3 74LS283加法器的簡介 74LS加法器是4為超前進(jìn)位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)數(shù)值信號(hào)的相加。1.2.4 初始要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)初始設(shè)定，起步費(fèi)為6.0元，并在車行3公里后再按2.0  元/公里計(jì)算，車停止不計(jì)費(fèi)，能將路程及車費(fèi)顯示出來。1.2.5 所用軟件工具本次設(shè)計(jì)主要使用了Multisim10進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與

4、仿真。 Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics 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(jì)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(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE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(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，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(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論

5、到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)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(jì)流程中提早對電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測量。2.1系統(tǒng)工作原理 本設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的總體工作原理如圖1所示。按行駛里程收費(fèi)，起步費(fèi)為6.0元

6、，并在車行3公里后再按2.0  元/公里，最高計(jì)費(fèi)為99.9元，車停止不計(jì)費(fèi)，將路程及車費(fèi)顯示出來。 路程的計(jì)算來自于車輪給予的脈沖，車啟動(dòng)后計(jì)費(fèi)器開始工作。本設(shè)計(jì)方案為設(shè)定每米車輪給路程計(jì)數(shù)器一個(gè)脈沖，并通過顯示器把路程顯示出來，同時(shí)把路程與預(yù)置的3公里進(jìn)行比較，當(dāng)路程小于等于3公里時(shí)，車費(fèi)顯示為6元。當(dāng)路程大于3公里且接收到50米脈沖時(shí)，計(jì)費(fèi)器加一毛錢。當(dāng)加夠一塊錢時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)位，與預(yù)置為6元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元，進(jìn)位，使十元的計(jì)數(shù)器工作，計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)方案，顯示的最高車費(fèi)為99.9元。 路程脈沖計(jì)數(shù)顯示路程與3公里比較50米脈沖十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每來一個(gè)脈沖，加一毛

7、錢顯示多少毛錢進(jìn)位計(jì)數(shù)器及預(yù)置6元的加法器顯示多少元錢進(jìn)位計(jì)數(shù)器顯示多少十元大于3公里 時(shí)圖1 工作原理圖本設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)主要電路圖如圖2所示。兩個(gè)脈沖發(fā)生器均為由車輪傳來的并經(jīng)過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的脈沖。且此圖只顯示車費(fèi)。 圖2 系統(tǒng)主要電路圖 2.2 器件選擇2.2.1 74LS160計(jì)數(shù)器的功能圖3 74LS160芯片圖 74LS160 是一個(gè)具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器，共有54/74160 和54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。74LS160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。 74LS160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置

8、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，其寬度為Q0的高電平部分。 在不外加

9、門電路的情況下，可級聯(lián)成N位同步計(jì)數(shù)器。 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(jì)算路程，及用其進(jìn)位輸出使控制車費(fèi)的計(jì)數(shù)器工作進(jìn)行計(jì)費(fèi)。2.2.2 74LS283加法器組成預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)器圖4 74LS283芯片圖74LS283加法器是4為超前進(jìn)位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)數(shù)值信號(hào)的相加。在本設(shè)計(jì)中，先使加法器A端設(shè)為6，B端為計(jì)數(shù)器所輸出的數(shù)值信號(hào)。而在本設(shè)計(jì)方案中，用上一級傳來的進(jìn)位，用計(jì)數(shù)器輸出，與6相加，這樣就可以使輸出數(shù)是從6到9，后又可從0到9循環(huán)。圖5 74LS283結(jié)構(gòu)圖2.2.3 74LS

10、85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6所示，其功能表如表1所示。圖6 74LS85結(jié)構(gòu)圖74LS85比較器是一個(gè)4位數(shù)值比較器，它是由高位開始比較，逐位進(jìn)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(hào)輸入。級聯(lián)輸入信號(hào)是由低位比較器的輸出而來。表1 74L85功能表輸入輸出A3 B3A2 B2A1 B1A0 B0IA>BIA<BIA=BFA>BFA<BFA=BA3B3×××

11、5;××HLLA3<B3××××××LHLA3=B3A2B2×××××HLLA3=B3A2<B2×××××LHLA3=B3A2=B2A1B1××××HLLA3=B3A2=B2A1<B1××××LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0×××HLLA3=B3A2=B2A1=B1A0<B

12、0×××LHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0××HLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLLHHL2.2.4 設(shè)計(jì)所需的器件歸納序號(hào)器 件型號(hào)數(shù)量1計(jì)數(shù)器74LS16062加法器74LS28313比較器74LS28314與非門74LS0015與門74LS0816非門74LS0417七段數(shù)碼顯示器DCD-HEX38時(shí)鐘電壓源22.3電路設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)原理圖來一步步分模塊進(jìn)行

13、設(shè)計(jì)，然后綜合。2.3.1 路程的計(jì)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(hào)，則即可用74LS160對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。下圖圖7僅為百米的計(jì)數(shù)器。圖7 0099的計(jì)數(shù)器電路圖路程的計(jì)數(shù)與顯示即可從這個(gè)方法得出，有時(shí)路程遠(yuǎn)了，其實(shí)也就不用計(jì)數(shù)器了，一般都是兩人直接商量車費(fèi)價(jià)格了，所以說，路程顯示不一定要很大，10公里就差不多了。2.3.2 路程與預(yù)設(shè)值的比較 電路如圖9所示，設(shè)函數(shù)發(fā)生器1為車輪直接傳來的脈沖信號(hào)，函數(shù)發(fā)生器2為通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完的總路程脈沖信號(hào)。 預(yù)設(shè)比較器一端為3，與傳來的信號(hào)相比較，當(dāng)小于或等于3公里時(shí)，比較器輸出為0，即此段時(shí)間車費(fèi)顯示為6元。 當(dāng)傳來脈沖信號(hào)大于3公里且上面的

14、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到50米后，通過與門輸出高電平，使下一個(gè)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。圖8 比較器的應(yīng)用2.3.3 加法器的預(yù)置使加法器A1A4端預(yù)置為6，B1B4端為計(jì)數(shù)器所輸出的數(shù)值信號(hào)。而在本設(shè)計(jì)方案中，用上一級傳來的進(jìn)位，用計(jì)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(huì)突變，而是在6的基礎(chǔ)上循環(huán)。圖9 加法器的預(yù)置2.3.4 路程計(jì)數(shù)及顯示圖10 路程計(jì)數(shù)電路2.4 系統(tǒng)整體電路運(yùn)行及車費(fèi)的顯示圖11 綜合電路2.4.1仿真結(jié)論經(jīng)過路程計(jì)數(shù)的顯示與車費(fèi)計(jì)費(fèi)的顯示表明，該設(shè)計(jì)基本符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了計(jì)費(fèi)器的計(jì)程功能與計(jì)費(fèi)功能。3.1結(jié)論1.設(shè)計(jì)原理明了，設(shè)計(jì)步驟清晰，設(shè)計(jì)電路基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要

15、求。2.這次的課程設(shè)計(jì)使我對所學(xué)的數(shù)電知識(shí)起到了加深和鞏固的作用，也使我有的了搭建和調(diào)試實(shí)驗(yàn)電路的能力。3.鍛煉了我主動(dòng)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(gè)人的綜合動(dòng)手能力。 4.使我對Multisim10有了更深入的了解。3.2優(yōu)點(diǎn)與不足優(yōu)點(diǎn)：該計(jì)費(fèi)器實(shí)現(xiàn)了預(yù)置參數(shù)自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)計(jì)程。 不足：電路有點(diǎn)過于復(fù)雜，所用器件多，導(dǎo)致在總的電路圖中沒有能把路程顯示部分畫出來。3.3 心得與體會(huì)經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了很多，也成熟了許多。在這此設(shè)計(jì)之前，其實(shí)我并沒有真正的接觸過電子類的課程設(shè)計(jì)。剛到手的時(shí)候，想著應(yīng)該不難吧。但等到動(dòng)手畫電路圖的時(shí)候感覺不

16、知從何入手，感覺有點(diǎn)亂，有點(diǎn)慌。經(jīng)過多處搜索和多方建議，終于把一個(gè)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(lì)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(jì)，讓我懂得了實(shí)踐的重要性，即使課本知識(shí)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(shí)，與實(shí)際還是有一定的差距的，而課本知識(shí)的運(yùn)用而實(shí)際動(dòng)手能力很差，理論與實(shí)踐結(jié)合不起來，學(xué)得再好也沒用。這次課程設(shè)計(jì)恰好是將課本知識(shí)的鞏固與綜合運(yùn)用結(jié)合起來，再加上實(shí)際動(dòng)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(jì)讓我明白了一個(gè)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

17、，都要認(rèn)真地去對待，這樣就不會(huì)慌，不會(huì)忙手忙腳的，到最后才不會(huì)后悔！在以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(huì)覺得有沒有意義，才會(huì)知道有沒有收獲！我在這次設(shè)計(jì)中得到的寶貴經(jīng)驗(yàn)，就是我的收獲！參考文獻(xiàn)1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分M.武漢:華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編.2014.2吳正大.信號(hào)與線性系統(tǒng)分析M.北京：高等教育出版社，2014.3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分M.武漢：華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編.2014.4吳立新實(shí)用電子技術(shù)手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.5黃永定電子實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)訓(xùn)教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6李發(fā)海，朱東起. 電機(jī)學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，2013.7閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，1998.8沈尚賢.電子技術(shù)導(dǎo)論M.北京：高等教育出版社，1985 .9李士雄，丁康源主編.數(shù)字集成電子技術(shù)教程M.北京：高等教育出版社，1993.10曹漢房，陳亞奎.數(shù)字技術(shù)教程M.北京：電子工業(yè)出版社，1995.11彭容修.