出租車數(shù)字計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)

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

2、原理 8 5.1里程計(jì)算與顯示電路 8 5.2里程比較電路 9 5.3.價(jià)格計(jì)算電路9 5.4.價(jià)格顯示電路 106系統(tǒng)原理電路與仿真 117附錄118心得體會(huì)11 9參考文獻(xiàn) 121 引言 1.1 設(shè)計(jì)目的 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、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、vlsi以及uvlsi的過程。同時(shí)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(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，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，在多種平臺運(yùn)行，提供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一

4、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)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器，計(jì)費(fèi)包括起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)兩部分，用四位數(shù)碼管顯示消費(fèi)金額，最小計(jì)價(jià)單元為0.1元；行程3公里內(nèi)，起步費(fèi)為5元，超過3公里，以每公里1.2元計(jì)費(fèi)。用三位數(shù)碼管顯示總里程，精度為0.2公里。2.2 設(shè)計(jì)的基本原理和功能本次課程設(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multisim電路仿真

5、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，在計(jì)算機(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)具體原理如下：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，則其路程可以用脈沖來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在價(jià)格方面 ，可以以用脈沖來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)脈沖代表0.1元只要1.2個(gè)脈沖就可以表示一公里路程。這樣價(jià)格和路程都可以用脈沖來實(shí)現(xiàn)，都可以用數(shù)碼顯示管來顯示。3 模塊設(shè)計(jì)和總體框圖3.1設(shè)計(jì)模塊（1） 里程計(jì)算模塊 里程計(jì)費(fèi)模塊實(shí)現(xiàn)對于出租車在形式過程中里程計(jì)

6、算功能。可以利用計(jì)數(shù)器計(jì)算出脈沖的個(gè)數(shù)從而顯示出里程的多少。（2） 里程計(jì)費(fèi)模塊 計(jì)費(fèi)模塊實(shí)現(xiàn)對于出租車在行駛多少路程中求出多少價(jià)錢的模塊；當(dāng)行車?yán)锍檀笥?km時(shí)，為5元。當(dāng)行車?yán)锍檀笥?min時(shí)每公里1.2元。3.2總體思想里程計(jì)數(shù)模塊：脈沖經(jīng)過三個(gè)級聯(lián)的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行里程技術(shù)。計(jì)費(fèi)模塊：脈沖經(jīng)過10進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行里程的計(jì)數(shù)，再經(jīng)過一個(gè)比較器，與置數(shù)為30個(gè)脈沖的計(jì)數(shù)器比較，當(dāng)比較器輸出為0時(shí),表示里程不大于3公里，給總計(jì)費(fèi)計(jì)數(shù)器置位050（即05.0元）；當(dāng)比較器0輸出為高電平時(shí)，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(gè)與非門，就可以控制30個(gè)脈沖以后的計(jì)數(shù)與非

7、計(jì)數(shù)。當(dāng)其大于30計(jì)數(shù)時(shí)，其觸發(fā)一個(gè)已經(jīng)置數(shù)為050的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,即相當(dāng)于30公里后每公里1元,同時(shí)重新已10進(jìn)制的計(jì)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(jìn)數(shù)端就相當(dāng)于每公里加0.1元，自身相加2次，再與之相加就實(shí)現(xiàn)了每公里1.2元。3.3總體實(shí)現(xiàn)框圖圖3.3總體實(shí)現(xiàn)框圖4 出租車計(jì)費(fèi)器核心器件簡介4.1十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls160 (1) 74ls160是中規(guī)模集成同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，具有異步清零和同步預(yù)置數(shù)的功能。使用74ls160通過置零法或置數(shù)法可以實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。其引腳圖見圖。 (2)先對74ls160的基本功能進(jìn)行測試，邏輯功能表如

8、下圖。 異步清零：當(dāng) clr0時(shí)，。 同步預(yù)置：當(dāng) load0時(shí).在時(shí)鐘脈沖上升沿作用下。 。 鎖存：當(dāng)使能端 時(shí)，計(jì)數(shù)器禁止計(jì)數(shù)，為鎖存狀態(tài)。 計(jì)數(shù)：當(dāng)使能端epet1時(shí)，為計(jì)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(jìn)行比較，如果它們不相等，則該位的比較結(jié)果可以作為兩數(shù)的比較結(jié)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(jìn)行到最低位才能得到結(jié)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(gè)4位二進(jìn)制加數(shù)，是進(jìn)位的輸入端，是兩個(gè)4位二進(jìn)制加數(shù)的和，是進(jìn)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(jì)費(fèi)模塊電路的組成及其原理5.1里程計(jì)算與顯示電路 里程計(jì)算模塊對測距傳感器發(fā)出的0.1km的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)滿10個(gè)脈沖表示1km。 圖5.1 里程計(jì)算與顯示電路圖三片74ls160接成三個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，由信號發(fā)生器觸發(fā)

10、脈沖，每觸發(fā)一個(gè)脈沖為出租車行進(jìn)中的0.1km,第三塊加法計(jì)數(shù)器累計(jì)十次脈沖，向第二快加法計(jì)數(shù)器輸去一次脈沖，當(dāng)?shù)诙K加法計(jì)數(shù)器累計(jì)到十次時(shí)，再向第一塊加法計(jì)數(shù)器輸去一次脈沖。如現(xiàn)在圖中顯示的131就是共行進(jìn)了13.1公里。5.2.里程比較電路基本里程設(shè)定為3km。當(dāng)實(shí)際行駛距離超過基本里程時(shí)，則在原有計(jì)費(fèi)的基礎(chǔ)上加上每公里單價(jià)，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(jìn)制計(jì)數(shù)器，由信號發(fā)生器觸發(fā)脈沖，同時(shí)重新用一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)，一個(gè)脈沖為出租車行進(jìn)中的0.1km，比較器將出租車行駛的路程即脈沖的個(gè)數(shù)與3公里也就是30個(gè)脈沖比較。當(dāng)其大于30個(gè)脈沖時(shí)，輸出（q）

11、為1，q=1后與脈沖經(jīng)過與門輸出1啟動(dòng)基本里程計(jì)費(fèi)電路，由每公里的觸發(fā)脈沖觸發(fā)計(jì)費(fèi)電路實(shí)現(xiàn)費(fèi)用累加。當(dāng)其小于30個(gè)脈沖時(shí)，輸出（q）為0，q=0后與脈沖經(jīng)過與門輸出0不能啟動(dòng)基本里程計(jì)費(fèi)電路，計(jì)費(fèi)處只輸出原置數(shù)的5元。圖5.2 里程比較電路圖5.3.價(jià)格計(jì)算電路 看似很多,其實(shí)就在脈沖經(jīng)過10進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行里程的計(jì)數(shù)，再經(jīng)過一個(gè)比較器，與置數(shù)為30個(gè)脈沖的計(jì)數(shù)器比較，當(dāng)比較器輸出為0時(shí),表示里程不大于3公里，給總計(jì)費(fèi)計(jì)數(shù)器置位050（即05.0元）；當(dāng)比較器0輸出為高電平時(shí)，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(gè)與非門，就可以控制30個(gè)脈沖以后的計(jì)數(shù)與非計(jì)數(shù)。當(dāng)其大于

12、30計(jì)數(shù)時(shí)，其觸發(fā)一個(gè)已經(jīng)置數(shù)為050的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,即相當(dāng)于30公里后每公里1元,同時(shí)重新已10進(jìn)制的計(jì)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(jìn)數(shù)端就相當(dāng)于每公里加0.1元，自身相加2次，再與之相加就實(shí)現(xiàn)了每公里1.2元。圖5.3 價(jià)格計(jì)算電路圖5.4.價(jià)格顯示電路圖5.3 價(jià)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(shí)驗(yàn)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(huì)兩周的課程設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了出來。經(jīng)過兩周以來和隊(duì)員的共同努力，我們最終完美地完成了電子課程設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)，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(jì)數(shù)器的構(gòu)造及原理。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)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(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對需要面對的事情?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)讓我體會(huì)到知識運(yùn)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