基于Multisim的出租車計費(fèi)器仿真研究

1、電子設(shè)計與制作課程設(shè)計通信工程班級:姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師：設(shè)計時間：成績:評語:電子設(shè)計與制作實(shí)習(xí)報告實(shí)習(xí)目的此次電子設(shè)計實(shí)習(xí)主要為大學(xué)四年的專業(yè)課起承接作用，完成此次設(shè)計有三部分目的。首先對大學(xué)兩年來所學(xué)的有關(guān)電子設(shè)計方面專業(yè)課進(jìn)行鞏固，將所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中來，理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步加深對已學(xué)相關(guān)專業(yè)知識的認(rèn)識。其次，通過此次電子設(shè)計，熟悉并掌握電子設(shè)計電路的一般設(shè)計方法，熟悉電子元器件的表示、參數(shù)及封裝樣式。在設(shè)計出租車?yán)锍逃媰r表電路過程中，進(jìn)一步系統(tǒng)地掌握相關(guān)專業(yè)知識及元件作用，學(xué)習(xí)利用相關(guān)軟件進(jìn)行電子線路的調(diào)試，掌握電子電路的仿真及應(yīng)用仿真軟件。最后，通過此次實(shí)習(xí)，加強(qiáng)對本專業(yè)的

2、了解，通過設(shè)計，培養(yǎng)同學(xué)們的動手能力，從而為以后學(xué)習(xí)更加高深的專業(yè)知識打好基礎(chǔ)。2、 實(shí)習(xí)時間3、 實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程（1） 設(shè)計題目出租汽車?yán)锍逃媰r表設(shè)計與仿真（2） 設(shè)計目的1、 掌握出租汽車?yán)锍逃媰r表的設(shè)計與仿真；2、 熟悉同步十進(jìn)制系數(shù)乘法計數(shù)器芯片的工作原理和使用方法；3、 掌握計數(shù)器、寄存器和譯碼器及顯示電路的原理和使用方法。（3） 設(shè)計要求1、 設(shè)計出租汽車?yán)锍逃媰r表電路；2、 選用中小規(guī)模集成器件；3、 具有在線仿真及顯示電路。（4） 出租車計費(fèi)器原理框圖出租車計價器根據(jù)乘客乘坐時汽車行駛路程的多少計價，并在行駛過程中同步顯示車費(fèi)。從起步價3元開始，汽車?yán)锍涛礉M1.5公里時，均按起

3、步價計算。超過1.5公里，則在起步價基礎(chǔ)上按每0.1公里加0.2元計算路程和計費(fèi)可通過十進(jìn)制加法計數(shù)器實(shí)現(xiàn)。要設(shè)計一個精度為0.1公里，計費(fèi)范圍為99.9元的計費(fèi)器，則需有6個數(shù)碼管，前三個用來顯示路程，后三個用來顯示計價。起價(X.X元)可以通過計數(shù)器的置數(shù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)置。這里行車?yán)锍逃妹}沖信號代替，每來一個脈沖代表0.1公里路程。出租車計費(fèi)器主要由路程計數(shù)電路、比較器電路、計費(fèi)電路、顯示電路和時鐘脈沖信號源等組成，其原理框圖如圖：圖一出租車計價器設(shè)計原理框圖（5） 出租汽車?yán)锍逃媰r表核心器件介紹1、 74LS16074LS160是中規(guī)模集成同步十進(jìn)制加法計數(shù)器，具有異步清零和同步預(yù)置數(shù)的功

4、能。使用74LS160通過置零法或置數(shù)法可以實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制的計數(shù)器。(1) 異步清零：當(dāng)RO1時，QgQ1=Q2=Q3=0;(2) 同步預(yù)置：當(dāng)LD=1時，在時鐘脈沖CP上升沿作用下，QgDO,Q1=D1,Q2=D2,Q3=D3。(3) 鎖存：當(dāng)使能端EP-ET=O時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為鎖存狀態(tài)。(4) 計數(shù)：當(dāng)使能端EP=ET=1時，為計數(shù)狀態(tài)。圖二74LS160邏輯功能圖圖三74LS160引腳圖2、7485數(shù)字比較器圖四數(shù)字比較器引腳圖數(shù)字比較器：對兩個位數(shù)相同的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行比較，并判定其大小關(guān)系的邏輯電路。3、撥碼開關(guān)用來操作控制的地址開關(guān)，采用的是0/1的二進(jìn)制編碼原理。每一個鍵對應(yīng)的背

5、面上下各有兩個引腳，撥至ON側(cè)，這下面兩個引腳接通；反正則斷開。這四個鍵是獨(dú)立的，相互沒有關(guān)聯(lián)。此類元件多用于二進(jìn)制編碼?？梢栽O(shè)接通為1;斷開為0,則有：0000、0001、0010、1110、1111一共是16種編碼。圖五撥碼開關(guān)OAGTBOAEQB-OALT-B.A1-B1-A0B0-AGTBAEQBALTB7485N（六）總原理圖圖六出租車計價器設(shè)計總原理圖（七）單元電路設(shè)計及原理分析1、初始值設(shè)定計費(fèi)器的所有清0功能通過開關(guān)S4完成。S5和初始值設(shè)定部分包括里程置數(shù)和起價置數(shù)兩部分。里程置數(shù)由開關(guān)VCCU1U2U3U14U15U16-T5VV1GNDMi?200HzGDCDIEG_GX

6、REEN_GREENV2GNDVCC400Hz5V丁5VRDEN_GREENVCCU45VWS2VCC5V3456ABCDQAQBQCQD14131211710913456710ENPRCOENTLOADCLRCLK1574LS160NU5AQABQBCQCDQDENPRCOENT乙LOAD二CLR24CLK1574LS160NABCDABCDQQQQZ_ENPRCoH-10ENT斑=仝情U7U1114512611VCC2VCCCLK9LOADCLR4314133415156ENPENTA1B1A0B0710ABCDQAQEQCQDA3B3A2B2AGTBAEQBALTBOAGTIOAEQOA

7、LTB1211109RCO15VCCllllllllU9B2A1B1A0B01511314s5T74LS160NS8U126）15RC9VCCCLK74LS160NS9U13CLK74LS160N34710ABCDLOADCLRENPENTABCDLOADCLRENPENTQAQBQCQDQAQBQCQD1413127生9141312RCO.153456A3OAGTB3OAEQA2OALTBAGTBAEQBALTB7485NU17AU10A74S04D74LS136DVCCS10|5VGND鍵二空格S6完成；起價置數(shù)部分由比較器U9和反相器U10A產(chǎn)生置數(shù)信號，由開關(guān)S10和U11(74LS1

8、60N)進(jìn)位輸出接入異或門U17A產(chǎn)生置數(shù)脈沖，從而使U12(74LS160N)獲得起價并通過數(shù)碼管顯示。2、 汽車行駛路程計數(shù)主要由計數(shù)器74LS160N和數(shù)碼管組成。用74LS160N芯片(U4U6)的級聯(lián)進(jìn)行路程累加。為了簡化設(shè)計，這里汽車行駛路程用脈沖信號表示，每個脈沖表示0.1公里路，通過數(shù)碼管顯示出來并且數(shù)碼管最后一位表示小數(shù)。3、 路程比較電路路程比較電路主要由三片7485N(U7U9)數(shù)值比較器和預(yù)置1.5km輸入端組成。當(dāng)行程小于1.5km時，U9的5腳OAGTB(>)輸出為0，從而使計數(shù)器U11、U13處于保持狀態(tài)；7腳OAGTB(<)輸出為1，經(jīng)反相后變?yōu)?加

9、到U12的9腳LOAD，從而使計費(fèi)器一直顯示起步價。當(dāng)行程大于1.5km時，U9的5腳OAGTB(>)輸出為1,從而使計數(shù)器U11、U13處于可計數(shù)狀態(tài)；7腳OAGTB(<)輸出為0,經(jīng)反相后變?yōu)?,這樣U12的9腳沒有置數(shù)信號也處于可計數(shù)狀態(tài)。4、 計費(fèi)電路主要由三片74LS160N(U11U13)級聯(lián)與數(shù)碼管組成。當(dāng)路程小于1.5公里時顯示器起步價。當(dāng)里程大于1.5公里時，在起步價基礎(chǔ)上，按每超過0.1公里路增加0.2元費(fèi)用計算。仿真結(jié)果與分析1、行程小于1.5公里仿真結(jié)果當(dāng)行程小于等于1.5公里時，U9的7腳輸出1,通過反相器U10A后變?yōu)?,這樣U12置數(shù)端9腳為有效的置數(shù)

10、信號0，使U12處于置數(shù)狀態(tài)，在時鐘脈沖下降沿作用下，將并行數(shù)據(jù)輸入端的0011（十進(jìn)制數(shù)3）送到計數(shù)器輸5V21413121115AQABQBCQCDQDENP RCOENTLOAD CLRCLKU1U2U3IH1BHIXIIKjilREENIG Hhexeehg greenU774LS160NVCC42nr4091211151 .13.44-A3 OAGTBB3 OAEQBA2 OALTB - B2A1B1A0B0AGTBAEQB ALTB7485NU81513121110U14U15U16VCC丁-5VVCC5V;inn；iA3 OAGTBB3 OAEQBA2 OALTBB2A1B1A0

11、B0AGTBAEQBALTBU634一5141312LOAD CLRCLKS6151-131412ii109AGTBAEQB ALTB7485N7485NU9GNDVCC*-T 5VU116)15974LS160NU1235702畫U133491400 Hz5 V71014131211V271c3456VCCT5VCC5AQABQBCQCDQIENPRCOENTLOAD CLRCLKAB CD XQ QQ QR評ABCD EEQQQ QABCD14121574LS160N4A3B3A2B2A1B1 A0B0OAGTI16 oaeqbZ OALTB 二U10A74S04DLOAD CLRCLKU

12、H卜HEXEEHG GREEN14131274LS160NA U17A74LS136DVCCS10 5V鍵=空格占GND出端，從而使數(shù)碼顯示器顯示3元。由于U11、U13的計數(shù)使能端ENPENT與U9輸出端5腳相連，其輸出為0,這樣ENP=ENT=0使得U11、U13處于保持狀態(tài)，于是計費(fèi)顯示器一直顯示3元。其仿真結(jié)果如圖：圖七行程小于1.5公里仿真結(jié)果圖2、行程大于1.5公里仿真結(jié)果當(dāng)行程大于1.5公里時，比較器7485N得到比較結(jié)果A>B,U9的7端輸出為0，通過反相器使得U12的9腳為1，置數(shù)無效，U12處于可計數(shù)狀態(tài)，其計數(shù)工作過程為：U11輸出1001前進(jìn)位輸出為0加在異或門輸

13、入端，而開關(guān)S10加在異或門輸入端的邏輯值為1，這樣異或門輸出1；當(dāng)U11為1001時進(jìn)位輸出為1，由于異或門輸入均為1，因而輸出為0，這樣使得U12的時鐘脈沖端2腳正好得到一個下降沿而計數(shù)。另外，U9的5腳輸出1，此時與5腳相連的U11、U13的使能端ENP=ENT=1，使U11、U13處于計數(shù)狀態(tài)。其仿真結(jié)果如圖：圖八 行程大于1.5公里仿真結(jié)果圖VCCGNDHEEEDNGGREENU712VCC7485NU8141512109VCCn74LS160N7485NU915314412569RCO43VCC7485N74LS160rS43434QAQBQCQD151A1B1A0B0OAGTB

14、OAEQB OALTBAB56A3B3A2B2AGTB AEQB ALTBA3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQB ALTBA3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQB ALTBOAGTBOAEQB OALTBENPENT141310432_2-CLK15:D-LOAD CLROAGTB OAEQB OALTB9111107101312VCC14710U14U15U16ENPENTLOAD CLRCLKQA QB QCQDRCO1574LS160NA B C DQAQBQCQD14121TENPENTRCOLOADCLR1 CLK1314gndvccV2U1167RCO9CLK2CLKA B C D-LOAD CLRENPENT7107A B C DENPENTA B C D-LOAD CLRENPENTQA QB QCQD-LOAD CLR34563433456400 Hz 5 VVCCVCCT* CLK141374LS160NU12RCOGNDU10A74S04DXDDNG111