出租車計價器控制電路設計

實驗十七出租車計價器控制電路設計一、簡述坐過出租車的人都知道，只要汽車一開動，隨著行駛里程的增加，就會看到汽車前面的計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當行駛到某一值時，（如5km）計費數(shù)字顯示開始從起步價（如10元）增加。當出租車到達某地需要在那里等候時，司機只要按一下“計時”鍵，每等候一定時間，計費顯示就增加一個該收的等候費用，汽車繼續(xù)行駛時，停止計算等候費，繼續(xù)增加里程計費。到達目的地，便可按顯示的數(shù)字收費。出租車計價器控制電路框圖如圖2.17.1所示。圖2.17.1出租車計價器控制電路框圖二、設計任務和要求利用TTL/CMOS數(shù)字集成電路設計出租車計價器邏輯控制線路，具體要求如下：1.進行里程顯示。里程顯示為三位數(shù)，精確到1公里。2.能預置起步價。如設置起步里程為5公里，收起步價費10元。3.行車能按里程收費，能用數(shù)據(jù)開關設置每公里單價。4.等候按時間收費，如每10分鐘增收1公里的款。5.按復位鍵，顯示裝置清0，（里程清0，計價部分滅0）。6.按下計價鍵后，汽車運行計費，候時關斷；候時計數(shù)時，運行計費關斷。三、可選用器材1.XK系列數(shù)字電子技術實驗系統(tǒng)2.直流穩(wěn)壓電源3.集成電路：74LS74、74LS83、74LS244、74LS290及門電路4.顯示：CL0025.數(shù)據(jù)開關、按鈕、阻容元件四、設計方案提示1.里程計數(shù)及顯示在出租車轉軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號”。設汽車每走10米發(fā)一個脈沖，到1公里時，發(fā)100個脈沖，所以對里程計數(shù)要設計一個模100計數(shù)器，如圖2.17.2所示。里程的計數(shù)顯示，則用十進制、譯碼顯示即可，見圖2.17.3。計數(shù)器采用74LS290，顯示可用譯碼、驅動、顯示三合一器件CL002或共陰、共陽顯示組件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。圖2.17.2模100計數(shù)器圖2.17.3里程計數(shù)、譯碼、顯示2.計價電路該電路由兩部分組成。一是里程計價：在起價公里以內（如5公里內），按起步價算；若超過起價公里，則每走一公里，計價器則加上每公里的單價款。二是等候計價；汽車運行時，自動關斷計時等待，而當要等候計數(shù)時，需要手動按動“等候”計費開關，進行計時，時間到（如10分鐘），則輸出1公里的脈沖。相當于里程增加1公里，數(shù)字顯示均為十進制數(shù)，因此，加法也要以BCD碼相加。一位BCD碼相加的電路如圖2.17.4所示，當二位二進制BCD碼數(shù)字相加超過數(shù)值9時，有進位輸出。圖2.17.4一位8421BCD碼加法器圖2.17.5里程判別電路里程判別電路如圖2.17.5所示。當所設置的起價公里數(shù)到時，使觸發(fā)器翻轉。圖2.17.5中為5公里時觸發(fā)器動作。3.秒信號發(fā)生器及等待計時電路秒信號可用32768Hz石英晶振經CD4060分頻后獲得。簡易的可用555定時器近似獲得。候時計數(shù)器每10分鐘輸出一個脈沖。個位秒計數(shù)器為60進制，分計數(shù)器為十進制，這樣就組成了600進制計數(shù)器。4.清零復位清零復位后，要使各計數(shù)均清0，顯示器中僅有單價和起步價顯示外，其余均顯示為0。汽車啟動后，里程顯示開始計數(shù)。當汽車等候時，等候時間開始顯示。運行計數(shù)和等候計數(shù)二者不同時計數(shù)工作。五、參考電路根據(jù)出租車計價器的設計任務和要求，其參考邏輯電路如圖2.17.6所示。六、參考電路簡要說明圖2.17.6出租車計價器分別由里程計數(shù)單元，候時計數(shù)單元，起步價、單價預置開關，加法器、顯示及控制觸發(fā)器等部分組成。1.里程計數(shù)顯示單元出租車起動后，每前進10米，發(fā)一個脈沖，通過IC19與門（74LS08），輸入到IC4CP0端進行計數(shù)，IC4、IC5（74LS290）為模100計數(shù)器，當計數(shù)器計滿1km（100×10），在IC5的Q3輸出一個脈沖，使IC6計數(shù)，顯示器就顯示1公里。IC6、IC7、IC8為三位十進制計數(shù)器，計程（數(shù)）最大范圍為999。出租車計價（程）時，開關K合上（打在位置2上）。2.時間等候計數(shù)IC3、IC2、IC1為時間等候計數(shù)器。當出租車在等候時，司機按一下“候時”鍵，IC9（FF1）被置成1，觸發(fā)器Q端輸出1信號，使555定時振蕩，輸出1Hz的脈沖到IC1、IC2，進行60秒計數(shù)，IC3為十進制計數(shù)器。當計滿10分鐘，輸出一個脈沖，CP10到IC18或門，給里程計數(shù)器計數(shù)，即等候10分鐘，相當于行駛1公里。若等候5分鐘時，汽車恢復行駛，這時，汽車運行輸出的脈沖，使IC9（FF1）翻轉（Q=0），計時停止而轉入計程。這樣，二者不會重復計數(shù)。實現(xiàn)正確、合理的收費。3.計價電路部分起步價由預置開關設置，開關的輸出為BCD碼，四位并行輸入，通過三態(tài)門IC10、IC12（74LS244）顯示器顯示。基本起步價所行駛的里程到達后，按每行駛1公里的單價進行計價。由控制觸發(fā)器IC9（FF2）控制起步里程到否？若起步里程（圖中設為5km）使IC9（FF2）Q端為1,Q=0，這樣IC11和IC13連通，顯示器顯示的為起步價、單價之和的值。圖2.17.6出租車計價器邏輯電路參考圖其實，本電路剛開始起動（復位）時，已經將起步價經IC10、IC14在IC15中與單價相加了一次（即加了1公里的費用），所以，起步里程的預置值應為6公里，即圖中IC6的計數(shù)范圍應是0～6，IC20的Q2·Q1就是實現(xiàn)到起步里程數(shù)的自動置數(shù)控制信號。兩位BCD碼數(shù)值的相加，是通過4位二進制全加器74LS83進行的，兩位相加若超過9，需進行加6運算，使之變?yōu)锽CD碼。圖2.17.7即為二位BCD碼加法器電路圖。圖2.17.7兩位BCD碼加法器電路圖4.復位、秒信號、候時信號