1、电子技术应用实习出租车计费器的设计 电子技术应用实习课程： 电子技术应用实习题目： 出租车计费器的设计学生姓名： 学 号： 班 级: 专 业： 电子信息工程指导教师： 目 录1设计目的、内容和要求-32设计思路及总体框图-4 2.1 设计思路-4 2.2 总体框图-43单元模块设计-6 3.1 各单元模块功能介绍及电路设计-6 3.1.1行车里程计费显示模块设计-7 3.1.2等车时间显示电路模块设计-7 3.1.3乘车总费用显示电路模块设计-7 3.2元器件的介绍-8 3.2.1 74LS283加法器介绍-83.2.2 74LS85 比较器介绍-83.2.3 74LS160 计数器介绍-93
2、.2.4 74LS161 计数器介绍-94电路仿真-10 4.1各个模块电路仿真-105 结论-126心得体会-13参考文献-14 附录-15 附录A 出租车计数器电路图-15 附录B 出租车计数器元器件清单-161.设计目的、内容和要求1.1设计目的：（1）进一步熟悉各种进制计数器的功能及使用；（2）掌握译码器显示电路的应用；（3）熟悉集成芯片的内部结构及应用；（4）掌握数字电子钟的组成与工作原理；（5）提升对实际电路的设计和调试能力。1.2设计内容：汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上
3、，每行驶100米，磁铁与干簧管重合一次，即输出一个脉冲信号，则10个脉冲/公里（设为P3）。里程单价（设2.1元/公里）可由两位（B2=2、B1=1）BCD拨码开关设置，经比例乘法器（如J 690）后将里程计费变换成脉冲数P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，则P1为21个脉冲，即脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要由脉冲发生器产生10个脉冲/10分钟（设为P4），如果等车单价为0.6元/10分钟（置B4=0、B3=6），经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，则P2为6个脉冲，即得到相同的脉冲当量为0.
4、1元/脉冲。同理，起步价（设5元）也可以转换成脉冲数（P0= 个脉冲)或者将P0作为计数器的预置信号（框图所示）。最后行车费用转换成脉冲总数P=P0+P1+P2，其结果用译码显示器显示。1.3要求：1、基本部分（1）设计制作自动计费器，包括行车里程计费、等车时间和起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额为99.9元。（2）行车单价、等车单价、起步价可分别由拨码开关或拨码盘预置。 2. 设计思路及总体框图2.1设计思路：出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动显示用车费用的数字仪表。仪表根据用车起价、行车里程计费及等候时间计费三项求得客户用车的总费用，通过数码自动显示。里程传感器可用干簧继
5、电器实现，安装在与汽车车轮相连接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进十米闭合一次，即输出一个脉冲信号，实验用一个脉冲源模拟。通过信号发生器模拟汽车车轮上传感器传来的脉冲信号,用计数器进行计数,然后触发里程计数器进行累加,依次向高位进位并用4位数码管显示路程；另一方面，将传来的脉冲通过比较器与3公里进行比较,大于三公里时开始触发价格计数器累加,并利用加法器与5元相加，也依次向高位进位并用4位数码管显示价格。2.2 总体框图: 本设计方案系统的总体工作原理如图所示。有两种收费方式（通过按键实现两种收费方式的转换）：按行驶里程收费，起步费为5.0元，并在车行3公里后再按1.0元/公里：按等候
6、时间计费，当车停止不走时，按1.0元/15分钟计费。最高计费为99.9元，当乘客到达目的地时，将路程及车费显示出来。路程的计算来自于车轮给予的脉冲，车启动后计费器开始工作。本设计方案为设定每100米车轮给路程计数器一个脉冲，并通过显示器把路程显示出来，同时把路程与预置的3公里进行比较，当路程小于等于3公里时，车费显示为5元。当路程大于3公里且接收到100米脉冲时，计费器加一毛钱。当加够一块钱时，计数器进位，与预置5元的加法器相加。当加法器够十元，进位，使十元的计数器工作，计数。本设计方案，显示的最高车费为99.9元。图1 3.单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计本系统主要分为3个单元
7、模块，它们分别是：行车里程件数显示电路模块、等车时间显示电路模块和总费用显示电路模块。各单元模块功能及相关电路的具体说明如下。3.1.1 行车里程计数显示模块设计（1）行车里程计数显示电路的作用：将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来,被人的视觉所接受。本设计的显示器用LED管。（2）本模块用到的器件有74LS160、74LS85、四段LED数码管、与非门等。 图2 行车里程计数显示框图3.1.2 等车时间显示电路模块设计（1）该模块由74LS160、74LS161、74LS283、四段LED数码管以及与非门构成 （2）模块的具体电路： 图33.1.3 总费用显示电路模块设计（1）该模块的功能是
8、直观显示车费。（2）该模块由74LS160、74LS161、74LS283、四段LED数码管以及与非门构成模块具体电路如下： 图4 3.2元器件的介绍3.2.1 74LS283加法器的介绍图5 74LS283芯片图74LS283加法器是4为超前进位加法器，能够实现两个数值信号的相加。在本设计中，先使加法器A端设为5，B端为计数器所输出的数值信号。而在本设计方案中，用上一级传来的进位，用计数器输出，与5相加，这样就可以使输出数是从5到9，后又可从0到9循环。3.2.2 74LS85比较器的介绍74LS85比较器的内部结构主要如图所示图674LS85比较器是一个4位数值比较器，它是由高位开始比较，
9、逐位进行。若最高位已比较出大小，则以后各位大小都对比较结果没有影响；如果最高位相等，则比较次高位；同理，次高位已比较出大小，则以后各位大小对结果没有影响。如果4位比较都相等，则再看级联信号输入。级联输入信号是由低位比较器的输出而来。 3.2.3 74LS160计数器介绍1：74LS160 为可预置的十进制计数器， 共有 54/74160 和 54/74LS160 两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如表 3-1 下表是 74LS160 的主要电器特性 异步清零端/MR1 为低电平时，不管时钟端 CP 信号状态如何，都可以完成清零 功能。 74LS160 的预置是同步的。 当置入控制器/PE
10、 为低电平时， CP 上升沿作用下， 在 输出端 Q0-Q3 与数据输入端 P0-P3 一致。对于 54/74160，当 CP 由低至高跳变或 跳变前，如果计数器控制端 CEP、CET 为高电平，则/PE 应避免由低至高电平的 跳变，而 54/74LS160 无此种限制。 74LS160 的计数是同步的，靠 CP 同时加在四个触发器上而实现的。 当 CEP、 CET 均为高电平时，在 CP 上升沿作用下 Q0-Q3 同时变化，从而消除了异步计 数器中出现的计数尖峰。对于 54/74LS160 的 CEP、CET 跳变与 CP 无关。 74LS160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（T
11、C）输出一个高电平 脉冲，其宽度为 Q0 的高电平部分。 2：管脚图： 图7 74LS160管脚图3.3.4 74LS161计数器介绍74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器。他可以灵活的运用在各种数字电路以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能图84.电路仿真4.1各个电路模块仿真4.1.1五公里行车计费仿真图94.1.2等车计费仿真图104.2.3清零仿真图115.结论本次所设计的出租车计费器实现最大金额为99.9元的计费,计费金额精确到了角。同时也能实现出租车司机按下开关后在等车过程中计费，等车最大时间为59分钟，让后再根据所等的时间计费。本次所设计的出租车计费器，操作简
12、单，电路结构清晰明了，充分结合了所学的数电知识，但是由于所选芯片个数的局限性，该计费器计费金额最高位只能是十位，而且电路各模块之间的连接也需要认真分析，仔细连接，极易出现连线错误，如果乘客的路程比较远的话，那么会出现报错，进而失去了它应有的功能。较当下的出租车计费器，本次所设计的计费器还只停留在行业的最基础阶段，计费金额也只停留在100元以内，因此需要今后的不断改进与创新。在今后的改进方面，可以通过选择合理的元器件，尽量实现计费金额更大，同时所选芯片越少，电路越简单越好。根据我们所查阅的资料，单片机的功能十分强大，而且较运用74LS160等组成的逻辑电路简单明了的多。因此，在今后对计数器改进方
13、面，可以采用单片机，会给我们带来许多意外的惊喜。6.心得体会通过此次课程设计让我能够亲身参予电子产品的设计师使我更加深深地体 会到：现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的产品都是电子产品 比如决定现代社会发展方向的电脑以及几乎每个同学都拥有的收音机等等无不 说明电子产品的重要性。作为一名电子专业马上大三的大学生，我认识到我不仅 要学好课本上的知识，还要学会将所学到的知识联系并应用到现实生活中，做到 理论联系实际。 经过两个星期的设计过程，我学到了很多东西，对一年以来所学过的电子方 面的知识也重新学习了一遍，也对自己在数字电子方面的能力有了更客观的评 价，在这次设计过程中，从最基本的查
14、元件，找资料做起，了解了完整的电子设 计的一般步骤，也和同学们共同探讨研究，学到了很多课堂上学不到的东西，也 遇到了各种各样从没想过的问题，并认真的解决了它们，另外，对各种电子类设 计的计算机辅助手段有了更深一步的接触， 学会了一些 EDA 软件如 multisim的用法，可以说是为了以后的电子领域的道路做了一些有益的尝试，同时也使我 增加了对电子方面知识的兴趣，也从中发现了自己的一些不尽如人意的地方，以 后要多改进。通过两周的的努力，我们的课程设计终于完成了，这意味着这 一阶段艰苦的热烈的付出即将告一段落。在整个课程设计中，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与指导的老师、同学
15、和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在课程设计的编写过程中， 指导老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍指出每次编程的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢 在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。做课程设计是一次系统的学习，课程设计的的完成，让我在中学到了许多，尤其是学会了合作，懂得了合作造就的效益和成果。 在这里再次感谢和我一起搭档的同学，还有对我们精心指导的老师！参考文献1 童诗白主编.模拟电子技术基础.高等教育出版社 2 阎石主编. 数字电子技术基础.高等教育出版社 3陈大钦主编.电子技术基础实验-电子电路实验.设计.仿真.华科出版社 4 高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.国防科技大学出版社 5 金唯香、谢玉梅.电阻测试技术.湖南大学出版社 附 录附录1 系统的原理电路图图12附录2 出租车计数器元器件清单 所需的器件序号器 件型号数量1计数器74LS16074LS161712加法器74LS28313比较器74LS8514开关852输入与非门74LS0036四输入或非门NOR417七段数码显示器DCD-HEX68信号发生器2
