基于数电设计出租车里程计价器.docx

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基于数电设计出租车里程计价器

电子技术课程设计报告

题目：

出租车里程计价器设计

学生姓名：

学生学号：

年级：

专业：

班级：

指导教师：

机械与电气工程学院制

2016年11月

出租车计价器课程设计

机械与电气工程学院自动化

1设计的任务与要求

1.1课程设计任务

（1）能够实现计程功能

（2）实现计费功能，计费标准为:

按行驶里程收费，起步费为6.0元，并在车行3公里后再按2.0元/公里，最高计费为99.9元，车停止不计费，能将车费显示出来。

1.2初始参数和要求

（1）74LS160计数器的简介

74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有54/74160和54/74LS160两种线路结构型式。

（2）74LS85比较器的简介

74LS85比较器是一个4位数值比较器，它是由高位开始比较，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）74LS283加法器的简介

74LS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。

（4）初始要求

电路能够实现初始设定，起步费为6.0元，并在车行3公里后再按2.0元/公里计算，车停止不计费，能将路程及车费显示出来。

2出租车里程计价器设计方案制定

2.1系统工作原理

本设计方案系统的总体工作原理如图1所示。

按行驶里程收费，起步费为6.0元，并在车行3公里后再按2.0元/公里，最高计费为99.9元，车停止不计费，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6元。

当路程大于3公里且接收到50米脉冲时，计费器加一毛钱。

当加够一块钱时，计数器进位，与预置为6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工作原理图

本设计方案的系统主要电路图如图10所示。

两个脉冲发生器均为由车轮传来的并经过计数器计数的脉冲。

且此图只显示车费。

2.2设计的技术方案

本次设计主要使用了Multisim14进行电路的设计与仿真。

Multisim是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnologics简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

凭借NIMultisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。

借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。

与NILabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。

3设计方案实施

3.1单元模块功能及电路设计

（1）计数器电路

图2计数器电路图

（2）比较器电路

图3比较器电路图

（3）加法器电路

图4加法器电路图

（4）路程设计电路

图5路程设计电路图

3.2元器件选择及功能介绍

（1）74LS160计数器的功能

图674LS160芯片图

74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有54/74160和54/74LS160两种线路结构型式【1】。

74LS160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为低电平时，在CP上升沿作用下，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【2】。

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【3】。

74LS160有超前进位功能。

当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分。

在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器【4】。

对于54/74LS160，在CP出现前，即使CEP、CET、/MR发生变化，电路的功能也不受影响。

选择74LS160主要用于接受脉冲，计算路程，及用其进位输出使控制车费的计数器工作进行计费。

（2）74LS283加法器组成预置数计数器

图774LS283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6，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6相加，这样就可以使输出数是从6到9，后又可从0到9循环【5】。

图874LS283结构图

（3）74LS85比较器的组成和内部结构

74LS85比较器的内部结构主要如图9所示，其功能表如表1所示。

图974LS85结构

74LS85比较器是一个4位数值比较器，它是由高位开始比较，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。

表174LS85功能表

输入

输出

A3B3

A2B2

A1B1

A0B0

IA>B

IA

IA=B

FA>B

FA

FA=B

A3>B3

×

×

×

×

×

×

H

L

L

A3

×

×

×

×

×

×

L

H

L

A3=B3

A2>B2

×

×

×

×

×

H

L

L

A3=B3

A2

×

×

×

×

×

L

H

L

A3=B3

A2=B2

A1>B1

×

×

×

×

H

L

L

A3=B3

A2=B2

A1

×

×

×

×

L

H

L

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0>B0

×

×

×

H

L

L

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0

×

×

×

L

H

L

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

H

L

L

H

L

L

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

L

H

L

L

H

L

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

×

×

H

L

L

H

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

H

H

L

L

L

L

A3=B3

A2=B2

A1=B1

A0=B0

L

L

L

H

H

L

3.3系统整体电路图

图10系统总电路图

4出租车里程计价器设计的仿真实现

按照设计原理图来一步步分模块进行设计，然后综合。

4.1计数器应用及显示

设函数发生器为车轮每米所传来的信号，则即可用74LS160对其进行计数，实现计数器的应用及显示。

下图仅为百米的计数器。

图11计数器电路的仿真

4.2路程与预设值的比较

电路如图所示，设函数发生器1为车轮直接传来的脉冲信号，函数发生器2为通过计数器计数完的总路程脉冲信号。

预设比较器一端为3，与传来的信号相比较，当小于或等于3公里时，比较器输出为0，即此段时间车费显示为6元。

当传来脉冲信号大于3公里且上面的计数器计数到50米后，通过与门输出高电平，使下一个计数器开始计数。

图12比较器的仿真

4.3加法器的预置

使加法器A—A端预置为6，B—B端为计数器所输出的数值信号。

而在本设计方案1414中，用上一级传来的进位，用计数器接受并输出到加法器，使其与6相加，这样就可以使输出数不会突变，而是在6的基础上循环。

图13加法器的预置仿真

4.4路程计数及显示

设函数发生器为车轮每米所传来的信号，则即可用74LS160对其进行计数。

下图仅为百米的路程计数电路。

有时路程远了，其实也就不用计数器了，一般都是两人直接商量车费价格了，所以说，路程显示不一定要很大，10公里就差不多了。

图14路程计数电路仿真

4.5系统整体电路运行及车费的显示

电路如图15所示，电路中包含了加法器、计数器、比较器的功能应用，通过路程计数电路显示里程，在经过比较器，就可以得到收取的路程费用，实现里程计价器的功能。

图15主电路仿真

4.6仿真结论

经过路程计数的显示与车费计费的显示表明，该设计基本符合设计要求，实现了计费器的计程功能与计费功能。

5总结及心得体会

5.1总结

（1）设计原理明了，设计步骤清晰，设计电路基本达到设计的要求。

（2）这次的课程设计使我对所学的数电知识起到了加深和巩固的作用，也使我有的了搭建和调试实验电路的能力。

（3）锻炼了我主动学习的能力、与他人合作的能力，及从各种渠道获得一定的资料共同加以学习研究，提高了个人的综合动手能力。

（4）使我对Multisim14有了更深入的了解。

5.2心得体会

经过这次课程设计使我学会了很多，也成熟了许多。

在这此设计之前，其实我并没有真正的接触过电子类的课程设计。

刚到手的时候，想着应该不难吧。

但等到动手画电路图的时候感觉不知从何入手，感觉有点乱，有点慌。

经过多处搜索和多方建议，终于把一个小电路画出来了，可是一次模拟不出电路就觉得很失望。

但是在同学们和老师的鼓励下，我慢慢地调整了心态，慢慢的做。

俗话说得好，“万事开头难”。

此次的课程设计，让我懂得了实践的重要性，即使课本知识掌握的很好，如果不经常应用，也只是一些支离破碎的知识，与实际还是有一定的差距的，而课本知识的运用而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好也没用。

这次课程设计恰好是将课本知识的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手能力的培养三者结合起来，让我们做到真正的学以致用。

这次设计让我明白了一个道理，再做任何事情之前，不管它难不难，都应把态度摆好，都要认真地去对待，这样就不会慌，不会忙手忙脚的，到最后才不会后悔～在以后的毕业设计甚至在以后的工作中，它起到了很重要的作用。

人的一生，不是没有意义的事，就不去做了。

很多事，都是在做完之后，才会觉得有没有意义，才会知道有没有收获～我在这次设计中得到的宝贵经验，就是我的收获!

6参考文献

[1]康华光.电子技术基础.数字部分[M].武汉:

华中科技大学电子技术课程组编.2014.

[2]吴正大.信号与线性系统分析[M].北京:

高等教育出版社，2014.

[3]康华光.电子技术基础.模拟部分[M].武汉:

华中科技大学电子技术课程组编.2014.

[4]李发海，朱东起.电机学[M].北京:

科学出版社，2013.

[5]瞿安连.应用电子技术[M].北京:

科学出版社，2003.

[6]蔡惟铮.基础电子技术[M].北京:

高等教育出版社，2004.

指导教师评语

成绩（60%）

指导教师签字：

年月日

答辩过程及评价

成绩（40%）

答辩小组签字：

年月日

院综合意见