出租车里程计价表.doc

数字逻辑课程设计 课题名称 出租车里程计价表 班 级 姓 名 指导教师 日 期 引 言汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。针对仿真，用EWB可以轻易而举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。我们此次的设计就是运用EWB。随着生活水平的提高，人们已不再满足于衣食住的享受，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着买卖纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器。用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。目 录l 第一章 概论1.1 方案的论证和选择（）1.2 加法器的介绍及其十进制系数乘法器（）1.3 设计方案及其原理分析（）1.4总电路图()l 第二章 单元电路设计与分析2.1 部分部件及其原理（）2.2秒信号发生器及等候计时电路() 2.3 七段显示译码管74LS48（）2.4 数码管（）l 第三章 EWB(MultiSim)软件简单介绍3.1 EWB的概述()3.2 EWB的仿真方法()l 结语l 致谢l 参考文献l 附录基本要求1、设计秒信号0.1分信号脉冲产生器2、选用十进制系数乘法器3、设计四级BCD码计数、译码和显示器4、选用产生行驶里程信号的继电器作为脉冲产生电路5、根据乘法器输入系数a、b、c、d设计拨码开关电路用来改变里程单价中文摘要本设计主要介绍了基于电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim)出租车计价器控制电路的设计。整个自动控制系统由四个主要电路构成：里程计数及显示、计价电路、基本里程判别电路、秒信号发生器（用555多谐振荡器实现）及等候计时电路和清零复位电路。以Electronics Workbench (EWB)软件作为开发平台,采用图形方式创建电路、构造电路、调用元器件和测试仪器，该工作平台可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。该设计不仅仅实现了显示计程车计费的功能，其多功能表现在它可以显示计程车累计走的总路程和里程单价。加法器是构成计算机内部算术运算器（ALU）的基本单元，加法器的逻辑功能是实现两个二进制数的相加，因计算机内部的加、减、乘、除算术运算通常是利用加法器来实关键词：EWB软件、555多谐振荡器、非线性仿真、里程计数、加法器第一章、概论1.1、方案论证与比较通过比较，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，但是由于实力限制所以我们选择第一种数字电路，只要知道并不是由于他优秀而选择就好。采用数字电路控制。其原理方框图如图 11所示。采用传感器件，输出脉冲信号，经过放大整形作为移位寄存器的脉冲，实现计价，但是考虑到这种电路过于简单，性能不够稳定，电路不够实用。但是由于只是有限，只能选用此方案。 金额显示里程传感器处理电路等候电路处理电路图1-1数字电路方案1.2、加法器的介绍及其十进制系数乘法器：u 74LS160逻辑功能测试74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。先对74LS160的基本功能进行测试，并将计数器的工作状态填入表中。异步清零：当0时，Q 0Q1Q2Q30。同步预置：当0时，在时钟脉冲CP上升沿作用下，Q 0D0，Q1D1，Q2D2，Q3D3。锁存：当使能端时，计数器禁止计数，为锁存状态。计数：当使能端EPET1时，为计数状态。 74LS160的逻辑功能表时钟CP异步清除同步置数EP ET工 作 状 态0 10 110 111 0111 1u 74LS160的应用（1）用两片74LS160和门电路构成24进制计数器（用复位法），要求译码显示，并显示数字为0023的循环。1）接成并行进位型。设计电路并用数码显示验证计数功能，记录数码显示情况。2）接成串行进位型。设计电路并用数码显示验证计数功能，记录数码显示情况。图1-2 74LS160引脚图（2）74LS160引脚图1.3、设计方案及其原理分析： 出租车自动计价器原理框图如图1-3所示。它是由传感器，里程单价电路（比例乘法器），振荡器，分频器，等候时间单价电路（比例乘法器）和或门计数译码显示器组成.根据原理框图，用中，小规模集成电路完成各个部分后所连接的总体出租车自动计价器电路图。有上，中，下3部分，下面分析了电路图中比较重要的部分。其实一共有3部分介绍如下：u 计数，译码，显示电路（上）这部分电路由4片74LS160芯片构成串行计数器，用来计费，所计的费用是用4位十进制数经BCD译码器74LS48译码后由LED进行显示。u 等候费用产生电路（中）首先由5G555构成多谐振荡器产生秒信号P4，然后由计数器芯片74LS160进行六分频产生0.1分钟的脉冲信号P5,也就是表示每10分钟会产生100个P5脉冲。十分钟单价电路由拨码开关设置，如设置0.25元，有两级74LS160及J-K触发器74LS112分别构成两级BCD比例乘法器和单价相乘后，就以输出脉冲个数计为等候时间的所收费用P5。u 公路行车费用产生电路（下）图1.4中传感器采用普通干簧继电器，用环氧树脂密封。汽车本省设置一套涡轮变速装置，一般安装在变速器后的软轴接头上，保证汽车每前进10m，涡轮边缘的磁铁从干簧继电器旁经过一次，发出一个信号P4，为负脉冲，与非门G2则产生一个P2正脉冲。行驶1km则产生100个P2脉冲，里程单价电路也由拨码开关设置，如设置为0.45元，行驶里程信号P2和里程单价经两级74LS160及J-K触发器74LS112构成的BCD比例乘法器相乘后便可得到每公里的收费信号P3也是以输出的脉冲个数计算的。上述两部分产生的费用脉冲P3，P5分别经或门送往计数、译码、显示，就得到汽车行驶里程和停车等候时间的收费数。计算器的复位电路是由Knc-2w1d单刀双掷开关手动控制来完成的。振荡器传感器6分频每分钟单价BCD比例乘BCD比例器里程单价或门计数器译码器显示器图 1-3 出租车自动计价器原理框图1.4、设计方案及其原理分析：总电路图第二章、单元电路设计与分析2.1、部分部件及其原理分析图1-4 停车等候时间的部分 图1-5 行驶里程计费这两个部分的原理是一样的所以只要分析上面那个就好，由74LS160进行六分频产生0.1分钟的脉冲信号P5，也就是表示每10分钟会产生100个P5脉冲.十分钟单价电路由拨码开关设置，上图设置为0.25然后有两级74LS160及74LS112分别构成两级BCD比例乘法器和单价相乘后，就以输出脉冲个数计为等候时间的所收费用P5。基本是这样实现的说明如下：开始时产生一个秒脉冲经过6分频即变为6秒的脉冲即为0.1分钟的，经过74LS160后就会是它开始计数而J-k触发器则为置1状态当74LS160输出与单价相同时J-K就置0，再经过与门与上面的P5合成以后形成脉冲个数然后往上传直到上面的74LS160中开始计数，然后在数码管上面显示。第一图中下面的的74LS60基本与上面的一样只是在脉冲的时候与上面的Qd经过与门处理后输出总体输出脉冲个数为20（上面）+5（下面）的和即为等候单价。下面图的说明基本同上面一样只是少个6分频而已。图1-4中第一个74LS160状态转换图为 000000010101010000100011图1-4中其他74LS160基本状态转换图00001000011010010111010101000011001000012.2、秒信号发生器及等候计时电路秒信号可用32768Hz石英晶振经CD4060分频后获得。简易的可用555定时器近似获得。我们采用的是555定时器。555定时器所具有的廉价、通用的特点，再加上市场供货方便，因此，它是最佳选择对象。对电池供电或便携式设备，要求定时器的功耗尽可能的降级。应选择555型定时器的微功耗型电路，5G-555或ICM-7555。这些器件的等待状态耗电比普通555低一个数量级以上，既要求低功耗又要求极低电源电压时选用ICM-555。然而，XR-555具有高稳定性和精确性的优点，输出电流能力也高于CMOS ICM-7555,因此，对高性能和较大驱动能力的应用场合，5G-555是最佳的选择。下面就555做一简单介绍。555定时器555定时器是一种用途广泛的数字-模拟混和中规集成电路，通过外接少量元件，它可方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。用于信号的产生、变换、控制与检测。l 工作原理分压电路 电压比较器RD=0 uo0 T导通RD=1uo1 T截至RD=0 uo0 T导通 uo1 T截至RD=1 输出保持不变 uo0 T导通 l 电路符号在典型应用中，RD接高电平，1端接地，5端通过电容接地l 由555定时器组成的多谐振荡器1) 定性分析设uc0，则uO1，T截至电容充电，uc按指数规律上升，当uc2 Ucc /3时，uO0，T导通电容放电，uc按指数规律下降，当uc Ucc /3时，uO1，T截至电容再次充电，但充电的初始值与前次不同2) 波形分析3) 计算振荡周期u 充电等效电路当tT1时，uc2UCC/3,代入上式可求得：u 放电等效电路当tT2时，ucUCC/3,代入上式可求得：u 振荡周期u 振荡频率u 占空比2.3、七段显示译码管74LS48（图1-7）图1-6在数字系统中，经常要用到字符显示器。目前，常用字符显示器有发光二极管LED字符显示器和液态晶体LCD字符显示器。2.4、数码管abcdefgabg公共电极abg公共电极将七个发光二极管封装在一起，每个发光二极管做成字符的一个段，就是所谓的7段LED字符显示器。根据内部连接的不同，LED显示器有共阴和共阳之分，共阴LED显示器适用于高电平驱动，共阳LED显示器适用于低电平驱动。由于集成电路的高电平输出电流小，而低电平输出电流相对比较大，采用集成门电路直接驱动LED时，较多地采用低电平驱动方式。 （a） （b） （c） 图1-7 7段字符显示器（a）字段排列（b）共阴极LED（c）共阳极LED表3 元器件明细表第三章、EWB（Multisim）软件3.1 EWB的概述电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，“虚拟电子工作平台”（Electronics Workbench），简称EWB。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电路，既解决了购买大量元器件和高档仪器的难处，又避免了仪器损坏等不利因素。同时在该软件下调试所得结果电路可以和tango、protel和orcad等印制电路设计软件共享，生成印制电路，自动排出印制电路版，从而大大加快了产品开发速度，提高工作效率。而且该软件直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于电子类课程课堂和实验教学环节，是一种非常好的电子技术实训工具。它具有这样一些特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。3.2 EWB的仿真方法 一、仿真环境的设定 用户在对电路进行仿真之前，要先对仿真分析环境进行设定。在菜单栏上依次选取ANALYSIS、ANALYSISOPTION，则弹出ANALYSISOPTION对话框，用户可对其中的仿真环境参数进行设定，如环境温度，绝对电流误差等。二、对绘制好的电路进行仿真在上述步骤完成后，按下启动按钮即可进行电路仿真。此时用户可以对电路的工作进行各种分析，如付里叶分析，噪声分析等等，用鼠标双击电路中的仪器可以打开仪器面板，通过改变面板上的参数来改变电路输入状态或查看电路仿真结果，如改变信号发生器的输出波形、幅度和频率等来改变电路的输入状态，用户也可以查看它的仿真结果，如查看万用表上的指示值，查看示波器上的波形等。 EWB中的仪器是非常直观的，其仪器面板几乎和我们平时所用的仪器一样，用户会发觉这些仪器比实际使用中的那些仪器还要好用，比如示波器，它不仅无需进行同步调整，而且它还有波形记忆功能，用户可以随时查看仿真过程中任一时该的输出波形。EWB的工具栏上的按钮是用来作分析用的，当电路中有使用到如示波器或扫频仪等仪器时，按下该按钮就会弹出如下图所示的ANALYSIS GRAPHS窗口，用户可以清楚地看到电路中的波形状态。当仿真时间很长时，整个仿真过程的波形会都存在屏幕上，此时波形可能看不清楚，但用户可以用鼠标从该屏幕上拉出一小块窗口，则选定区域就会放大到整个窗口。三、仿真时出错的处理 当电路有问题时，EWB仿真过程中会产生出错信息，并出现在ANALYSIS GRAPHS窗口上，用户可从其出错信息中找到出错原因和故障所在，再修改电路或参数，改完后再进行仿真，真到正确为止。用户也可以在仿真的同时对电路参数进行修改，此时电路的状态和输出波形也会动态随之更改。 结 语通过本次课程设计，我系统的学习了Multisim软件。系统的掌握了我们所学的知识，并且得以应用。在电脑上开始画电路图时，由于第一次使用Multisim，基本上不会画，看了孙老师讲的才慢慢地学会了使用它，并对Multisim的使用有了一的了解。不要以为自己真正学会了什么在动手之前，实践才是实力的证明，只知道理论不会动手是不可能完成任务的。因为一个人的能力毕竟有限，惟有善于合作的团队才能发挥出最大的能量，正所谓众人拾柴火焰高。在这次课程设计中，我真正体会到了合作的重要性。在设计的过程中，遇到问题我会先独立思考，到自己不能解决的时候我就会和同学讨论，实在解决不了我就会向指导老师请教，应该说从功能的实现到流程图的绘制等过程中，其间每一个过程都凝聚了合作的力量。经过这段时间的设计学习，确实学到了不少的东西，同时也深感自己知识的欠缺。在以后的学习中，一定要继续坚持不段地学习新兴的专业知识及相关的非专业知识，只有这样才能紧跟时代的潮流。