出租车汽车里程计价表.doc

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 数字数字电电子技子技术术基基础础 课课程程设计设计（ （论论文）文） 题题目：目：出租出租车车汽汽车车里程里程计计价表价表 院（系）：院（系）： 电电子与信息工程学院子与信息工程学院 专业专业班班级级： ： 通信通信091 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指指导导教教师师： ： 王宇王宇 起止起止时间时间： ：2011.12.262012.01.06 _ 精品资料 课课程程设计设计（ （论论文）任文）任务务及及评语评语 院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息工程 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号学生姓名专业班级通信091班 课程设计 题目 出租车里程计价表 课程设计（论文）任务 设计参数： 1章 不同情况具有不同的收费标准。白天、晚上、途中等待（10min 开始收费） 2章 能进行手动修改单价 3章 具有数据的复位功能 4章 白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关，单价的调整，单价输出 2 位， 路程输出 2 位，总金额输出 3 位 5章 按键：启动计时开关，数据复位（清零）。白天/晚上转换 设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等， 广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本 的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的 规律摆放各电路，并标出必要的说明。 进度计划 1.查阅资料，出租车里程计价表的基本原理和设计方法。 （2 天） 2.设计出租车里程计价表的各单元电路。 （2 天） 3.设计出租车里程计价表的总电路。 （2 天） 4.利用 EWB 软件仿真。 （1 天） 5.对结果进行分析总结。 （2 天） 6.撰写、打印设计说明书。 （1 天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日 _ 精品资料 摘 要 本设计是以 555 定时器为核心,以 74160 智能芯片为外设的出租车计价器的系 统设计，该系统满足集计程、计时、计费等多种计量功能为一体的出租车计价器的 实用要求。设计电路由等候时钟信号电路，行驶里程电路，单价调整电路和总金额 显示电路组成。测控 74160 芯片通过 555 定时器产生脉冲信号进行里程计算,里程 计费,利用外部脉冲信号产生标准时钟信号,以计算等待时间,等待费用。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。555 定时器和 74160 芯片的模块化的设计为系统功能的扩展提供了空间和便利。 关键词：EWB 软件；计费系统；555 定时器芯片；74160 芯片 _ 精品资料 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 出租汽车里程计价表的设计意义 .1 1.2 设计方案论证 .2 1.3 总体设计方案方案 .2 第 2 章 出租汽车里程计价表核心器件.3 2.1 555 集成定时器.3 2.2 74LS160 基本工作原理.4 第 3 章 设计各单元电路.5 3.1 设计思路 .5 3.2 各单元电路的设计 .5 第 4 章 系统设计与分析.8 第 5 章 课程设计总结.9 参考文献.10 附录 I.11 附录.12 _ 精品资料 章 1 章 绪论 1.1 出租汽车里程计价表的设计意义 出租车是现代人类的重要交通工具，而出租车的计费系统的安全性和先进性 是人们普遍关心的问题，要求计费器性能稳定，计费准确，以及预防司机作弊行为 等等都关系到乘客的切身利益。因此，设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有 重要的意义。 随着电子技术的发展,出租车计价器技术也在不断进步和提高,国内出租车计 价器已经经历了四个阶段的发展,从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半 电子式即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器,再从集成电路式到目前 的 555 定时器系统设计的出租车计价器。 设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用 环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、 成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个 设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进 右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 设计指标： 1章 不同情况具有不同的收费标准。白天、晚上、途中等待（10min 开始收费）。 2章 能进行手动修改单价。 3章 具有数据的复位功能。 4章 白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关，单价的调整，单价输出 2 位，路程输出 2 位，总金额输出 3 位。 5章 按键：启动计时开关，数据复位（清零）。白天/晚上转换。 _ 精品资料 1.2 设计方案论证 方案一： 采用单片机控制单片机具有较强的计算功能，单片机丰富的 IO 端口再加上单 片机控制的灵活性，实现里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。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。 方案二： 采用数字电路控制。等候时间信号由定时器组成。计数器记录输出脉冲的个数， 通过调整单价，可以实现不同的收费标准；传感器件输出脉冲信号。 方案三： 采用 VHDL 编程。用 FPGA/CPLD 制作成自动计费器的专用集成电路芯片 ASIC，加上少数外围电子原件，即能实现实验要求。 1.3 总体设计方案方案 经过多番思考，单片机虽然灵活性大，功能全面，但是我们还未研究这类课 程。权衡利弊，决定使用方案二，即利用数字电路设计本次实验，数字电路控制框 图见图 1.1。 等候时间信号 行驶里程信号 等候时间单价 里程单价 白天标准 晚上标准 总金 额显 示 行驶里程显示单价显示与调整 图 1.1 数字电路控制框图 _ 精品资料 章 2 章 出租汽车里程计价表核心器件 2.1 555 集成定时器 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性 工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应 的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，755 5 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐 振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器 广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电 压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。 它提供两个基准电压 VCC /3 和 2VCC /3。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较 器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为 VCC /3。若 触发输入端 TR 的电压小于 VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发 器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。表 2.1 为 555 定时器功能表。 表 2.1 555 定时器功能表 阈值输入端 6触发输入端 2复位端 4输出端 3放电管 T 端 7 00导通 输入输出 1/3Vcc10导通 1/3Vcc1不变不变 _ 精品资料 2.2 74LS160 基本工作原理 只要（CR 的非）有效电平到来，无论有无 CP 脉冲，输出为“0”。在图形符号中 ，CR 的非的信号为 CT=0，若接成七进制计数器，控制清零端的信号不是 N-1（6）， 而是 N（7）状态。其实，这是由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现 0 111，就立即送到（CR 的非）端，使状态变为 0000。所以，清零信号是非常短暂的， 仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。 当（LD 的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在 CP 脉冲上升沿作用下 D0D3 的数据被置入计数器并呈现在 Q0Q3 端。若接成七进制计数器，控制置 数端的信号是 N（7）状态，如在 D0D3 置入 0000，则在 Q0Q3 端呈现的数据就 是 0110。表 2.2 为 74LS160 逻辑功能表，图 2.1 为其引脚图。 时钟 CP 异步清除 DR 同步置数 LD EP ET 工 作 状 态 0 10 110 1 11 0 11 1 1 表 2.2 74LS160 的逻辑功能 表 图 2.1 74LS160 引脚图 _ 精品资料 _ 精品资料 章 3 章 设计各单元电路 3.1 设计思路 根据此次课程设计的要求,我设计的出租车里程计价器基本电路由四个部分组 成，等候时间信号，里程传感信号，单价显示，总金额显示，由 555 定时器、计数器、 显示器组成整体的电路系统，通过 BCD 码比例乘法器输出金额，通过计数器，显 示器最终输出 2 位单价，2 位里程数，3 位总金额。 3.2 各单元电路的设计 1.等候时钟信号电路设计 555 定时器构成的施密特触发器进行分频并输出脉冲，模块输出 1HZ 的脉冲 信号。当在计数状态下霍尔开关没有输出信号，片内的 T1 定时器便被启动，每当 计时到达 10 分钟，就对当前金额加上中途等待的单价，以后每十分钟都自动加上 中途等待的单价。当等待结束时，自动切换到正常的计价。图 3.1 为等候时钟电路。 图 3.1 等候时钟电路 2.行驶里程电路设计 _ 精品资料 输入信号脉冲，由计数器计数，在 EWB 中选用用脉冲信号来表示汽车行驶里 程，将 10 米脉冲信号送入由 74LS160 组成的 100 进制计数器。当 100 进制计数器 计满时就是行驶了 1 公里了，此时进位输出一个行驶 1 公里的脉冲信号，将此信号 通过计数、译码，从而显示出来，实现了里程的计数与显示功能，清零和复位可以 通过计数器的异步置零端。图 3.2 为行驶里程显示电路。 图 3.2 行驶里程电路 3.单价调整电路设计 由数值比较器送来有效脉冲，由两片计数器组成，低位计数器预置为 8，前三 位计数器计满向此进位，计数器加 1。由显示译码器和译码器构成价钱显示。以上 三部分构成价钱计数系统。图 3.3 为单价调整电路。 图 3.3 单价调整电路 4.总金额显示电路设计 _ 精品资料 里程单价与里程的乘积和等待单价与等待时间的乘积之和就是总金额，总金 输出 3 位，所以我们用 3 个 74160 计数器，3 个显示器，显示金额。计价与显示模块 即总金额显示。图 3.4 为总金额显示电路。 图 3.4 总金额显示电路 _ 精品资料 章 4 章 系统设计与分析 本设计以 555 定时器为核心,以 74160 智能芯片为外设的出租车计价器的数电 系统设计应用等候时间信号，里程传感信号，单价显示，总金额显示等模块。根据 白天，晚上以及等待时间收费标准的不同，根据白天，晚上以及等待时间收费标准 的不同，利用 BCD 码加法器改变单价。通输入脉冲进行计数，从而显示 2 位里程 数；途中停车时间大于 10 分钟开始计费脉冲由系统时钟模块提供，利用系统时钟 产生与等候时间成正比的脉冲信号，通过有单价预置的比例系数乘法器进行运算 得到等候时间费用，行车里程将汽车行驶的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。经或门计数器显示器得到 3 位总金额显示。通 过 BCD 码比例乘法器输出金额，通过计数器，显示器最终输出 2 位单价，2 位里程 数，3 位总金额当出租车到达目的地时通过总金额的显示就可以收取费用。系统总 体仿真电路图见附录。 _ 精品资料 章 5 章 总结 本次课设的内容是设计出租汽车里程计价表，出租车里程计价表能随里程的 增加自动显示出费用。由于单片机设计简单且灵活性大，因此生活中大多采用单片 机的方法设计出租车里程计价器，因为目前我们还没有学习单片机，所以选用数电 系统进行设计。 本次课设通过 4 大模块设计计价器分别是：等候时间信号，里程信号，单价显 示，总金额显示等等。根据白天，晚上以及等待时间收费标准的不同，通过 BCD 码 比例乘法器输出金额，通过计数器，显示器最终输出 2 位单价，2 位里程数，3 位总 金额当出租车到达目的地时通过总金额的显示就可以收取费用。经过 2 周的设计 时间，我完成了本次课设的全部内容，对各个单元电路