数字电路课程设计出租车计价器.doc

- - 二二 零一二年零一二年 1212 月月 数数 字字 电电 路路 课课 程程 设设 计计 题题 目目: : 出租车计价器出租车计价器 学生姓名：学生姓名： 专专 业：物理教育业：物理教育 班班 级：级：20112011 级级 指导教师：指导教师： 课程设计 ii 目 录 目 录.i 引 言.1 第一章 设计任务与要求.1 第二章 使用元件.1 第三章 计价指标.1 31 计价.1 第四章 总体设计方案.2 4、3 里程计数及显示.3 .4 44 计价电路.4 4、6 秒信号发生器及等候计时电路.5 4、5 清零复位.6 第五章 总体电路设计.7 心得体会.8 参 考 文 献.9 谢 辞.9 引 言 随着社会的进步以及人们生活水平的日益提高都促使交通工具的不断变化，无 论是在大城市或是中小城市越来越多的出租车公司不断的出现。出租车的出现方便 了人们的生活，对于现在快节奏生活方式的人们来说出租车无疑是最好的交通工具。 那么其收费的方式自然而然就被给予关注，比如收费标准以及行驶里程等。 通过设计实际的出租车计价器应用课题，我们也熟悉了单片机系统以及其他硬件 操作技术，提高了分析问题和解决问题的能力。 本次报告共分为 6 章：第一章设计主要任务；第二章介绍使用元件；第三、四章 介绍计价指标和总体设计方案；第五、六章介绍计价电路部分和总体电路设计。最 后结合实验和个人体会阐述结果并得出相应结论。 在此谢谢老师的悉心教导和同学们的互助！ 课程设计 1 第一章 设计任务与要求 这个出租计价器的系统的主要功能是： 1.汽车随着行驶里程的增加，计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶 到 5 公里时计费数字显示开始从起步价 5 元增加。到达目底地，便可按显示的数字 收费。 2.计时功能，当计程车到达某地需要在那里等候时，只要按一下“计时”键，每等 候一定时间，传感器输出脉冲为 10m/个，计费显示就增加一个该收的等候费用。当 汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。 3每 1km 改变一次显示，且提前显示（只显示钱数） 第二章 使用元件 原件74ls4874ls19674ls19774ls0874ls1574ls0474ls0074ls1074ls11 个数394131131343 原件74ls22474ls7474ls28374ls273显示器74seg-bcd74seg-digital74seg-mpx1-cc 个数5183个数1113 第三章 计价指标 31 计价 1、按启动键后开始计费。 2、起步价为 5 元，起步价内行驶里程为 5 公里。 3、起步价 5 公里之后，正常行驶速度下每公里 1.6 元 4、起步价 5 公里之后,当行驶速度等于 0 时，不再按距离计费改为按时间计费，每 5 分钟加一次单价。 5、起步价（5 公里）内可以按距离计费，不按时间计费。 6、按下客键后，计价器计费停止，显示总计的车费。 课程设计 2 7、关闭启动键后，计价器清零，显示除设置的起步价及单价全零。 第四章 总体设计方案 4.1 起步价的设计及显示 起步价主要采用了两个 74ls196，一个是个位，一个是十位。 我运用了 74ls196 可以来一个脉冲记一个数的功能，做成的如图 4.1 一样可以调节的起步价计数器，上面的按钮是用于调节十位，后面 的是用于调节个位的，显示采用的是两个 7seg。 vcc gnd vcc gnd start gnd 1 2 3 4 a b c d a 7 qa 13 b 1 qb 12 c 2 qc 11 d 6 qd 10 bi/rbo 4 qe 9 rbi 5 qf 15 lt 3 qg 14 u8 74ls48 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u2 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u3 74ls196 4.1 起步价 4.2 单价设计及显示 单价设计也是主要用了两个 74ls196 做的，一个是小数位，一 个是个位,。 我用了 196 的一个功能就是来一次脉冲进一次位，这样我就可 以很好的做出调节起步价的功能，其中调节的就如 4.1 图所示最上 面的开关时调节小数点的，第二个是调节个位的，这样就可以很好 的控制单价。其中我用了一个 74ls48.和一个显示器 74seg-mpx1-cc 课程设计 3 这样可以让它显示出小数点部分。 vcc gnd vcc gnd start gnd vcc a 7 qa 13 b 1 qb 12 c 2 qc 11 d 6 qd 10 bi/rbo 4 qe 9 rbi 5 qf 15 lt 3 qg 14 u7 74ls48 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u1 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u4 74ls196 4.2 单价 4、3 里程计数及显示 在计程车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号” 。设汽车每走 10 米发一 个脉冲，到 1 公里时发 100 个脉冲，所以对里程计数要设计一个模 100 计数器，如 下图 4.1 所示。kai 为 cp 输入，st 为清零控制端。用两个 74ls196，一个只要是 10 个脉冲进一位，这样两个 74ls196 刚好构成 100 个脉冲。 st st kai d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u9 74ls196 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u5 74ls196 图 4.3.1 一公里发生器 里程总体就是用的 5 个。前两个是一公里发生器，后三个是 10 进制计数器，显示用的 3 课程设计 4 个 7seg 来显示的公里数 st st st d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u9 74ls196 u9(clk1) d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u11 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u12 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u13 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u5 74ls196 图 4.3.2 里程计数电路图 44 计价电路 该电路由两部分组成，一是里程计价：在起价公里以内（如 5 公里内） ，按起步 价算；若超过起价公里，则每走一公里，计价器则加上每公里的单价款。二是等候 计价；汽车运行时，自动关断计时等待，而当要等候计数时，需要手动按动“等侯” 计费开关，进行计时，时间到（如 5 分钟） ，则输出 1 公里的脉冲，相当于里程增加 了 1 公里，数字显示均为十进制数。因此，加法也要以 bcd 码相加。 制作方法：制作方法：一位 bcd 码相加的电路如图所示，当一位二进制 bcd 码数字相加超过数 值 9 时，有进位输出。另外我怕用了锁存器 74ls224，74ls273，主要是用他们来实 现来一公里加一次单价的设计。74ls224 用于加起步价，当没有满五公里就一直为 起步价。满五公里就反馈一个五就一直加单价，但不会加起步价 课程设计 5 vcc gnd gnd gnd gnd gnd 小数3 小数2 小数1 小数0 gnd 小数1 小数0 小数2 小数3 st st 百位0 百位1 百位2 百位3 十位4 十位3 十位2 十位1 gnd st 十位4 十位3 十位2 十位1 进位3 gnd 百位3 百位2 百位1 百位0 进位3 个位1 个位2 个位3 个位4 123456 11 12 13 14 5 6 7 8 a b c d 1 2 3 4 a2 a1 a2 a1 123456 123456 a1 元 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u6 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u10 74ls283 1 2 3 u14:a 74ls00 4 5 6 u14:b 74ls00 12 u15:a 74ls04 1 2 13 12 u16:a 74ls10 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u17 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u18 74ls283 34 u15:b 74ls04 1 2 13 12 u19:a 74ls10 3 4 5 6 u19:b 74ls10 9 10 11 8 u19:c 74ls10 10 9 8 u14:c 74ls00 13 12 11 u14:d 74ls00 1 2 3 u20:a 74ls00 4 5 6 u20:b 74ls00 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u21 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u22 74ls283 56 u15:c 74ls04 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u47 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u41 74ls283 10 9 8 u20:c 74ls00 13 12 11 u20:d 74ls00 1312 u15:d 74ls04 a0 2 a1 4 a2 6 a3 8 oe 1 y0 18 y1 16 y2 14 y3 12 u28:a 74ls244 a0 11 a1 13 a2 15 a3 17 oe 19 y0 9 y1 7 y2 5 y3 3 u28:b 74ls244 1 2 3 u29:a 74ls08 4 5 6 u29:b 74ls08 9 10 8 u29:c 74ls08 12 13 11 u29:d 74ls08 d0 3 d1 4 d2 7 d3 8 d4 13 d5 14 d6 17 d7 18 clk 11 mr 1 q0 2 q1 5 q2 6 q3 9 q4 12 q5 15 q6 16 q7 19 u30 74ls273 a 7 qa 13 b 1 qb 12 c 2 qc 11 d 6 qd 10 bi/rbo 4 qe 9 rbi 5 qf 15 lt 3 qg 14 u31 74ls48 d0 3 d1 4 d2 7 d3 8 d4 13 d5 14 d6 17 d7 18 clk 11 mr 1 q0 2 q1 5 q2 6 q3 9 q4 12 q5 15 q6 16 q7 19 u43 74ls273 a0 2 a1 4 a2 6 a3 8 oe 1 y0 18 y1 16 y2 14 y3 12 u32:a 74ls244 1110 u15:e 74ls04 98 u15:f 74ls04 12 u33:a 74ls04 34 u33:b 74ls04 56 u33:c 74ls04 1312 u33:d 74ls04 1110 u33:e 74ls04 98 u33:f 74ls04 a0 11 a1 13 a2 15 a3 17 oe 19 y0 9 y1 7 y2 5 y3 3 u32:b 74ls244 a0 2 a1 4 a2 6 a3 8 oe 1 y0 18 y1 16 y2 14 y3 12 u344 74ls244 1 2 3 u35的 74ls08 4 5 6 u35:b 74ls08 9 10 8 u35:c 74ls08 12 13 11 u35:d 74ls08 d0 3 d1 4 d2 7 d3 8 d4 13 d5 14 d6 17 d7 18 clk 11 mr 1 q0 2 q1 5 q2 6 q3 9 q4 12 q5 15 q6 16 q7 19 u36 74ls273 图 4.4 总 8421bcd 码加法器 4.5 里程判别 里程判别电路如图所示。当所设置的起价公里数到时，使触发器翻转。图 4.5 中为 5 公里时触发器动作。74ls00 主要是接在 5 公里处，当为五公里后触发器就工 作，r 端接的控制端，主要用于清零， gndst d 2 q 5 clk 3 q 6 s 4 r 1 u35:a 74ls74 1 2 3 u42:a 74ls00 图 4.5 里程判别电路 课程设计 6 4、6 秒信号发生器及等候计时电路 振荡器可由晶振组成，也可以由 555 定时器组成。图 4 是由 555 定 时器构成的 1hz 的振荡器，其原理是 0.7(2r2+ r1)c1=1s，f=1/t=1hz。 所以我取的 r1 为 10k，r2 为 5k，c1 为 0.714u 输出的便是 1hz 的信 号，从而达到目的 r 4 dc 7 q 3 gnd 1 vcc 8 tr 2 th 6 cv 5 u25 555 c1 0.714u c2 0.01u r1 10k r2 5k u25(vcc) 4-61 图 1hz 信号 时间等待电路的设计我用的是 4 个 74ls197，前两位我制作的是秒， 后两位做的是分，秒我用的是两个显示器，因为最高是 59 秒，那么第 一位为十进制计数器。第二位为六进制计数器，所以我在第一位 10 时 就清零并进位，第二位就是等于六的时候清零并进位，而分钟的和这个 一样就不在做解释，只是等于六的时候只清零不进位 课程设计 7 xue chen huan st huan st huan st huan st 1213 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u23 74ls197 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u24 74ls197 1 2 3 u25:a 74ls08 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u37 74ls197 4 5 6 u25:b 74ls08 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u40 74ls197 9 10 8 u25:c 74ls08 1 2 3 u34:a 74ls00 4 5 6 u34:b 74ls00 10 9 8 u34:c 74ls00 13 12 11 u34:d 74ls00 1 2 13 12 u53:a 74ls11 3 4 5 6 u53:b 74ls11 9 10 11 8 u53:c 74ls11 1 2 13 12 u48:a 74ls11 4-62 图时间等待信号 4、5 清零复位 清零复位后，要使各计数均清 0，显示器中仅有单价和起步价显示外，其余均显示 为 0。 汽车启动后，里程显示开始计数。当汽车等候时，等候时间开始显示。运行计数和 等候计数二者不同时计数工作。 计程车计价器总图分别由里程计数单元、侯时计数单元、起步价、单价预置开关、 加法器、显示及控制触发器等部分组成。 。当计程车在等候时，司机按一下“侯时”键，就只是时间等待，而里程不走 7、复位、秒信号、侯时信号 复位按钮按下后，所有计数器、寄存器清 0，里程计价显示时全为 0。而当复位按钮 抬起后，计价器则显示起步价数值（里程单价显示不受复位信号控制） 。 课程设计 8 侯时“键”按下，脉冲秒信号产生，使计时电计数。 第五章 总体电路设计 出租车计价器分别由里程计数单元，候时计数单元，起步价，单价预置开关，加 法器，显示及控制触发器等部分组成，如图 vcc gnd vcc vcc gnd vcc gnd start gnd gnd start gnd vcc st st st st st st 1 2 3 45 6 7 8 gnd start xue chen chen huan st huan st huan st huan st huan st 1213 11 12 13 14 kai kai a2 a1 vcc gnd gnd gnd gnd gnd 小数3 小数2 小数1 小数0 gnd 小数1 小数0 小数2 小数3 st st 百位0 百位1 百位2 百位3 十位4 十位3 十位2 十位1 gnd st 十位4 十位3 十位2 十位1 进位3 gnd 百位3 百位2 百位1 百位0 进位3 个位1 个位2 个位3 个位4 123456 11 12 13 14 5 6 7 8 a b c d 1 2 3 4 a2 a1 a2 a1 123456 123456 a1 123456 12345 12345 a b c d 起步价 元 a 7 qa 13 b 1 qb 12 c 2 qc 11 d 6 qd 10 bi/rbo 4 qe 9 rbi 5 qf 15 lt 3 qg 14 u7 74ls48 单价 元 a 7 qa 13 b 1 qb 12 c 2 qc 11 d 6 qd 10 bi/rbo 4 qe 9 rbi 5 qf 15 lt 3 qg 14 u8 74ls48 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u9 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u11 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u12 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u13 74ls196 里程 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u2 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u3 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u1 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u4 74ls196 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u5 74ls196 sw1 sw-spdt 公里 d 2 q 5 clk 3 q 6 s 4 r 1 u35:a 74ls74 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u23 74ls197 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u24 74ls197 1 2 3 u25:a 74ls08 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u37 74ls197 4 5 6 u25:b 74ls08 d0 4 q0 5 d1 10 q1 9 d2 3 q2 2 d3 11 q3 12 clk1 8 clk2 6 pl 1 mr 13 u40 74ls197 9 10 8 u25:c 74ls08 r 4 dc 7 q 3 gnd 1 vcc 8 tr 2 th 6 cv 5 u25 555 c1 7.15u c2 0.01u r1 10k r2 5k u25(vcc) sw4 sw-spdt 1 2 3 u34:a 74ls00 4 5 6 u34:b 74ls00 10 9 8 u34:c 74ls00 13 12 11 u34:d 74ls00 1 2 13 12 u53:a 74ls11 3 4 5 6 u53:b 74ls11 9 10 11 8 u53:c 74ls11 1 2 13 12 u48:a 74ls11 总价 元 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u6 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u10 74ls283 1 2 3 u14:a 74ls00 4 5 6 u14:b 74ls00 12 u15:a 74ls04 1 2 13 12 u16:a 74ls10 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u17 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u18 74ls283 34 u15:b 74ls04 1 2 13 12 u19:a 74ls10 3 4 5 6 u19:b 74ls10 9 10 11 8 u19:c 74ls10 10 9 8 u14:c 74ls00 13 12 11 u14:d 74ls00 1 2 3 u20:a 74ls00 4 5 6 u20:b 74ls00 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u21 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u22 74ls283 56 u15:c 74ls04 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u47 74ls283 a0 5 a1 3 a2 14 a3 12 b0 6 b1 2 b2 15 b3 11 c0 7 c4 9 s0 4 s1 1 s2 13 s3 10 u41 74ls283 10 9 8 u20:c 74ls00 13 12 11 u20:d 74ls00 1312 u15:d 74ls04 a0 2 a1 4 a2 6 a3 8 oe 1 y0 18 y1 16 y2 14 y3 12 u28:a 74ls244 a0 11 a1 13 a2 15 a3 17 oe 19 y0 9 y1 7 y2 5 y3 3 u28:b 74ls244 1 2 3 u29:a 74ls08 4 5 6 u29:b 74ls08 9 10 8 u29:c 74ls08 12 13 11 u29:d 74ls08 d0 3 d1 4 d2 7 d3 8 d4 13 d5 14 d6 17 d7 18 clk 11 mr 1 q0 2 q1 5 q2 6 q3 9 q4 12 q5 15 q6 16 q7 19 u30 74ls273 a 7 qa 13 b 1 qb 12 c 2 qc 11 d 6 qd 10 bi/rbo 4 qe 9 rbi 5 qf 15 lt 3 qg 14 u31 74ls48 d0 3 d1 4 d2 7 d3 8 d4 13 d5 14 d6 17 d7 18 clk 11 mr 1 q0 2 q1 5 q2 6 q3 9 q4 12 q5 15 q6 16 q7 19 u43 74ls273 a0 2 a1 4 a2 6 a3 8 oe 1 y0 18 y1 16 y2 14 y3 12 u32:a 74ls244 1110 u15:e 74ls04 98 u15:f 74ls04 12 u33:a 74ls04 34 u33:b 74ls04 56 u33:c 74ls04 13