出租车计费系统的设计.doc

目录一 课程设计目的3二 课程设计内容和要求32.1设计内容31 设计过程32 所用器件简介33 设计所需器件归纳62.2 设计要求6三 设计方案63.1设计思路63.2工作原理及硬件框图73.3硬件电路原理图83.4 PCB版图设计8四 课程设计总结10五 参考文献101、课程设计目的 1 掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2 学习使用NI Multisim10软件绘制电路原理图及PROTEL软件绘制印刷板图；3 掌握应用NI Multisim10对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。2、课程设计内容和要求：2.1、设计内容 1 设计过程1) 使用NI Multisim10软件绘制原理图。2) 使用PROTEL制作PCB版图。3) 应用NI Multisim10对所设计的电路进行仿真。2 所用器件简介(1) 74LS160计数器的功能图1 74LS160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。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。 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（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。 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2 74LS283芯片图图3 74LS283结构图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8，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8相加，这样就可以使输出数是从8到9，后又可从0到9循环。(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4所示，其功能表如图5所示。图4 74LS85结构图图5 74LS85功能表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 设计所需器件归纳表1 所需的器件序号器 件型号数量1计数器74LS160102加法器74LS28313比较器74LS8514与非门74LS0085与门74LS0816非门74LS0427四输入或非门NOR418七段数码显示器DCD-HEX89函数发生器110四踪示波器XSC112.2、设计要求设计一个出租车计费系统，具体要求如下：1. 能够实现计费功能。按照太原出租车的计费标准。2 能够实现显示功能。出租车计价器电路具体设计要求如下：1. 查阅所用器件技术资料，详细说明设计的出租车计价器工作流程；2 里程数精确到1公里，起步价按8元/3公里，超出里程单价按2元 / 公里进行计价。3 具有里程显示4位，分辨率为1公里,收费显示4位,分辨率为0.1元。3、设计方案3.1、设计思路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,将计数器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8元相加,也依次向高位进位并用4位数码管显示价格.3.2、工作原理及硬件框图本设计方案系统的总体工作原理如图6所示。按行驶里程收费，起步费为8.0元，并在车行3公里后再按2.0元/公里，最高计费为999.9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8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8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999.9元。路程脉冲计数显示路程与3公里比较50米脉冲十进制计数器，每来一个脉冲，加一毛钱显示多少毛钱进位计数器及预置8元的加法器显示多少元钱进位计数器大于3公里 时显示几百几十元图6 工作原理图3.3、硬件电路原理图图7 电路仿真图3.4、PCB版图设计图8 电路原理图图9 PCB图图10 三维PCB图4、课程设计总结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Multisim10有了更深入的了解。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！5、参考文献1) 童诗白.模拟电子技术基础. 北京: 高等教育出版社,20022) 张建华.数字电子技术. 北京: 机械工业出版