出租车计价器控制电路毕业设计

目录第一章出租车计价器介绍611出租车计价器的发展历史612出租车计价器的重要性6第二章出租车计价器工作原理6第三章单元电路的设计731里程计数及显示单元7311译码显示器7312译码器/驱动器74LS2479313计数器74LS29011314里程计数显示单元1232计价电路单元13321八同相三态缓冲器74LS24413322两个独立的D触发器74LS7414323计价电路部分1633秒信号发生器及等待计时电路18331石英晶体定时器32768HZ18332定时器55519333时间等候计数2434清零复位单元24341清零和转换模块24342复位、秒信号、候时信号25第四章总电路图26参考文献27元件明细表28心得体会29摘要本设计主要介绍了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、秒信号发生器及等候计时电路和清零复位电路。在设计过程中,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。第一章出租车计价器介绍11出租车计价器的发展历史我国的第一家生产计价器企业是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采用机械齿轮结构，只能完成简单的计程功能，可以说早期的计价器就是一个里程表。随着科学技术的发展，产生了第二代计价器。它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。12出租车计价器的重要性计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关注。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。第二章出租车计价器工作原理坐过出租车的人都知道，只要汽车一开动，随着行驶里程的增加，就会看到汽车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到某一值时，（如5KM）计费数字显示开始从起步价（如10元）增加。当出租车到达某地需要在那里等候时，司机只要按一下“计时”键，每等候一定时间，计费显示就增加一个该收的等候费用，汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。到达目的地，便可按显示的数字收费。出租车计价器控制电路框图如图1。图1出租车计价器控制电路框图第三章单元电路的设计31里程计数及显示单元311译码显示器LED即发光二极管，英文全称为LIGHTEMITTINGDIODE。LED数码管是由若干个这样的发光二极管组成的显示字段的显示器件，一般简称为数码管。当数码管中的某个发光二极管导通的时候，相应的一个字段便发光，不导通的则不发光。LED数码管可以根据控制不同组合的二极管导通，来显示各种数据和字符。以显示十进制数字以及一些英文字符。7段LED显示模块可以分为共阴极和共阳极两种，下面分别进行介绍。7段共阳极LED数码管是由7个条形发光二极管和一个小数点位构成，其引脚配置，如图所示，其内部结构，如图所示。从图中可以看出，其中7个发光二极管构成字形“8”，可以用来显示数字，另一个发光二极管构成小数点。因此，这种数码管有时也被称为8段LED数码管显示器。图2共阳极7段LED引脚与内部结构共阴极7段LED数码管和共阳极LED数码管结构类似，其引脚配置，如图所示。从图中可以看出7段LED数码管同样由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字形“8”，另一个发光二极管构成小数点。共阴极7段LED数码管的内部结构，如图所示。其中所有发光二极管的阴极为公共端，接GND。如果发光二极管的阳极极为高电平的时候，发光二极管导通，该字段发光；反之，如果发光二极管的阳极为低电平的时候，发光二极管截止，该字段不发光。图3共阴极7段LED引脚与内部结构312译码器/驱动器74LS2474线七段译码器/驱动器（BCD输入，OC,15V）简要说明247为集电极开路输出的BCD七段译码器/驱动器，输出端AG为低电平有效，可直接驱动指示灯或共阳极LED。当要求输入015时，消隐输入/BI应为高电平或开路，对于输出0时还要求脉冲消隐输入/RBI为高电平或开路。当BI为低电电平，不管其它输入端状态如何，AG均为截止态。当/RBI和地址端AD均为低电平，并且灯测试/LT为高电平时，AG均为截止态，脉冲消隐输出/RBO为低电平。当BI为高电平开路时，/LT的低电平可使AG为低电平。引出段符号A,B,C,D译码地址输入端/BI，/RBO消隐输入（低电平有效）脉冲消隐输出（低电平有效）/LT灯测试输入端（低电平有效）/RBI脉冲消隐输入端（低电平有效）AG段输出（低电平有效）外引线排列图454/74LS247引脚图推荐工作条件表154/74LS247工作条件功能表54247/7424754LS247/74LS247最小额定最大最小额定最大单位544555545555电源电压VCC7447555254755525V输入高电平电VIH22V540807输入低电平电压VIL740808V输出截止电压VOOFFAG1515V输出高电平电流IOH/BI/RBO20050MA表274LS247功能表313计数器74LS290290为二，五，十进制计数器，异步清零端MR1,MR2为高电平时，只要置9端MS1,MS2有一个为低电平，就可以完成清零功能。当MS1,MS2均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置9功能。当MR1,MR2中有一个以及MS1,MS2中有一个同时为低电平时，在时钟端/CP0,/CP1脉冲下降沿作用下进行计数操作A十进制计数。应将/CP1与Q0连接，计数脉冲由/CP0输入。B二、五混合进制计数。应将/CP0与Q1连接，计数脉冲由/CP1输入。C二分频、五分频计数。Q0为二分频输出，Q1Q3为五分频输出。引出端符号/CP0二分频时钟输入端（下降沿有效）/CP1五分频时钟输入端（下降沿有效）Q0Q3输出端MR1,MR2异步复位端MS1MS2异步置9端图574LS290引脚图74LS290计数器有清零、置数、计数功能。当R9（1）R9（2）时，就置数QDQCQBQA1001，置数；当R0（1）R0（2）1，R9（1）0，或R9（2）0时Q3Q2Q1Q00000，清零。当R9（1）R9（2）0和R0（1）R0（2）0同时满足的前提下，可在CP下降沿作用下实现加法计数器。例如，构成8421BCD码十进制计数器，R9（1）和R9（2）中至少一个输入0，R0（1）和R0（2）中至少一个输入0；计数脉冲从CLKA端输入，下降沿触发，实现模2计数器（M12），从QA输出；将QA接至CLKB，于是由QD、QC、QB构成对CLKB进行模5（M25）。这样，构成的计数器为模MM1M210的计数器。314里程计数显示单元出租车起动后，每前进10米，发一个脉冲，通过IC19与门（74LS08），输入到IC4CP0端进行计数，IC4、IC5（74LS290）为模100计数器，当计数器计满1KM（10010），在IC5的Q3输出一个脉冲，使IC6计数，显示器就显示1公里。IC6、IC7、IC8为三位十进制计数器，计程（数）最大范围为999。出租车计价（程）时，开关K合上（打在位置2上）。图6模100计数器图7里程计数、译码、显示32计价电路单元321八同相三态缓冲器74LS24474LS244是三态八缓冲器/线驱动器/线接收器3S,两组控制。简要说明74LS244为三态输出的八组缓冲器和总线驱动器,其引出端符号为1A11A4,2A12A4输入端/1G,/2G三态允许端低电平有效1Y11Y4,2Y12Y4输出端极限值电源电压7V输入电压55V输出高阻态时高电平电压55V图874LS244引脚图322两个独立的D触发器74LS7474LS74为双上升沿D触发器（有预置、清除端）。74LS74为带预置和清除端的两组D型触发器，共有54/7474、54/74H74、54/74S74、54/74LS74四种线路结构形式，其引出端符号为1CP、2CP时钟输入端1D、2D数据输入端1Q、2Q、1ERROR、2ERROR输出端CLR1、CLR2直接复位端（低电平有效）PR1、PR2直接置位端（低电平有效）图974LS74引脚功能电路图工作原理SD和RD接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD0且RD1时,不论输入端D为何种状态，都会使Q1，Q0，即触发器置1；当SD1且RD0时，触发器的状态为0,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。工作过程如下1CP0时，与非门G3和G4封锁，其输出Q3Q41，触发器的状态不变。同时，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，Q5D，Q6Q5D。2当CP由0变1时触发器翻转。这时G3和G4打开，它们的输入Q3和Q4的状态由G5和G6的输出状态决定。Q3Q5D，Q4Q6D。由基本RS触发器的逻辑功能可知，QD。3触发器翻转后，在CP1时输入信号被封锁。这是因为G3和G4打开后，它们的输出Q3和Q4的状态是互补的,即必定有一个是0，若Q3为0，则经G3输出至G5输入的反馈线将G5封锁，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起到了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用,故该反馈线称为置0维持线,置1阻塞线。Q4为0时，将G3和G6封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。Q4输出端至G6反馈线起到使触发器维持在1状态的作用，称作置1维持线；Q4输出至G3输入的反馈线起到阻止触发器置0的作用,称为置0阻塞线。因此，该触发器常称为维持阻塞触发器。总之，该触发器是在CP正跳沿前接受输入信号，正跳沿时触发翻转，正跳沿后输入即被封锁,三步都是在正跳沿后完成，所以有边沿触发器之称。与主从触发器相比,同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。323计价电路部分起步价由预置开关设置，开关的输出为BCD码，四位并行输入，通过三态门IC10、IC12（74LS244）显示器显示。基本起步价所行驶的里程到达后，按每行驶1公里的单价进行计价。由控制触发器IC9（FF2）控制起步里程到否若起步里程（图中设为5KM）使IC9（FF2）Q端为1,Q0，这样IC11和IC13连通，显示器显示的为起步价、单价之和的值。其实，本电路刚开始起动（复位）时，已经将起步价经IC10、IC14在IC15中与单价相加了一次（即加了1公里的费用），所以，起步里程的预置值应为6公里，即图中IC6的计数范围应是06，IC20的Q2Q1就是实现到起步里程数的自动置数控制信号。两位BCD码数值的相加，是通过4位二进制全加器74LS83进行的，两位相加若超过9，需进行加6运算，使之变为BCD码。图10即为二位BCD码加法器电路图。图10一位8421BCD码加法器图11两位BCD码加法器电路图图12里程判别电路里程判别电路如图12所示。当所设置的起价公里数到时，使触发器翻转。图12中为5公里时触发器动作。33秒信号发生器及等待计时电路331石英晶体定时器32768HZ采用14位同步二进制计数器和振荡器4060，外接石英晶体实现振荡与分频功能，可以输出2HZ的信号，在经过二分频就可以得到1HZ（T1S）的脉冲信号。14位同步二进制计数器和振荡器4060由两部分组成，一部分是14级分频器，分频系数为1616384，从Q4Q14端输出；另一部分是振荡器电路，通过外接电阻和电容构成RC振荡器，或外接石英构成晶体振荡器。图如图13所示，功能表见表4。由功能表可知，CLR为复位端，高电平时计数器清零，低电平时，执行计数器功能。输入输入CKICLR计数器功能01000保持X01加计数清除表34060功能表我们可以用4060的Q4端得到的2HZ的脉冲信号进入有4518构成的二分频器，在输出端Q0上就可以得到1HZ的脉冲信号。功能表如表4。电路如图13所示。输入输出CPCREN功能01加计数001加计数0XX000保持10X1X复位表44518功能表侯时计数器每10分钟输出一个脉冲，个位秒计数器为60进制，分计数器为十进制，这就组成了600进制计数器。图134046和4518构成的二分频器332定时器555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。1S信号输出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，5G555或ICM7555。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图14555定时器电路结构图ICM555。然而，XR555具有高稳定性和精确性的优点，输出电流能力也高于CMOSICM7555,因此，对高性能和较大驱动能力的应用场合，5G555是最佳的选择。下面就555做一简单介绍。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，它可方检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、控制与测。图15555引脚图工作原理分压电路电压比较器RD0UO0T导通81UCUC15K5K5KUC22C/3C/3C1C2RSUI6UI2UI6SUI2UC3UC32UC32UC30011341RQGRS7TRDUOS0R1UI62UC3UI2C3RD1UO1T截至RD0UO0T导通UO1T截至RD1输出保持不变UO0T导通电路符号8436215UO5UI2UI6UCRD7C1C2RSUI6UI2UI6RSUI2UC3UC32UC32UC30011341RQGRS7TRDUOS0R1UI62UC3UI2C3S1R1UI62UC3UI2C3S1R0UI62UC3UI2C3在典型应用中，RD接高电平，1端接地，5端通过电容接地由555定时器组成的多谐振荡器1定性分析设UC0，则U01，T截至电容充电，UC按指数规律上升，当UC2UCC/3时，U00，T导通电容放电，UC按指数规律下降，当UCUCC/3时，U01，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计算振荡周期充电等效电路84362155UC7UOR1R2UCTUO0UCT0T1T2C23UC13UUCR1R2UCUUC031CR21）（ETU）（C0C321CTTUU）（当TT1时，UC2UCC/3,代入上式可求得放电等效电路当TT2时，UCUCC/3,代入上式可求得振荡周期振荡频率占空比333时间等候计数IC3、IC2、IC1为时间等候计数器。当出租车在等候时，司机按一下“候时”键，IC9（FF1）被置成1，触发器Q端输出1信号，使555定时振荡，输出1HZ的脉冲到IC1、IC2，进行60秒计数，IC3为十进制计数器。当计满10分钟，输出一个脉冲，CP10到IC18或门，给里程计数器计数，即等候10分钟，相当于行驶1公里。若等候5分钟时，汽车恢复行驶，这时，汽车运行输出的脉冲，使IC9（FF1）翻UUC032R2ETU）（0TUC32CR70CLN2T211R2UCC7R0LN2T22TR2CLN207R21112124RCFT502Q1转（Q0），计时停止而转入计程。这样，二者不会重复计数。实现正确、合理的收费秒信号可用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。候时计数器每10分钟输出一个脉冲。个位秒计数器为60进制，分计数器为十进制，这样就组成了600进制计数器。34清零复位单元341清零和转换模块在清零模块中，将总计价器计数器和路程计数器的电源通过开关Z接至电源，当行驶结束，在下一个乘客到来时，按下开关Z，对计数器进行清零。然后打开开关，计数器开始工作。在转换（即行驶中和候时中）模块中，当行驶时，将开关SPACE接至“行驶中”，则计价器对行驶路程进行计费；当在中途某地候时时，将开关SPACE接至“候时中”，则计价器对候时进行计费。清零和转换模块图如图16所示。图16清零和转换模块图342复位、秒信号、候时信号复位按钮按下后，所有计数器、寄存器清0，里程计价显示这时全为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）。候时“键”按下，IC9（FF1）的Q1，脉冲秒信号产生，使计时电路计数。脉冲秒信号由555定时电路产生，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。第四章总电路图图17出租车计价器逻辑电路参考图参考文献1周常森，电子电路计算机仿真技术，山东科技出版社，20002周正新，电子设计自动话实践与训练，中国民航出版社，19883吴培明，电子技术虚拟实验，机械工业出版社，19994康华光，电子技术基础，高等教育出版社，19985刘润华，现代电子系统设计，石油大学出版社，19986邱关源，电路，高等教育出版社，19977陆坤，电子设计技术，电子科技大学出版社，19978姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2002元件明细表心得体会这次毕业设计中，主要运用了电子技术上的相关知识设计了一个出租元器件名称数量备注74LS834BCD码加法器74LS742两个独立的D触发器74LS2471七段译码器/驱动器555定时器1构成脉冲电路74LS2908100进制计数器按钮2控制行程里程、等候时间电路或非门1控制总电路电容42个1UF2个001UF电源电压VCC15V四位显示器1显示数字三位显示器1显示数字两位显示器1显示数字电阻4与非门1控制总电路或门2控制