出租车计费器数字电子课程设计

1、简单出租车计费器课程设计摘 要随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高。该系统主要是使用Multisim10 进行设计，运用计数器、加法器等进行电路设计与。内容了出租车计费器系统的组成及工作原理，简述了用数字电子器件该数字系统的设计思想和实现过程。Along with the development of the taxi industry, the requirements of the message accounting device becoming higher than ever before. The system is mainly used Multisim10

2、design, using the counter, adding machines of circuit design and simulation. The essay introduces the message accounting device taxi system composition and working principle, the paper withdigital electronic components of the digital system design idea and the implementation process.： Multisim10计数器出

3、租车计费器0简单出租车计费器课程设计目录Cotent第 1 章 设计指标21.1 设计目的和意义21.1.1 目的21.1.2 意义2第 2 章 总体框图22.1 总体框图2第 3 章 各单元电路设计33.1 里程计费电路设计33.2 等候时间计费电路43.3 计数、锁存、显示电路43.4 时钟电路63.5 置位电路和脉冲产生电路的设计6第 4 章 器件选择及部分功能简介84.1 器件选择84.2 部分功能简介84.2.1555 定时器84.2.2 74LS16010第 5 章 总结105.1 结论105.2 优点与不足115.3 心得与体会11第 6 章 参考文献111简单出租车计费器课程设

4、计第 1 章 设计指标1.1 设计目的和意义1.1.1 目的1. 自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用 4位数码管显示，最大金额为 99.99 元。2. 行车里程单价设为 1.80 元/km，等候时间计费设为 1.5 元/10 分钟，起步费设为 8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每 10 分钟刷新一次；行车不到 1km 或等候不足 10 分钟则忽略计费。3. 在启动和停车时给出声音提示。1.1.2 意义在我们是生活中，乘坐出租车是再常见不过的了，因此人们对出租车计费问题也是非常的敏感的。随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高，用

5、户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防功能；同时还要求其具有车票资料打印 、卡、语音报话、和电脑串行通信等功能。因此出租车计费器在我们的生活中也是很重要的。第 2 章总体框图2.1 总体框图图 1 出租车计费器原理框图分别将行车里程、等候时间都按相同的比价转换成脉冲信号，然后对这些脉冲进行计数，而起价可以通过预置送入计数器作为初值，如图 1 的原理框图所示。行车里程计数电路每行车 1km 输出一个脉冲信号，启动行车单价计数器输出与单价对应的脉冲数，例如单价是 1.80元/km，则设计一个一百八十进制计数器，每公里输出 180 个脉冲到总费计数器，即每个脉2简单出租车计费器课程设计冲为 0.0

6、1 元。等候时间计数器将来自时钟电路的秒脉冲作六百进制计数，得到 10 分钟信号，用 10 分钟信号一个一百五十进制计数器（等候 10 分钟单价计数器）费计数器输入150 个脉冲。这样，总费计数器根据起步价所置的初值，加上里程脉冲、等候时间脉冲即可得到总的用车费用。上述方案中，如果将里程单价计数器和 10 分钟等候单价计数器用比例乘法器完成，则可以得到较简练的电路。它将里程脉冲乘以单价比例系数得到代表里程费用的脉冲信号，等候时间脉冲乘以时间的比例系数得到代表等候时间的时间费用脉冲，然后将这两部分脉冲求和。第 3 章各单元电路设计3.1 里程计费电路设计1P2/Q1Q1&RD A B C

7、 DRD A B C DET EPET EP74HC161(3)RCO74HC161(3)RCO1LDLDCPQA QBQC QD1CPQA QBQC QD1CP&1+VCC1R1 1M74LS00&RD A B C DRD A B C D&1ETETRCORCOEP74HC161(3)EP74HC161(3)CPCPQA QBQC QD LDCPQA QBQC QD LD11&0&图 2 里程计费电路里程计费电路如图 2 所示。安装在与汽车轮相接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进 10m 闭合一次，即输出一个脉冲信号。汽车每前进 1km 则输

8、出 100 个脉冲。此时，计费器应累加 1km 的计费单价，本电路设为 1.80 元。在图 3 中，干簧继电器产生的脉触发器整形得到 CP0。CP0 送入由两片 74HC161冲信号经的一百进制计数器，当计数器100 个脉冲时，一方面使计数器清 0，另一方面将基本 RS 触发器的 Q1 置为 1，使 74HC161（3）和（4）组成的一百八十进制计数器开始对标准脉冲 CP1 计数，180个脉冲后，使计数器清 0。RS 触发器复位为 0，计数器停止计数。在一百八十进制计数器计数期间，由于 Q1=1，则 P2=/CP1，使 P2 端输出 180 个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲的计

9、费是 0.01 元，称为脉冲当量。3NS1简单出租车计费器课程设计3.2 等候时间计费电路1P1/Q2Q2&RD A B C DRD A B C DET EPET EP74HC161(3)RCO74HC161(3)RCO11LDLDCPQA QBQC QD1CPQA QBQC QD1CP&11S1RD A B C DRD A B C DRD A B C D+5VET EPET EPET EP74HC161(3)RCO74HC161(3)RCO74HC161(3)RCOLDLDLDCPQA QBQC QDCPQA QBQC QDCPQA QBQC QD111560&CP2

10、图 3 等候时间计费电路等候时间计费电路如图 3 所示，由 74HC161（1）、（2）、（3）的六百进制计数器对秒脉冲 CP2 作计数，当一个循环时也就是等候时间满 10 分钟。一方面对六百进制计数器清 0，另一方面将基本 RS 触发器置为 1，启动 74HC161（4）和（5）的一百五十进制计数器（10 分钟等候单价）开始计数，计数期间同时将脉冲从 P1 输出。在计数器10 分钟等候单价时将 RS 触发器复位为 0，停止计数。从 P1 输出的脉冲数就是每等候 10 分钟输出 150 个脉冲，表示单价为 1.50 元，即脉冲当量为 0.01 元，等候计时的起始信号由接在 74HC161（1）

11、的手动开关给定。3.3 计数、锁存、显示电路如图 4 所示，其中计数器由 4 位BCD 码计数器 74LS160，对来自里程计费电路的脉冲 P2 和来自等候时间的计费脉冲 P1 进行十进制计数。计数器所得到的状态值送入由 2片 8 位锁存器 74LS273码管显示。的锁存电路锁存，然后由七段译码器 74LS48 译码后送到共4简单出租车计费器课程设计显示器BS202 4×译码器74LS48(4)74LS48(3)74LS48(4)74LS48(3)8Q 7Q 6Q 5Q4Q 3Q 2Q 1Q8Q 7Q 6Q 5Q4Q 3Q 2Q 1QCP锁存器CP74LS273(2)74LS273(

12、2)8D 7D 6D 5D4D 3D 2D 1D8D 7D 6D 5D4D 3D 2D 1DQ3 Q2 Q1 Q0ETQ3 Q2 Q1 Q0Q3 Q2 Q1 Q0Q3 Q2 Q1 Q0计数器1+5VETET EPET EP74LS160LDCR D C B AQCC 74LS16074LS16074LS160QCCQCCEPEPLDCR D C B ALDCR D C B ALDCR D C B AS20 0 0 01 0 0 00 0 0 00 0 0 010K+5V+5V4.7F&3.3K+5V10K10KS3+4.7F +Rext Vcc 1Q 1/Q74LS123(1)Cext

13、1A1B1/RDRext Vcc2/Q4.7F 逻辑电路74LS123(1)Cext2A2B2/RDQ1+5V1Q2图 4 计数、锁存、显示电路计数、译码、显示电路为使显示数码不闪烁，需要保证计数、锁存和计数器清零信号之间正确的时序关系，如图 4 所示。由图 4 的时序结合图 5 的电路可见，在 Q2 或 Q1 为平 1 期间，计数器对里程脉冲 P2 或等候时间脉冲 P1 进行计数，当计数完 1km 脉冲（或等候 10 分钟脉冲）则计数结束。现在计数器的数据锁存到 74LS273 中以便进行译码显示，锁存信号由 74LS123（1）态电路实现，当 Q1 或 Q2 由 1 变 0 时启动的电路延

14、时而产生一个正脉冲，这个正脉冲的持续时间保证数据锁存可靠。锁存到 74LS273 中的数据由 74LS48 译码后，在显示器中。只有在数据可靠锁存后才能清除计数器中的数据。因此，电路中用 74LS123（2）设置了第电路，该电路用第一级输出“计脉冲的下跳沿启动，经延时后第的输出产生计数器的清零信号。这样就数锁存清零”的先后顺序，保证计数和显示的稳定可靠。5简单出租车计费器课程设计P1(或P2) Q1(或Q2)计数锁存电路1Q 电路2Q清零图 5 计数、锁存清零信号的时序图图中的 S2 为上电开关，能实现上电时自动置入起步价目，S3 可实现手动清零，使计费显示为 00.00。其中，小数点为固置。

15、3.4 时钟电路时钟电路提供等候时间计费的计时基准信号，同时作为里程计费和等候时间计费的单价脉冲源，电路如图 6 所示。Vcc2K10Hz1Hz500Hz841KHz10K763Q0Q3Q0Q3Q0Q374LS90(1)74LS90(2)74LS90(3)5.1K2555/CPA /CPBR0(1) R9(1)/CPA /CPBR0(1) R9(1)/CPA /CPBR0(1) R9(1)50.01F10.1F图 6 时钟电路在图 6 中，555 定时器产生 1kHZ 的矩形波信号，经 74LS90 组成的 3 级十分频后，得到 1Hz 的脉冲信号，可作为计时的基准信号。同时，可选择经分频得到

16、的 500Hz 脉冲作为CP1 的计数脉冲。也可采用频率稳定度更高的石英晶体振荡器。3.5 置位电路和脉冲产生电路的设计在数字电路的设计中，常常还需要产生置位、复位的信号，如 SD、RD。这类信号分高电平有效、低电平有效两种。由于实际电路在接通电源瞬间的状态往往是随机的，需要通过电路自动产生置位、复位电平使之进入预定的初始状态，如前面设计中的图 4，其中 S2 就是通过上电实现计数器的数据预置。图 7 表示了几种上电自动置位、复位或置数的电路。6简单出租车计费器课程设计QQQ/Q/Q/Q+5V+5V+5VSSSCC4013CPRD4.7F10K4.7F+4.7F10K10K（a）（b）（c）Q

17、/QQQ/Q/Q+5VS74LS74LS7CPCPRR10K+5VSS5605604.7F+5V（d）（e）（f）图 7 开机置位、复位和置数命令产生电路在图（a）中，当 S 接通电源时，由于电容 C 两端电压不能突变仍为零，使 RD 为 0，产生 Q 置 0 的信号。此后，C 被充电使C 两端的电压上升到 RD 为 1 时，D 触发器进入计数状态。图（b）则由于非门对开关产生的信号进行了整形而得到更好的负跳变波形。图（c）和图（d）中的 CC4013 是 CMOS 双 D 触发器，这类电路置位和复位信号是平有效，由于开关闭合时电容可视为短路而产生平，使 RD=1，Q=0；若将此信号加到 SD

18、，则 SD=1，Q=1;置位、复位过后，电容充电而使 RD（SD）变为 0，电路可进入计数状态。图（e）是用开关电路产生点动脉冲，每按一次开关产生一个正脉冲，使触发器计数器计数 1 次；图（f）是用开关电路产生负脉冲，每按一次开关产生一个负脉冲的7CC4013CP RD174D4D74LS74CP RD174LS74CP RD简单出租车计费器课程设计第 4 章器件选择及部分功能简介4.1 器件选择4.2 部分功能简介4.2.1555 定时器555是定时器,，是一种将数字功能和模拟功能集为一体的中规模集成电路。它的结构比较简单，使用却非常灵活，也很方便，可以用它多谐波振荡器、触发器和触发器等。用

19、 555 定时器的各种电路，都是通过定时，实现信号的产生与变换，从而完成其他功能，555 定时器可以由 TTL 电路或 CMOS 电路。它是一种能产生时间延迟和多种脉冲信号的电路。只要在外部配上几个适当的电阻元件，就可以构8元器件名称数量备注555 定时器2脉冲电路160 计数器10十进制计数器163 计数器1十六进制计数器Spst 单掷开关1起价电路Spdt 双掷开关2行程里程、等候时间电路或非门2总电路电容63 个 0.1UF3 个 0.01 UF电源电压 vcc15四位显示器1显示数字电阻6滑动变阻器22 ohm与非门2总电路简单出租车计费器课程设计成态触发器，多谐振荡器以及触发器等脉冲

20、产生与整形电路，在工业自动，定功能时，仿声和防盗等方面有广泛的应用。图 8555 定时器的内部原理图及逻辑符号表 1 555 定时器功能表9输入输出阈值输入端 6触发输入端 2复位端 4输出端 3放电管 T 端 7××00导通<2/3Vcc<1/3Vcc11截止>2/3Vcc>1/3Vcc10导通<2/3Vcc>1/3Vcc1不变不变简单出租车计费器课程设计4.2.2 74LS16074LS160 为十进制计数器，直接清零。 74LS160 的预置是同步的。当置入器/PE 为低电，在 CP 上升沿作用下，输出端 Q0-Q3 与数据输入端

21、P0-P3 一致。对于 54/74160，当CP 由低至高跳变或跳变前，如果计数器平的跳变，而 54/74LS160 无此种限制。端 CEP、CET 为平，则/PE 应避免由低至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，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）输出一个平脉冲，其宽度为 Q0 的平部分。 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