出租汽车里程计价表

1、信息科学与工程学院课程设计报告课题名称: 出租汽车里程计价表 专业班级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2013年7月目录第1章 绪论.41.1 出租汽车里程计价表的设计意义.41.2 Multisim软件的概述.51.3 设计方案论证.71.4 总体设计方案方案.7第2章 出租汽车里程计价表核心器件.82.1 555集成定时器.82.2 74LS160基本工作原理.9第3章 设计各单元电路.113.1 设计思路.113.2 各单元电路的设计.11第4章 系统设计与分析.14第5章 课程设计总结.15参考文献.16附录 1.17附录2.18摘 要本设计是以555定时器为核心,以74160智

2、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

3、计为系统功能的扩展提供了空间和便利。关键词：Multisim软件；计费系统；555定时器芯片；74160芯片第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

4、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 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 能

5、进行手动修改单价。3 具有数据的复位功能。4 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 按键：启动计时开关，数据复位（清零）。白天/晚上转换。1.2 Multisim软件的概述电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，“虚拟电子工作平台”（Electronics Workbench），简称EWB。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实

6、验室使用真实仪器测试电路，既解决了购买大量元器件和高档仪器的难处，又避免了仪器损坏等不利因素。同时在该软件下调试所得结果电路可以和tango、protel和orcad等印制电路设计软件共享，生成印制电路，自动排出印制电路版，从而大大加快了产品开发速度，提高工作效率。而且该软件直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于电子类课程课堂和实验教学环节，是一种非常好的电子技术实训工具。它具有这样一些特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以

7、实时显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。3.2 EWB的仿真方法 一、仿真环境的设定 用户在对电路进行仿真之前，要先对仿真分析环境进行设定。在菜单栏上依次选取ANALYSIS、ANALYSISOPTION，则弹出ANALYSISOPTION对话框，用户可对其中的仿真环境参数进行设定，如环境温度，绝对电流误差等。二、对绘制好的电路进行

8、仿真在上述步骤完成后，按下启动按钮即可进行电路仿真。此时用户可以对电路的工作进行各种分析，如付里叶分析，噪声分析等等，用鼠标双击电路中的仪器可以打开仪器面板，通过改变面板上的参数来改变电路输入状态或查看电路仿真结果，如改变信号发生器的输出波形、幅度和频率等来改变电路的输入状态，用户也可以查看它的仿真结果，如查看万用表上的指示值，查看示波器上的波形等。 EWB中的仪器是非常直观的，其仪器面板几乎和我们平时所用的仪器一样，用户会发觉这些仪器比实际使用中的那些仪器还要好用，比如示波器，它不仅无需进行同步调整，而且它还有波形记忆功能，用户可以随时查看仿真过程中任一时该的输出波形。EWB的工具栏上的按钮

9、是用来作分析用的，当电路中有使用到如示波器或扫频仪等仪器时，按下该按钮就会弹出如下图所示的ANALYSIS GRAPHS窗口，用户可以清楚地看到电路中的波形状态。当仿真时间很长时，整个仿真过程的波形会都存在屏幕上，此时波形可能看不清楚，但用户可以用鼠标从该屏幕上拉出一小块窗口，则选定区域就会放大到整个窗口。三、仿真时出错的处理 当电路有问题时，EWB仿真过程中会产生出错信息，并出现在ANALYSIS GRAPHS窗口上，用户可从其出错信息中找到出错原因和故障所在，再修改电路或参数，改完后再进行仿真，真到正确为止。用户也可以在仿真的同时对电路参数进行修改，此时电路的状态和输出波形也会动态随之更改

10、。 1.3 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。1.4 总体设计方案方案根据课题设计要求，只能使用方案二，即利用数字电路设计本次实验，数字

11、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数字电路控制框图第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，7555 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，

12、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

13、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。周期计算公式表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<2/3Vcc<1/3Vcc11截止>2/3Vcc>1/3Vcc10导通<2/3Vcc>1/3Vcc1不变不变2.2 74LS160基本工作原理只要（

14、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0111，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.

15、2为74LS160逻辑功能表，图2.1为其引脚图。表2.2 74LS160的逻辑功能表时钟CP异步清除同步置数EP   ET工 作 状态×0××   ×10×   ××110    1×11×   011 1   1  图2.1 74LS160引脚图74LS160逻辑功能测试74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。使用

16、74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。先对74LS160的基本功能进行测试，并将计数器的工作状态填入表中。 异步清零：当0时，Q 0Q1Q2Q30。 同步预置：当0时，在时钟脉冲CP上升沿作用下，Q 0D0，Q1D1，Q2D2，Q3D3。锁存：当使能端时，计数器禁止计数，为锁存状态。 计数：当使能端EPET1时，为计数状态。74LS160的应用（1）用两片74LS160和门电路构成24进制计数器（用复位法），要求译码显示，并显示数字为0023的循环。1）接成并行进位型。设计电路并用数码显示验证计数功能，记录数码显示情况。2）接成串行进位型。设计

17、电路并用数码显示验证计数功能，记录数码显示情况。图1-2 74LS160引脚图（2）74LS160引脚图第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。为了方便顾客查看等候时间，等候时间也输出1位显示。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

18、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.行驶里程电路设计输入信号脉冲，由计数器计数，在Multisim中选用用脉冲信号来表示汽车行驶里程，将0.1分钟的脉冲表示10米信号送入由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，也就是进行了10分钟计数。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

19、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 总金额显示电路第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

20、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

21、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1。第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，因为课题设计的要求只能使用数字电路设计，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，