出租车计价器控制电路设计

实验十七出租车计价器控制电路设计一、简述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2.17.1所示。图2.17.1出租车计价器控制电路框图二、设计任务和要求利用TTL/CMOS数字集成电路设计出租车计价器逻辑控制线路，具体要求如下：1.进行里程显示。里程显示为三位数，精确到1公里。2.能预置起步价。如设置起步里程为5公里，收起步价费10元。3.行车能按里程收费，能用数据开关设置每公里单价。4.等候按时间收费，如每10分钟增收1公里的款。5.按复位键，显示装置清0，（里程清0，计价部分灭0）。6.按下计价键后，汽车运行计费，候时关断；候时计数时，运行计费关断。三、可选用器材1.XK系列数字电子技术实验系统2.直流稳压电源3.集成电路：74LS74、74LS83、74LS244、74LS290及门电路4.显示：CL0025.数据开关、按钮、阻容元件四、设计方案提示1.里程计数及显示在出租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，如图2.17.2所示。里程的计数显示，则用十进制、译码显示即可，见图2.17.3。计数器采用74LS290，显示可用译码、驱动、显示三合一器件CL002或共阴、共阳显示组件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。图2.17.2模100计数器图2.17.3里程计数、译码、显示2.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“等候”计费开关，进行计时，时间到（如10分钟），则输出1公里的脉冲。相当于里程增加1公里，数字显示均为十进制数，因此，加法也要以BCD码相加。一位BCD码相加的电路如图2.17.4所示，当二位二进制BCD码数字相加超过数值9时，有进位输出。图2.17.4一位8421BCD码加法器图2.17.5里程判别电路里程判别电路如图2.17.5所示。当所设置的起价公里数到时，使触发器翻转。图2.17.5中为5公里时触发器动作。3.秒信号发生器及等待计时电路秒信号可用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。4.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。五、参考电路根据出租车计价器的设计任务和要求，其参考逻辑电路如图2.17.6所示。六、参考电路简要说明图2.17.6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。1.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（100×10），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）。2.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）翻转（Q=0），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。3.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,Q=0，这样IC11和IC13连通，显示器显示的为起步价、单价之和的值。图2.17.6出租车计价器逻辑电路参考图其实，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0～6，IC20的Q2·Q1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2.17.7即为二位BCD码加法器电路图。图2.17.7两位BCD码加法器电路图4.复位、秒信号、候时信号