数字电路出租车计价器设计(3页).doc

-时序逻辑电路课程设计引言：我们组选择了题目一，设计出租车计价器，通过对课本、资料的查阅，再经过构思，设计，搭建电路，仿真，得出了结果，虽然不够完美，但是也掌握了一些知识，增加了对各种原件的印象。下文将详细给出设计。一、 资料查阅通过参考数字电路课本，以及数字电路实验书，再经过网络查阅，也参考了网上有的类似的设计，想出了电路的基本思路。二、 对于要求的实现要求1：根据出租车上的速度传感器传来的脉冲个数和设置的里程单价来计算对应的总价格，并将总价格通过LED实时显示。对于此要求的实现，通过查阅，我们发现了74LS160十位计数器，有预制与清零功能，能进行0-9重复计数。功能表如下要求2：起步价可以设置:。由于74LS160有置数功能，所以可以置数，能够要求其从一个确定的数开始计数，所以可以设置起步价。对于从要过了起步价里程才开始计数，因为每一个单位里程是一次脉冲，而芯片又是每一次脉冲才记一次数，所以应用触发器的存储功能来使前几次脉冲无法传至芯片。要求3：里程单价可以设置。运用比例乘法器，可以实现脉冲的改变。比如用CC4527比例乘法器，输入一个BCD数，其输出的脉冲为输入脉冲的BCD的十分之一倍。比如速度传感器的每个脉冲为1km，单价为2元，那么就输入20的BCD数，那么比例乘法器就会输出一个2倍速度传感器脉冲的脉冲信号，以此脉冲作为后面电路的时钟信号，可以实现单价2元。其他单价以此类推，但是由于仿真软件中没有找到比例乘法器，所以仿真中没有单价设置这一项。要求4：可以对总价格进行复位，从而为下次计费做好准备。运用74LS160的置数功能，重新对其进行置数即可实现下次重新开始计费。三、 具体电路时序逻辑：左下角U1为里程脉冲发生器，经过N个D锁存器的延时，才可以传至上面的74LS160芯片，芯片开始计数，显示在右上方的两位显示器上，即计程车的价钱。电路中有两个单刀单置开关，上面的S1和下面的S2。S1的作用为每次重新搭载乘客后的清零和重新显示起步价，S2的功能为开启里程传感器，为计程车进行计价。下面对电路各个部分进行解释：1.计数部分：用N块74LS160芯片，即可显示N位十进制数，本次仿真以2位为例，也就是只可以显示0-99元的价格。上图七段显示管U5为十位，U3为个位。如图通过开关S5进行起步价设置控制，芯片有CR和LD引脚，CR为1，LD为0时可以进行置数，入上图，设置起步价为5元。由于当有脉冲时候，才会执行置数功能，而又不能和里程传感器用同一个时钟信号，所以单独设置了一个信号源，通过S1开关，既控制LD电位，又通过与门或门非门作为选择开关控制U16信号源的信号是否输入芯片。当开关断开，LD电位为0，U16信号导通到U2芯片，执行置数功能。当S1开关闭合，CR和LD电位都为1，以里程脉冲作为时钟信号执行计数功能，从预制的数字开始计数。第二片74LS160位十位，由于个位数每计到9，RCO端输出1，所以以RCO端作为U4芯片的时钟信号，个位每进行一次循环，向十位进1由于我们希望的是每到0向十位进1，那么就使用一个D触发器，可以延迟一个时钟信号再使进位传至U4，由此可以每到0十位增加1。由于重新搭载乘客时十位不需要置数，而需要清零，所以拨动S1时，CR端输入为0，可以清零。2.脉冲延迟部分U1位里程传感器，可产生脉冲，之前说过，由于仿真中没有找到比例乘法器，所以无法设置单价。假设起步价为N，那么则需要N+1块D触发器来延迟里程脉冲。仿真中起步价设置为5，那么则需6块D触发器。将第一块触发器的D端与高电位1相连，后面的触发器D端都与前一个的Q相连，于是里程传感器的每一次脉冲，都会使6个触发器中的高电位1向后传导一次，经过6次脉冲，传6次后最后一块触发器的Q传出1，穿入与门U8A，则与门的输出和另一个输入端相同，即里程脉冲，即可将里程脉冲输入到上面解释的计数电路中，开始进行起步价之后的计数。上图中的显示管没有作用，只是在仿真时作为里程脉冲输入个数的参考。过程中可以看出，经过6个脉冲后价格显示部分才开始继续往上计数，所以这个设计是正确的。四、 设计的不足1. 首先是单价设置方面，由于没有找到比例乘法器，所以没有单价设置功能。2. 电路中起步价的设计，是用起步价设置出对应数量的D锁存器，才能达到延迟的目的。理论上只要放置足够数量的锁存器，再配合置数开关使用，通过列真值表，使用逻辑门电路，一定可以实现控制对应起步价个数的触发器数量的使用，但是由于比较繁琐，所以在仿真中也没有设计，只是使用了确定的起步价，但是重在表达思想。应该会有比使用D触发器更简单更有效的起步价脉冲延迟方法，但是没有想到。3. 本组设计，只将价格设计到了个位数，如果算入小数也是可以实现的，但是需要增加芯片数量，使得电路繁琐，所以没有设置小数。五、 结论 电路中使用了大量的门电路来实现逻辑功能，看起来比较繁琐，而且还存在第四部分列举出的不足之处。但是通过此次设计，增强了我们对计数器、触发器的理解，懂得了运用已有的知识，能够用已有的原件实现更加丰富的功能，使我们的实践能力得到了提升。在日后的学习中，希望能够学到更多的知识与经验，能够是我们的设计更加完善。-第 3 页-