简易出租车计费器.doc

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1、实训设计说明题目：简易出租车计费器班级： 学号：姓名：黄健桓2011年12月31日目 录一设计任务1.1 设计目的和意义.21.1.1 目的 . 21.1.2 意义 .21.1.3 初始要求.21.1.4 所用软件工具 .2 二系统设计2.1 工作原理 .32.2 器件选择.42.2.1 74LS160 计数器的功能.52.2.2 用 74LS192 计数器构成多位计数器.62.2.3 74LS48 加法器组成预置数计数器 72.2.4 设计所需的器件归纳.72.3 电路设计 2.3.1 路程的计数及显示.72.3.2 路程与预设值的比较.82.3.3 加法器的预置. 82.3.4 电路整体的

2、整合 .82.4 电路仿真测试.8三总结3.1 总结 93.2 优点与不足 93.3 心得与体会9一 设计任务1.1 设计目的和意义1.1.1 目的 1. 能构实现计程功能 2. 实现计费功能，计费标准为：按行驶里程收费，起步费为 6.0 元，并在车行 3 公里后再按 2.0 元/公里，最高计费为 99.9 元，车停止不计费，能将车费显示出来。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，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能；同时还要求其具有车票资料打印 、卡付费、语音

3、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。1.1.3 初始要求 电路能够实现初始设定，起步费为 5.0 元，并在车行一段时间后再按 车轮转一圈0.1元计费，要求车费显示出来。1.1.4 所用软件工具 本次设计主要使用了 Multisim10 进行电路的设计与仿真。 3 Multisim 是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称 IIT 公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以

4、使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 目前在各高校教学中普遍使用 Multisim2001，网上最为普遍的是Multisim9，NI 于 2007 年 08 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计软件，NIMultisimv10 作为其中一个组成部分

5、包含于其中。 EDA 在发达国家的应用状况 EDA 就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB 版图、单片机程序、机内结构、FPGA 的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到 PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA 技 4术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作

6、。EDA 已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国 NI 公司（美国国家仪器公司）的 Multisim9 软件就是这方面很好的一个工具。而且Multisim9 计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国 NI 公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学

7、也是一个很好的提高和促进。 理论教学计算机仿真实验环节 Multisim 具有许多优点： 通过直观的电路图捕捉环境 轻松设计电路 通过交互式 SPICE 仿真 迅速了解电路行为 借助高级电路分析 理解基本设计特征 通过一个工具链 无缝地集成电路设计和虚拟测试 通过改进、整合设计流程 减少建模错误并缩短上市时间 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对

8、电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。电子通信类其它常用的仿真软件：System view-数字通信系统的仿真；Proteus单片机及 ARM 仿真；LabVIEW虚拟仪器原理及仿真 Multisim 是 Interactive Image Technologies Electronics Workbench公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有

9、丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim 推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。二 系统设计2.1 系统工作原理 本设计方案为设定车轮每转一圈给计数器一个脉冲，并通过显示器把路费显示出来，同时把路程与预置的路程进行比较，当路程小于等于 3 公里时，车费显示为 5 元。当路程大于 3 公里且接收到一个脉冲时，计费器加一毛钱。当加够一块钱时，计数器进位，与预置为 5元的加法器相加。当加法器够十元，进位，使十元的计数器工作，计数。本设计方案，显示的最高车费为 99.9 元。工作原理图 本设计方案的系统主要电路图如图 12.2 器件选择2.2.1 74LS160 计数器的功

10、能74LS160 芯片图74LS功能表74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有 54/74160 和 54/74LS160 两种线路结构型式。 74LS160 异步清零端/MR1 为低电平时，不管时钟端 CP 信号状态如何，都可以完成清零功能。 74LS160 的预置是同步的。当置入控制器/PE 为低电平时，在 CP 上升沿作用下，输出端 Q0-Q3 与数据输入端 P0-P3 一致。对于 54/74160，当 CP 由低至高跳变或跳变前，如果计数器控制端 CEP、CET 为高电平，则/PE 应避免由低至高 7电平的跳变， 74LS160 无此种限

11、制。 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 均为高电平时，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）输出一个高电平脉冲，其宽度为 Q0 的高电平部分。 在不外加门电路的情况下，可级联成 N 位同步计数器。 对于74LS160，在 CP 出现前，即使 CEP、CET、/MR 发生变化，电路的功能也不受影响。 选择 74LS160 主要用于接受脉冲，计算路程，及用其进位输出使控制

12、车费的计数器工作进行计费。2.2.2 十进制可逆计数器74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图5-4 74LS192的引脚排列及逻辑符号 （a）引脚排列 (b) 逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：表5-2 74LS192的功能表2.2.3 74LS48 74LS48 结构图、功能表 74LS48是BCD-七段译码器输出端(Ya-Yg)为高电平有效,可驱动灯缓

13、冲器或共阴极 VLED. 当要求输出 0-15 时,消隐输入(B I )应为高电平或开路,对于输出为 0 时还要求 脉冲消隐输入(R B I )为高电平或者开路. 当B I 为低电平时,不管其它输入端状态如何,Ya-Yg均为低电平. 当RBI和地址端(A0-A3)均为低电平,并且灯测试输入端( L T )为高电平时, Ya -Yg为低电平,脉冲消隐输出(R B O )也变为低电平.。当B I 为高电平或开路时,L T 为低电平可使Ya-Yg均为高电平. 48 与 248 的引出端排列,功能和电特性均相同,差别仅在显示 6 和 9,248 所显示的 6 和 9 比 48 多出上杠和下杠.。引出端

14、符号 A0-A3.LT 灯测试输入端(低电平有效) Ya-Yg 段输出图 9、预置 使加法器 A1A4 端预置为 5，B1B4 端为计数器所输出的数值信号。而在本设计方案中，用上一级传来的进位，用计数器接受并输出到加法器，使其与 6相加，这样就可以使输出数不会突变，而是在 6 的基础上循环。 图 10、加法器的预置 112.3.4 电路整体的整合 经过前面的设计后，可以说各部分的功能也已基本实现，接着的应把各部分的电路整合起来，整合后的系统电路图如图 2 所示。2.4 电路仿真测试 2.4.1 路程计数及显示 2.4.2 系统整体电路运行及车费的显示 图 11、综合电路2.4.3 仿真结论 经

15、过路程计数的显示与车费计费的显示表明，该设计基本符合设计要求，实现了计费器的计程功能与计费功能。三 总结3.1小结设计原理明了，设计步骤清晰，设计电路基本达到设计的要求； 2.这次的课程设计使我对所学的数电知识起到了加深和巩固的作用，也使我有的了搭建和调试实验电路的能力； 3.锻炼了我主动学习的能力、与他人合作的能力，及从各种渠道获得一定的资料共同加以学习研究，提高了个人的综合动手能力。 4.使我对 Multisim10 有了更深入的了解。3.2 优点与不足 优点：该计费器实现了预置参数自动计费。 不足：电路有点过于复杂，所用器件多，导致在总的电路图中没有能把路程显示部分画出来。3.3 心得与体会 动手画电路图的时候不知从何入手，感觉有点乱。经过多处搜索和多方建议，终于把一个小电路画出来了，可是一次模拟不出电路就觉得很失望.而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好也没用。这次课程设计恰好是将课本知识的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手能力的培养三者结合起来，让我们做到真正的学以致用。 这次设计让我明白了一个道理，再做任何事情之前，不管它难不难，都应把态度摆好，都要认真地去对待，这样就不会慌，不会忙手忙脚的，到最后才不会后悔