江苏师范大学数字电路模拟电路简易出租车计价器(DOC).pdf

《江苏师范大学数字电路模拟电路简易出租车计价器(DOC).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏师范大学数字电路模拟电路简易出租车计价器(DOC).pdf（20页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、江苏师范大学物电学院江苏师范大学物电学院本科生课程设计课课 程程 名名 称：称：电子综合设计电子综合设计题题目：目：简易出租车计价器专专 业业 班班 级：级：11 物 41 班学学 生生 姓姓 名：名：张婷玉学学 生生 学学 号：号：11224020日日期：期：2013-6-1指指 导导 教教 师：师：王立巍物电学院教务部印制物电学院教务部印制i江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告一、课程设计目的、任务和内容要求：在现代城市中，随着人口的疾速增长，交通工具的使用也飞速上涨，而对于中国这样一个经济发张水平正稳步前进的国家，出租车的使用也与日俱增，与此同时，出租车计费器的使用也逐日增加，因此

2、，出租车计费器的设计不可忽视。本课程设计的任务就是设计一个简易出租车计费器。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。具体设计任务如下：1熟悉出租车计费器工作原理；2写出出租车计费器的设计方案；3用硬件加以实现；4写课程设计报告。设计要求：设计一个简易出租车计费器控制电路。要求：1一般情况下，行车费用按车轮转一圈 0.1 元计（可由玩具电机和光电转换器进行模拟）；2起步价 5 元；用三位数码管显示金额（最大值为 99.9 元）；3发挥部分：考虑等车费用（按 0.05 元/每分钟计）i江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告二、进度安排：课程设计时间安排在学期

3、结束前二周进行，共计 14 天。第 1 天：选择课题，论证设计方案；第 2 至 3 天：原理设计，电路仿真（有条件进行这一步），原理修改；第 4 至 5 天：安装工艺设计，购买元器件；第 6 至 9 天：按安装工艺和调试工艺分步安装、焊接、调试，电路修改，总调；第 10 天：结构设计与安装（无外壳要求的可以不做此项）；第 11 至 13 天：撰写课程设计报告(文搞要求有纸版和电子版)；第 14 天：课程设计答辩、演示，验收。三、主要参考文献：1阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.52童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.53周常森.电子电路计算机仿真

4、技术.山东：山东科技出版社，20004郑君里 应启绗 杨为理.信号与系统（第二版）M.高等教育出版社,2000指导教师签字：年月iii目录目录摘要.1Abstract.1第一章 课题背景（或绪论、概述）.21.1 意义.21.2 应解决的问题.21.3 基本要求.21.4 发挥部分.21.5 理论依据.2第二章 设计方案简述.32.1各模块简述.3第三章详细设计.43.174LS192 功能43.2 74ls48 各引脚功能解说43.3 555 芯片介绍53.4 霍尔管原理7第四章 设计结果及分析84.1 仿真电路104.2 遇到问题11第五章 总结.12参考文献13江苏师范大学物理与电子工程

5、学院课程设计报告摘要随着科技的不断发展有越来越多的科学技术应用到了人们的日常生活中，也给人们的生活带来了很多方便，大家都见过出租车前面都放着一个待显示的计价器，那么它是怎么起到计价功能的呢，其实很简单，只要用现在所学的专业知识就可以自己动手做一个简易的出租车计价器，这里我们还特意加入了等车计价的功能。在数字电路基础课中学到了好几种计数器芯片，利用这些计数芯片和相关的译码器就可以实现我们的简易计价器的制作，在等车计价方面采用 555 电路产生 12 秒为周期的震荡电路从而实现了每过一分钟计价 0.05 元的功能，加获取计价信号方面采用了霍尔管在磁场下的特殊效应，来实现高低点平的产生。可以通过调节

6、滑动变阻器就可一调节电机的转速。关键词：出租车计费器；74LS192；CD4543；555 数字计数器AbstractAlong with the continuous development of a growing number of scienceand technology to the people of Richangshenghuo Zhong,Ye to thepeopleof Shenghuodailai a lot of convenience,we have stood Du seen taxiQianmian the valuation of a device to b

7、e Xian Shi,it is how it playedvaluation function is very simple,just now learning to use professionalknowledge to make your own a simple taxi meter,here we have speciallypriced Jiaru the other car functions.In the digital circuit based classsecondary to several counter chip,using these counts chips

8、andassociated decoder can achieve our simple meter production,in the othercar pricing aspects of using 555 circuits have 12 seconds to cycleoscillator circuit to achieve over a minute per 0.05 yuan valuationfunction,plus access to pricing signals in the magnetic field using aHall-pipe under the spec

9、ial effects,to achieve high and low level ofproduction.Can be adjusted by a sliding rheostat can adjust the motorspeed.Keywords：74LS160,74LS48,74LS121,Hall element,Manostat1江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告第一章第一章概述概述利用所学的专业知识设计并制作出具有预置起步价和等车计价功能的简易出租车计价器，1.11.1 意义意义：简易出租车计费器的设计让同学们的很好的掌握了芯片等的工作原理和使用方法，也让同学们熟悉了电

10、子线路设计的过程和动手操作的注意点，更好的让同学们积累了一定的电路操作的动手能力。本次的课程设计是组队设计，也很好的加强了同学们的团队工作精神和互相帮助的友情。1.21.2 应解决的问题应解决的问题：等车计价问题和模拟车轮转动问题。1.31.3 基本要求基本要求：行车费用按车轮转一圈 0.1 元计（可由玩具电机和光电转换器进行模拟）；起步价 5 元；用三位数码管显示金额（最大值为 99.9 元）。1.41.4 发挥部分发挥部分：考虑等车费用（按 0.05 元/每分钟计）；其它 1.5 1.5 理论依据：理论依据：74ls192 芯片具有加减和预设处置功能，在译码和显示方面分别采用的是 74ls

11、48 译码器和 7 段共阴数码管。发挥部分使用的是555定时电路把周期定在 12 秒刚好满足每一分钟增加 0.05 元的题目要求，车轮的计数由霍尔管和电机组成系统产生的脉冲给 74ls192 实现没转一圈数码管实现加一的要求2江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告第二章第二章 设计方案简述设计方案简述2.12.1各模块简述各模块简述根据题目的要求和设计需要，我选择了具有加减和预设处置功能的 74ls192 芯片作为计数模块计数模块，在译码和显示方面分别选用的是 74ls48 译码器和 7 段共阴数码管。发挥部分我使用的是 555 定时电路把周期定在 12 秒刚好满足每一分钟增加 0.05

12、元的题目要求，车轮的计数由霍尔管霍尔管和电机组成系统产生的脉冲给74ls192实现每转一圈数码管实现加一的要求。555555 外围电路外围电路霍尔管电路霍尔管电路3江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告第三章第三章详细设计详细设计3.13.174LS19274LS192 功能功能74LS192为 可 预 置 的 十 进 制 同 步 加/减 计 数 器，其主要电特性的典型值如下：192 的清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能。192 的预置是异步的。当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟 CP 的状态如何，输出端（Q0Q3）即可

13、预置成与数据输入端（P0P3）相一致的状态。192 的计数是同步的，靠 CPD、CPU 同时加在 4 个触发器上而实现。在 CPD、CPU 上升沿作用下 Q0Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用 CPD 或 CPU，此时另一个时钟应为高电平。当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为 CPU 低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为 CPD 低电平部分的低电平脉冲。当把 TCD 和 TCU 分别连接后一级的 CPD、CPU，即可进行级联74ls19274ls192 各引脚图各

14、引脚图4江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告74ls4874ls48各引脚功能图、输出状态图、逻辑电路图、相似类型、性能参数3 32 274ls4874ls48 各引脚功能解说各引脚功能解说：16电源正极、8电源地7、1、2、6输入端(A、B、C、D)13、12、11、10、9、15、14输出端3测灯、4消隐、5灭零3测灯输入 LT（lamp test input):指 3 脚为低电平时，芯片输出为高电平，接到数码管上，数码管的各段发光二极管都亮，说明数码管是好的，若有一段以上发光二极管不亮，说明数码管已坏。如果 3 脚为高低平，则断开测试功能。用术语讲，就是 3 脚对低电平有效。数码管

15、正常工作时，LT=1LT=1。4消隐输入/灭零输出 BI/RBO（Blanking Input/Ripple Blanking Output）：4 脚对低电平有效，即 4 脚为低电平时，芯片执行该功能，BI/RBO=1 时，数码管正常工作。BI/RBO 消隐的特点是：当BI/RBO=0 时，不管输入端为何值，输出端都为低电平，数码管不发光，这样做是为了降低显示系统的功耗。BI/RBO 是级别最高的控制端。5灭零输入 RBI(Ripple Blanking Input):5 脚对低电平有效，当 RBI=0，若输入端全为零时，输出端也全为零，数码管不显示 0 字符，但其余的数字正常显示。5江苏师范

16、大学物理与电子工程学院课程设计报告当 RBI=1 时，数码管正常工作。这种设计是为了多位数显示时，要去掉低位数的零（如小数点后的零是这种情形之一）。74LS48 真值表:48 芯片的逻辑图就是根据这个真值表进行设计的。DCBALT 00000001001010010000000100100011010001010110011110001001BI/RBO0101111111111111111111111111111RBI100001111111111gfedcbBCD 码a11111 1180000000不显示0000000不显示00001101101101121100 11190111111

17、00000110 1101101121001111311001104110110151111100600 00111711111118110011193.33.3555555 芯片介绍芯片介绍555 芯片是定时器,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，只需要

18、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。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。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。6江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告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

19、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。3.43.4 霍尔管原理霍尔管原理霍尔集成电路是一种磁敏传感器。可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔集成电路是以霍尔效应原理为基础工作的。霍尔集成电路具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，

20、功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。按照霍尔集成电路的功能可将它们分为:霍尔线性集成电路和霍尔开关集成电路。前者输出模拟量，后者输出数字量。霍尔线性集成电路的精度高、线性度好；霍尔开关集成电路无触点、无磨损、7江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达m 级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55150。通过霍尔集成电路将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。

21、霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的 NPN 晶体管，其使用规则和任何一种相似的 NPN 开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几nA，可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压（25V30V）。输出管导通时，它的输出端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来限制流过管子的电流，使它不超过最大允许值（一般为1020mA），以免损坏输出管。输出电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑“零”）是兼容的。以与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在 Io

22、 为 20mA（霍尔电路输出管允许吸入的最大电流），发光二极管的正向压降 VLED=1.4V，当电源电压 VCC=12V 时，所需的负载电阻器的阻值和这个阻值最接近的标准电阻为 560，因此，可取560 的电阻器作为负载电阻器。负载电阻器阻值根据负载电流的大小一般取 5005K.8江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告霍尔管实物和原理图霍尔管实物和原理图当霍尔管靠近磁铁时其输出一个高电平，远离磁铁时跳变为低电平中间间隔时间很短，当输出低电平时就可以给 74ls19274ls192 一个脉冲，从而实现了计数器加一的功能。此模块能很好的模拟车轮的转动。9江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报

23、告第四章第四章 设计结果及分析设计结果及分析4.1 仿真电路仿真电路10江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告4.24.2 遇到问题遇到问题原来在电路中是使用霍尔管（或电机）来模拟车轮的转动并实现计费，用示波器检测霍尔管的输出波形，呈现出标准的方波。但是在实际电路中计数器却不能实现单一的计数，而用按键模拟的波形和霍尔管输出的波形很相似却可以实现单一的计数功能。所以我又安装了一个点触开关来模拟车轮的转动来计费。此外，在发挥部分考虑等车费用（按0.05 元/每分钟计），我还用了了 555 和两个电容电阻来进行出租车的时间计时，使最后一个数码管 12 秒跳 0.01 元。但是经过几次试验后，在初

24、始状态下出现 05.01 因此我又加了一个拨码开关和点触开关来进行复位。这样既方便复位，又方便老师和我检查电路。此外，我认为 05.01 产生的原因是因为电路在一开始开关打开的瞬间就产生一个脉冲了，或者是因为电容有一定充放电功能才会产生一个脉冲。但是具体什么原因我还不敢确定，还请老师答疑和多多指教。11江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告第五章总结第五章总结经过这么多天的努力终于实现了本设计的要求，通过理论和实践的结合让我更加深刻的知道了，理论和实际的差距，和动手操作的重要性，对各个芯片的功能和原理有了进一步的了解和掌握。虽然在实物制作过程中遇到了不少困难，但是这样更加锻炼了我。在这次课

25、程设计中，我在找到错误时，学会分析错误产生的原因，让我更好的了解到芯片每一个引脚所起的作用。此外，电路的排版和焊接也是需要思考改进和加强的，电路有时会因为焊锡丝的过多而发生短路，也会因为焊锡丝的过少而发生虚焊。这也为以后的电路设计积累了宝贵的经验。这次课程和设计让我学到了很多东西。总之，这次设计不光增强了我的动手能力，更让我学会了分析问题和解决问题的方法。元器件清单：元器件清单：74ls192 4个74ls48 4个7 位共阴数码管 4 个Ne555 1个560k 电阻 2个四位拨码开关 2 个点触开关 3 个10uf 电容 1个0.1uf 电容 1 个六角带锁开关 2 个万用板 1 个霍尔管

26、（或电机）本实验用一个点触开关进行模拟12江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告参考文献1 康华光电子技术基础M北京：高等教育出版社，20052 钟明生 数字电子技术试验指导书M 娄底：湖南人文科技学院，20093 柳淳电子制作技能与技巧M北京：中国电力出版社，20084 马全喜电子元器件与电子实习M北京：机械工业出版社，20075 彭介华电子技术课程设计指导M北京：高等教育出版社，19976 谢自妹电子线路设计实验测试M武汉：华中科技大学出版社，20007 阎石数字电子技术基础M北京：高等教育出版社，20068 胡宴如高频电子线路M北京：高等教育出版社，20099 沈美明、温东婵IBM

27、汇编语言程序设计M北京：清华大学出版社，200010 彭介华电子技术课程设计指导M北京：高等教育出版社，199713江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告答辩记录表学生姓名：学号：班级：答辩地点：答辩内容记录：14江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告成绩评定表学生姓名：学号：班级：类别合计各项分值分值10平时完成情况评分标准按时参加课程设计，无旷课、迟到、早退、违反实验室纪律等情况。实际合计得分得分备注30设计方案规范合理，设计目标明10确，符合专业培养要求，时间安排得当，技术路线可靠。按设计任务书的要求完成了全部10任务，能完整演示其设计内容，符合要求。报告文字通顺，内容翔实，论述

28、充10分、完整，立论正确，结构严谨合理，报告整体格式规范。报告完成情况30设计方案合理、可行，论证严谨，10逻辑性强；符号统一；图表完备、符合规范要求。能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果；参10考文献数量在 3 篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。在规定时间内能就所设计的内容20进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。在规定时间内能准确、完整、流利20地回答教师所提出的问题。答辩情况40答辩组长：总评成绩：分指导教师：（签字）日期：年月日15江苏师范大学物理与电子工程学院课程设计报告课程设计总结成绩分析表班级分数分布学生数百分比最高分（以下为总结内容）（以下为总结内容）90 分以上89-80最低分79-7069-60平均分60 分以下16