数字电路模拟电路课程设计出租车计价器(陕西科技大学).doc

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1、目录一、设计目的及要求二、使用元件三、计价指示四、总体设计方案1、里程计数及显示2、计价电路3、秒信号发生器及等候计时电路4、里程计数显示单元5、清零复位6、时间等候计数7、复位、秒信号、侯时信号五、计价电路部分六、总体电路设计七、设计心得八、参考文献一 设计目的及要求这个系统的主要功能是：1.汽车随着行驶里程的增加，计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到3公里时计费数字显示开始从起步价5元增加。到达目底地，便可按显示的数字收费。2.计时功能，当计程车到达某地需要在那里等候时，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。当汽车继续行驶时，停止计算等候费，继

2、续增加里程计费。二 使用元件1 NET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、4060、 4518 及门电路4 显示：CL0025 数据开关、按钮、阻容元件若干三 计价指标1.按启动键后开始计费。2.起步价为6元，起步价内行驶里程为3公里。3.起步价3公里之后，正常行驶速度下每公里2元，小于0.1元不计费。4.起步价3公里之后,当行驶速度等于或者小于120米/分钟时，不再按距离计费改为按时间计费，每10秒0.1元，小于10秒不计费。5.起步价（3公里）内只按距离计费，不按时间计费。6.按下客键后，计价器计费停止，显示总计

3、的车费。7.关闭启动键后，计价器清零，显示全零。下图为计程车计价器控制电路整体框图。计程车计价器控制电路框图:译码显示计价器控制电路框图显示译码显示译码加法器里程单价等候时间到否？大于基本里程吗？y清零候时Y1起步价里程计数器计程车传感信号 候时起动 图1计程车计价器控制电路框图 如图2所示为出租车计价器控制电路框图图2 出租车计价器控制电路框图四 总体设计方案1里程计数及显示在计程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，如下图所示。图3 模100计数器里程的计数显示，则用十进制计数，译码显示即

4、可，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4 里程计数、译码、显示 图5 里程计数电路图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3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“等侯”计费开关，进行计时，时间到（如10分钟），则输出1公里的脉冲，相当于里程增加了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

5、的电路如图6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6 一位8421BCD码加法器里程判别电路如图7所示。当所设置的起价公里数到时，使触发器翻转。图7中为3公里时触发器动作。 图7 里程判别电路3. 秒信号发生器及等候计时电路秒信号可用32768Hz石英晶体振荡经CD4060分频后获得。简易的可用555定时器近似获得。我们采用14位同步二进制计数器和振荡器4060，外接石英晶体实现振荡与分频功能，可以输出2Hz的信号，在经过二分频就可以得到1Hz（T=1s）的脉冲信号。14位同步二进制计数器和振荡器4060由两部分组成，一部分是14级分频器，分频系数为1616384，从

6、Q4Q14端输出；另一部分是振荡器电路，通过外接电阻和电容构成RC振荡器，或外接石英构成晶体振荡器。图如图8所示，功能表见表1。由功能表可知，CLR为复位端，高电平时计数器清零，低电平时，执行计数器功能。输入输入 计数器功能 CKI CLR01 000保持X 0 1 加计数 清除 表 1 4060功能表 我们可以用4060的Q4端得到的2Hz的脉冲信号进入有4518构成的二分频器，在输出端Q0上就可以得到1Hz的脉冲信号。功能表如表2。电路如图8所示。 输入输出CP CR EN功能 0 1加计数0 0 1加计数 0 XX 0 0 01 0 保持X 1 X复位表2 4518功能表侯时计数器每10

7、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，这就组成了600进制计数器。 图8 4046和4518构成的二分频器4. 里程计数显示单元计程车起动后，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。计程车计价（程）时，开关K合上（打在位置2上）5. 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

8、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。计程车计价器总图分别由里程计数单元、侯时计数单元、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。6. 时间等候计数IC3、IC2、IC1为时间等候计数器。当计程车在等候时，司机按一下“侯时”键，IC9被置成1，触发器Q端输出1信号，使4046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，相当于行程1公里。若等候5分钟时，汽车恢复行驶，这时，汽车运行输出

9、的脉冲，使IC9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。7.复位、秒信号、侯时信号复位按钮按下后，所有计数器、寄存器清0，里程计价显示时全为0。而当复位按钮抬起后，计价器则显示起步价数值（里程单价显示不受复位信号控制）。侯时“键”按下，IC9的Q=1，脉冲秒信号产生，使计时电计数。脉冲秒信号由4046定时电路产生。五计价电路部分设计单价按最小单位元计，允许有小数点后一位，即以角计但总价按整元计，最高价为999元。所用元件原理说明：(1)74LS244起缓存作用，可将起步价预置直接显示到计价器又能将此信息存储起来。(2)74LS273为八D触发器：当R端

10、为“1”时正常工作，当脉冲信号输入（行程超过1km，或等待时间超过600s时），芯片工作将D处信号输入，通过触发器作用Q的n+1次方为D，将信号从Q端输入。（3)与门：在计价器中十位的七段数码管中引出的与门实现当位到达九时再从BCD码加法器中再输入一个信号时即到达1010时从与门输出信号“1”。(4)一位BCD码加法器：可将小数点后按角计的部分累加，到满一元后从CO端向二位BCD码加法器的C1端输入进位 从而实现总价而不出现“角”。又满足单位中对角的累加实现总价的合理性。(5)2位BCD码加法计数器：从八D触发器输出的信号引入BCD码加法器的A端，从里程单价预制的信息输入B端通过BCD码加法器

11、作用将两者的BCD码相加，从S端输出，并将其引入计价器上与原来的数字相加而显示总价。C1端为接受低位相高位的进位端。如图： 图9 两位BCD码加法器电路图(6)74LS290：74LS290为10进制计数器，当其R0=R1=R2=R1=0时实现其功能。此时将与门输出端所有的信号输入其CP脉冲端，使之每米一个脉冲就在其输出端变化一位，并将其输出端引入七段数码管，从而实现最高价位999的 功能。六.总体电路设计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，如图七 设计心得通过此次课程设计让我能够亲身参于电子产品的设计，使我更加深深地体会到：

12、现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的产品都是电子产品比如决定现代社会发展方向的电脑以及几乎每个同学都拥有的收音机等等无不说明电子产品的重要性。作为一名大学生，我认识到我不仅要学好课本上的知识，还要学会将所学到的知识联系并应用到现实生活中，做到理论联系实际。经过两个星期的设计过程，我学到了很多东西，对一年以来所学过的电子方面的知识也重新学习了一遍，也对自己在数字电子方面的能力有了更客观的评价，在这次设计过程中，从最基本的查元件，找资料做起，了解了完整的电子设计的一般步骤，也和同学们共同探讨研究，学到了很多课堂上学不到的东西，也遇到了各种各样从没想过的问题，并认真的解决了它们，另外，对

13、各种电子类设计的计算机辅助手段有了更深一步的接触，学会了一些EDA软件如PROTEL及EWB的用法，可以说是为了以后的电子领域的道路做了一些有益的尝试，同时也使我增加了对电子方面知识的兴趣，也从中发现了自己的一些不尽如人意的地方，以后要多改进。八 参考文献1.曹汉房编著.数字技术教程.北京:电子工业出版社,19952.丁康源编著.数字集成电子技术教程.北京:高等教育出版社,1993 3.康华光电子技术基础（数字部分）高等教育出版社20004.张风言编著.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,19985.电子工程手册编委会等编.中外集成电路简明速查手册-TTL,CMOS.北京:电子工业出版社,19916.周常森，电子电路计算机仿真技术，山东科技出版社 7. 姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2002 14