數(shù)字電路模擬電路課程設(shè)計--出租車計價器

1、<p><b>　　數(shù)電課程設(shè)計</b></p><p>　　題目： 出租車計價器 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　院 （系）： 理學(xué)院

2、 </p><p>　　專 業(yè)： 信息與計算科學(xué) </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011 年 6 月 7 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計目的

3、及要求</b></p><p><b>　　二、使用元件</b></p><p><b>　　三、計價指示</b></p><p><b>　　四、總體設(shè)計方案</b></p><p><b>　　1、里程計數(shù)及顯示</b></p>

4、<p><b>　　2、計價電路</b></p><p>　　3、秒信號發(fā)生器及等候計時電路</p><p>　　4、里程計數(shù)顯示單元</p><p><b>　　5、清零復(fù)位</b></p><p><b>　　6、時間等候計數(shù)</b></p>

5、<p>　　7、復(fù)位、秒信號、侯時信號</p><p><b>　　五、計價電路部分</b></p><p><b>　　六、總體電路設(shè)計</b></p><p><b>　　七、設(shè)計心得</b></p><p><b>　　八、參考文獻</b>

6、</p><p><b>　　一 設(shè)計目的及要求</b></p><p>　　這個系統(tǒng)的主要功能是：</p><p>　　1.汽車隨著行駛里程的增加，計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到3公里時計費數(shù)字顯示開始從起步價5元增加。到達目底地，便可按顯示的數(shù)字收費。</p><p>　　2.計時功能，當(dāng)計程車到達

7、某地需要在那里等候時，只要按一下“計時”鍵，每等候一定時間，計費顯示就增加一個該收的等候費用。當(dāng)汽車?yán)^續(xù)行駛時，停止計算等候費，繼續(xù)增加里程計費。</p><p><b>　　二 使用元件</b></p><p>　　NET系列數(shù)字電子技術(shù)實驗系統(tǒng)</p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源</b></p>&

8、lt;p>　　集成電路：74LS74、74LS83、74LS244、74LS290、4060、 </p><p><b>　　4518 及門電路</b></p><p><b>　　顯示：CL002</b></p><p>　　數(shù)據(jù)開關(guān)、按鈕、阻容元件若干</p><p><

9、b>　　三 計價指標(biāo)</b></p><p>　　1.按啟動鍵后開始計費。</p><p>　　2.起步價為6元，起步價內(nèi)行駛里程為3公里。</p><p>　　3.起步價3公里之后，正常行駛速度下每公里2元，小于0.1元不計費。</p><p>　　4.起步價3公里之后,當(dāng)行駛速度等于或者小于120米/分鐘時，不再按距離計

10、費改為按時間計費，每10秒0.1元，小于10秒不計費。</p><p>　　5.起步價（3公里）內(nèi)只按距離計費，不按時間計費。</p><p>　　6.按下客鍵后，計價器計費停止，顯示總計的車費。</p><p>　　7.關(guān)閉啟動鍵后，計價器清零，顯示全零。</p><p>　　下圖為計程車計價器控制電路整體框圖。</p>&l

11、t;p>　　計程車計價器控制電路框圖:</p><p><b>　　y清零</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　計程車傳感信號 候時起動 </p><p>　　圖1計程車計價器控制電路框圖</p&g

12、t;<p>　　如圖2所示為出租車計價器控制電路框圖</p><p>　　圖2 出租車計價器控制電路框圖</p><p><b>　　四 總體設(shè)計方案</b></p><p><b>　　1里程計數(shù)及顯示</b></p><p>　　在計程車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號

13、”。設(shè)汽車每走10米發(fā)一個脈沖，到1公里時發(fā)100個脈沖，所以對里程計數(shù)要設(shè)計一個模100計數(shù)器，如下圖所示。</p><p>　　圖3 模100計數(shù)器</p><p>　　里程的計數(shù)顯示，則用十進制計數(shù)，譯碼顯示即可，計數(shù)器采用74LS290，顯示可用譯碼、驅(qū)動，顯示三合一器件CL002或共陰、共陽顯示組件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。&

14、lt;/p><p>　　圖4 里程計數(shù)、譯碼、顯示</p><p>　　圖5 里程計數(shù)電路圖</p><p><b>　　2計價電路</b></p><p>　　該電路由兩部分組成，一是里程計價：在起價公里以內(nèi)（如3公里內(nèi)），按起步價算；若超過起價公里，則每走一公里，計價器則加上每公里的單價款。二是等候計價；汽車運行

15、時，自動關(guān)斷計時等待，而當(dāng)要等候計數(shù)時，需要手動按動“等侯”計費開關(guān)，進行計時，時間到（如10分鐘），則輸出1公里的脈沖，相當(dāng)于里程增加了1公里，數(shù)字顯示均為十進制數(shù)。因此，加法也要以BCD碼相加。</p><p>　　一位BCD碼相加的電路如圖6所示，當(dāng)二位二進制BCD碼數(shù)字相加超過數(shù)值9時，有進位輸出。</p><p>　　圖6 一位8421BCD碼加法器</p>&l

16、t;p>　　里程判別電路如圖7所示。當(dāng)所設(shè)置的起價公里數(shù)到時，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。圖7中為3公里時觸發(fā)器動作。</p><p><b>　　圖7 里程判別電路</b></p><p>　　3. 秒信號發(fā)生器及等候計時電路</p><p>　　秒信號可用32768Hz石英晶體振蕩經(jīng)CD4060分頻后獲得。簡易的可用555定時器近似獲得。</

17、p><p>　　我們采用14位同步二進制計數(shù)器和振蕩器4060，外接石英晶體實現(xiàn)振蕩與分頻功能，可以輸出2Hz的信號，在經(jīng)過二分頻就可以得到1Hz（T=1s）的脈沖信號。</p><p>　　14位同步二進制計數(shù)器和振蕩器4060由兩部分組成，一部分是14級分頻器，分頻系數(shù)為16~16384，從Q4~Q14端輸出；另一部分是振蕩器電路，通過外接電阻和電容構(gòu)成RC振蕩器，，或外接石英構(gòu)成晶體振蕩

18、器。圖如圖8所示，功能表見表1。由功能表可知，CLR為復(fù)位端，高電平時計數(shù)器清零，低電平時，執(zhí)行計數(shù)器功能。</p><p>　　表 1 4060功能表</p><p>　　我們可以用4060的Q4端得到的2Hz的脈沖信號進入有4518構(gòu)成的二分頻器，在輸出端Q0上就可以得到1Hz的脈沖信號。功能表如表2。電路如圖8所示。</p><p>　　表2 4518功能

19、表</p><p>　　侯時計數(shù)器每10分鐘輸出一個脈沖，個位秒計數(shù)器為60進制，分計數(shù)器為十進制，這就組成了600進制計數(shù)器。 </p><p>　　圖8 4046和4518構(gòu)成的二分頻器</p><p>　　4. 里程計數(shù)顯示單元</p><p>　　計程車起動后，每前進10米，發(fā)一個脈沖，通過IC19與門（74LS08），輸入到IC

20、4CP0端進行計數(shù)，IC4、IC5（74LS290）為模100計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)器計滿1Km（100*10），在IC5的Q3輸出一個脈沖，使IC6計數(shù)，顯示器就顯示1公里。IC6、IC7、IC8為三位十進制計數(shù)器，計程（數(shù)）最大范圍為999。</p><p>　　計程車計價（程）時，開關(guān)K合上（打在位置2上）</p><p><b>　　5. 清零復(fù)位</b></p

21、><p>　　清零復(fù)位后，要使各計數(shù)均清0，顯示器中僅有單價和起步價顯示外，其余均顯示為0。</p><p>　　汽車啟動后，里程顯示開始計數(shù)。當(dāng)汽車等候時，等候時間開始顯示。運行計數(shù)和等候計數(shù)二者不同時計數(shù)工作。</p><p>　　計程車計價器總圖分別由里程計數(shù)單元、侯時計數(shù)單元、起步價、單價預(yù)置開關(guān)、加法器、顯示及控制觸發(fā)器等部分組成。</p>&l

22、t;p><b>　　6. 時間等候計數(shù)</b></p><p>　　IC3、IC2、IC1為時間等候計數(shù)器。當(dāng)計程車在等候時，司機按一下“侯時”鍵，IC9被置成1，觸發(fā)器Q端輸出1信號，使4046定時振蕩，輸出1Hz的脈沖到IC1、IC2、進行60秒計數(shù)，IC3為十進制計數(shù)器。當(dāng)計滿10分鐘，輸出一個脈沖，CP10到IC18或門，給里程計數(shù)器計數(shù)，即等候10分鐘，相當(dāng)于行程1公里。&l

23、t;/p><p>　　若等候5分鐘時，汽車恢復(fù)行駛，這時，汽車運行輸出的脈沖，使IC9翻轉(zhuǎn)（Q=0），計時停止而轉(zhuǎn)入計程。這樣，二者不會重復(fù)計數(shù)，實現(xiàn)正確，合理的收費。</p><p>　　7.復(fù)位、秒信號、侯時信號</p><p>　　復(fù)位按鈕按下后，所有計數(shù)器、寄存器清0，里程計價顯示時全為0。而當(dāng)復(fù)位按鈕抬起后，計價器則顯示起步價數(shù)值（里程單價顯示不受復(fù)位信號控制

24、）。</p><p>　　侯時“鍵”按下，IC9的Q=1，脈沖秒信號產(chǎn)生，使計時電計數(shù)。</p><p>　　脈沖秒信號由4046定時電路產(chǎn)生。</p><p><b>　　五．計價電路部分</b></p><p>　　設(shè)計單價按最小單位元計，允許有小數(shù)點后一位，即以角計但總價按整元計，最高價為999元。</p&g

25、t;<p><b>　　所用元件原理說明：</b></p><p>　　(1)74LS244起緩存作用，可將起步價預(yù)置直接顯示到計價器又能將此信息存儲起來。</p><p>　　(2)74LS273為八D觸發(fā)器：當(dāng)R端為“1”時正常工作，當(dāng)脈沖信號輸入（行程超過1km，或等待時間超過600s時），芯片工作將D處信號輸入，通過觸發(fā)器作用Q的n+1次方為D，

26、將信號從Q端輸入。</p><p>　　（3)與門：在計價器中十位的七段數(shù)碼管中引出的與門實現(xiàn)當(dāng)位到達九時再從BCD碼加法器中再輸入一個信號時即到達1010時從與門輸出信號“1”。</p><p>　　(4)一位BCD碼加法器：可將小數(shù)點后按角計的部分累加，到滿一元后從CO端向二位BCD碼加法器的C1端輸入進位 從而實現(xiàn)總價而不出現(xiàn)“角”。又滿足單位中對角的累加實現(xiàn)總價的合理性。</

27、p><p>　　(5)2位BCD碼加法計數(shù)器：從八D觸發(fā)器輸出的信號引入BCD碼加法器的A端，從里程單價預(yù)制的信息輸入B端通過BCD碼加法器作用將兩者的BCD碼相加，從S端輸出，并將其引入計價器上與原來的數(shù)字相加而顯示總價。C1端為接受低位相高位的進位端。如圖：</p><p>　　圖9 兩位BCD碼加法器電路圖</p><p>　　(6)74LS290：74LS290

28、為10進制計數(shù)器，當(dāng)其R0=R1=R2=R1=0時實現(xiàn)其功能。此時將與門輸出端所有的信號輸入其CP脈沖端，使之每米一個脈沖就在其輸出端變化一位，并將其輸出端引入七段數(shù)碼管，從而實現(xiàn)最高價位999的 功能。</p><p><b>　　六.總體電路設(shè)計</b></p><p>　　出租車計價器分別由里程計數(shù)單元，候時計數(shù)單元，起步價，單價預(yù)置開關(guān)，加法器，顯示及控制觸發(fā)

29、器等部分組成，如圖</p><p><b>　　七 設(shè)計心得</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計讓我能夠親身參于電子產(chǎn)品的設(shè)計，使我更加深深地體會到：現(xiàn)代的社會是信息的社會，很多與人們生活緊密相關(guān)的產(chǎn)品都是電子產(chǎn)品比如決定現(xiàn)代社會發(fā)展方向的電腦以及幾乎每個同學(xué)都擁有的收音機等等無不說明電子產(chǎn)品的重要性。作為一名大學(xué)生，我認(rèn)識到我不僅要學(xué)好課本上的知識，還要學(xué)

30、會將所學(xué)到的知識聯(lián)系并應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，做到理論聯(lián)系實際。</p><p>　　經(jīng)過兩個星期的設(shè)計過程，我學(xué)到了很多東西，對一年以來所學(xué)過的電子方面的知識也重新學(xué)習(xí)了一遍，也對自己在數(shù)字電子方面的能力有了更客觀的評價，在這次設(shè)計過程中，從最基本的查元件，找資料做起，了解了完整的電子設(shè)計的一般步驟，也和同學(xué)們共同探討研究，學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西，也遇到了各種各樣從沒想過的問題，并認(rèn)真的解決了它們，另外，對各種

31、電子類設(shè)計的計算機輔助手段有了更深一步的接觸，學(xué)會了一些EDA軟件如PROTEL及EWB的用法，可以說是為了以后的電子領(lǐng)域的道路做了一些有益的嘗試，同時也使我增加了對電子方面知識的興趣，也從中發(fā)現(xiàn)了自己的一些不盡如人意的地方，以后要多改進。</p><p><b>　　八 參考文獻</b></p><p>　　1.曹漢房編著.數(shù)字技術(shù)教程.北京:電子工業(yè)出版社,199

32、5</p><p>　　2.丁康源編著.數(shù)字集成電子技術(shù)教程.北京:高等教育出版社,1993 </p><p>　　3.康華光·電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）·高等教育出版社2000</p><p>　　4.張風(fēng)言編著.大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998</p><p>　　5.