基于數(shù)電設(shè)計(jì)出租車(chē)?yán)锍逃?jì)價(jià)器

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：出租車(chē)?yán)锍逃?jì)價(jià)器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：年 級(jí)：專(zhuān) 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：機(jī)械與電氣工程學(xué)院制2016年11月出租車(chē)計(jì)價(jià)器課程設(shè)計(jì)機(jī)械與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化1設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)(1)能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)程功能(2)實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：按行駛里程收費(fèi)，起步費(fèi)為6.0元，并在車(chē)行3公 里后再按2.0元/公里，最高計(jì)費(fèi)為99.9元，車(chē)停止不計(jì)費(fèi)，能將車(chē)費(fèi)顯示出來(lái)。1.2 初始參數(shù)和要求(1)74LS160 計(jì)數(shù)器的簡(jiǎn)介74LS160 是一個(gè)具有異步清零、 同步置數(shù)、 可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74LS160 兩種線

2、路結(jié)構(gòu)型式。(2)74LS85 比較器的簡(jiǎn)介74LS85 比較器是一個(gè)4 位數(shù)值比較器，它是由高位開(kāi)始比較，逐位進(jìn)行。若最高位已比較出大小，則以后各位大小都對(duì)比較結(jié)果沒(méi)有影響; 如果最高位相等，則比較次高位; 同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響。如果4 位比較都相等，則再看級(jí)聯(lián)信號(hào)輸入。級(jí)聯(lián)輸入信號(hào)是由低位比較器的輸出而來(lái)。(3)74LS283 加法器的簡(jiǎn)介74LS 加法器是 4 為超前進(jìn)位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)數(shù)值信號(hào)的相加。(4) 初始要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)初始設(shè)定， 起步費(fèi)為 6.0 元， 并在車(chē)行 3公里后再按2.0 元/公里計(jì)算，車(chē)停止不計(jì)費(fèi)，能將路程及車(chē)費(fèi)顯示出來(lái)。2

3、出租車(chē)?yán)锍逃?jì)價(jià)器設(shè)計(jì)方案制定2.1 系統(tǒng)工作原理本設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的總體工作原理如圖 1 所示。按行駛里程收費(fèi)，起步費(fèi)為 6.0 元，并在車(chē)行 3 公里后再按2.0 元/ 公里，最高計(jì)費(fèi)為 99.9 元，車(chē)停止不計(jì)費(fèi)，將路程及車(chē)費(fèi)顯 示出來(lái)。路程的計(jì)算來(lái)自于車(chē)輪給予的脈沖，車(chē)啟動(dòng)后計(jì)費(fèi)器開(kāi)始工作。本設(shè)計(jì)方案為設(shè)定每 米車(chē)輪給路程計(jì)數(shù)器一個(gè)脈沖，并通過(guò)顯示器把路程顯示出來(lái)，同時(shí)把路程與預(yù)置的 3 公里進(jìn)行比較，當(dāng)路程小于等于3 公里時(shí)，車(chē)費(fèi)顯示為 6 元。當(dāng)路程大于 3 公里且接收到 50米脈沖時(shí)， 計(jì)費(fèi)器加一毛錢(qián)。 當(dāng)加夠一塊錢(qián)時(shí)， 計(jì)數(shù)器進(jìn)位， 與預(yù)置為 6 元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元， 進(jìn)

4、位， 使十元的計(jì)數(shù)器工作， 計(jì)數(shù)。 本設(shè)計(jì)方案， 顯示的最高車(chē)費(fèi)為 99.9 元。圖 1 工作原理圖本設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)主要電路圖如圖 10 所示。 兩個(gè)脈沖發(fā)生器均為由車(chē)輪傳來(lái)的并經(jīng)過(guò) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的脈沖。且此圖只顯示車(chē)費(fèi)。2.2 設(shè)計(jì)的技術(shù)方案本次設(shè)計(jì)主要使用了 Multisim14 進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與仿真。Multisim 是加拿大圖像交互技術(shù)公司 (Interactive Image Technologics 簡(jiǎn)稱(chēng) IIT 公 司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它 包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工

5、程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。 Multisim 提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、 仿真和分析新的設(shè)計(jì)， 這也使其更適合電子學(xué)教育。 通過(guò) Multisim 和虛擬儀器技術(shù)， PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和 測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。 Multisim 軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真， 能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim ，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE 模擬

6、器模仿電路行為。借助專(zhuān)業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW 和 SignalExpress 軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。3 設(shè)計(jì)方案實(shí)施3.1 單元模塊功能及電路設(shè)計(jì)（1） 計(jì)數(shù)器電路圖 2 計(jì)數(shù)器電路圖（ 2）比較器電路圖 3 比較器電路圖（ 3）加法器電路圖 4 加法器電路圖（ 4）路程設(shè)計(jì)電路圖 5 路程設(shè)計(jì)電路圖3.2 元器件選擇及功能介紹(1) 74LS160計(jì)數(shù)器的功能圖 6 74LS160 芯片圖74LS160 是一個(gè)具有異步清零、 同步置數(shù)、

7、 可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74LS160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式【1】。74LS160 異步清零端/MR1為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端 CP信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。74LS160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端Q0-Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0-P3一致。對(duì)于54/74160,當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果 計(jì)數(shù)器控制端CEP CET為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而 54/74LS160無(wú)此種限制 【2】。74LS160的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CEP CET勻?yàn)楦唠娖綍r(shí)，

8、在CP上升沿彳用下Q0-Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于54/74LS160的CEP CETB變與C既關(guān) 。74LS160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端(TC)輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。在不外加門(mén)電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成 N位同步計(jì)數(shù)器 。對(duì)于54/74LS160,在CP出現(xiàn)前，即使CEP CET /MR發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。選才¥ 74LS160主要用于接受脈沖，計(jì)算路程，及用其進(jìn)位輸出使控制車(chē)費(fèi)的計(jì)數(shù)器工作進(jìn)行計(jì)費(fèi)。(2) 74LS283加法器組成預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)器7 74LS283 芯片圖74LS283加法器是4為超前進(jìn)

9、位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)數(shù)值信號(hào)的相加。在本設(shè)計(jì)中,先使加法器A端設(shè)為6, B端為計(jì)數(shù)器所輸出的數(shù)值信號(hào)。而在本設(shè)計(jì)方案中，用上一級(jí)傳來(lái)的進(jìn)位，用計(jì)數(shù)器輸出，與 6相加，這樣就可以使輸出數(shù)是從 6到9,后又可從0到9循環(huán)。圖8 74LS283結(jié)構(gòu)圖(3) 74LS85比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)74LS85比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如圖9所示，其功能表如表1所示。圖9 74LS85結(jié)構(gòu)74LS85比較器是一個(gè)4位數(shù)值比較器，它是由高位開(kāi)始比較，逐位進(jìn)行。若最高位已 比較出大小，則以后各位大小都對(duì)比較結(jié)果沒(méi)有影響；如果最高位相等，則比較次高位；同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響。如果 4位

10、比較都相等，則再 看級(jí)聯(lián)信號(hào)輸入。級(jí)聯(lián)輸入信號(hào)是由低位比較器的輸出而來(lái)。表1 74LS85功能表輸入輸出A3B3A2B2A1B1A0B0IA>BIA<BIA=BFA>BFA<BFA=BA3>B3xxXxxxHLLA3<B3xxXXXXLHLA3=B3A2>B2XXXXXHLLA3=B3A2<B2xxXxxLHLA3=B3A2=B2A1>B1xXXXHLLA3=B3A2=B2A1<B1XXXXLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0>B0XXXHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0<B0XXXLHLA3=B3A2=B2A1

11、=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0XXHLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLLHHL3.3系統(tǒng)整體電路圖圖10系統(tǒng)總電路圖4出租車(chē)?yán)锍逃?jì)價(jià)器設(shè)計(jì)的仿真實(shí)現(xiàn)按照設(shè)計(jì)原理圖來(lái)一步步分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后綜合。1.1 計(jì)數(shù)器應(yīng)用及顯示設(shè)函數(shù)發(fā)生器為車(chē)輪每米所傳來(lái)的信號(hào)，則即可用74LS160對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用及顯示。下圖僅為百米的計(jì)數(shù)器11 計(jì)數(shù)器電路的仿真1.2 路程與預(yù)設(shè)值的比較電路如圖所示，設(shè)函數(shù)發(fā)生器1 為車(chē)輪直接傳來(lái)的脈沖信號(hào)，函

12、數(shù)發(fā)生器2 為通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完的總路程脈沖信號(hào)。預(yù)設(shè)比較器一端為 3， 與傳來(lái)的信號(hào)相比較， 當(dāng)小于或等于3 公里時(shí)， 比較器輸出為 0，即此段時(shí)間車(chē)費(fèi)顯示為 6 元。當(dāng)傳來(lái)脈沖信號(hào)大于 3 公里且上面的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 50 米后， 通過(guò)與門(mén)輸出高電平， 使 下一個(gè)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。圖 12 比較器的仿真1.3 加法器的預(yù)置使加法器A A端預(yù)置為6, B B端為計(jì)數(shù)器所輸出的數(shù)值信號(hào)。而在本設(shè)計(jì)方案1414 中，用上一級(jí)傳來(lái)的進(jìn)位，用計(jì)數(shù)器接受并輸出到加法器，使其與6 相加，這樣就可以使輸出數(shù)不會(huì)突變，而是在 6 的基礎(chǔ)上循環(huán)。圖 13 加法器的預(yù)置仿真1.4 路程計(jì)數(shù)及顯示設(shè)函數(shù)發(fā)生器為車(chē)輪每米

13、所傳來(lái)的信號(hào)，則即可用74LS160對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。下圖僅為百米的路程計(jì)數(shù)電路。有時(shí)路程遠(yuǎn)了，其實(shí)也就不用計(jì)數(shù)器了，一般都是兩人直接商量車(chē)費(fèi)價(jià)格了，所以說(shuō)，路程顯示不一定要很大， 10 公里就差不多了。14 路程計(jì)數(shù)電路仿真1.5 系統(tǒng)整體電路運(yùn)行及車(chē)費(fèi)的顯示電路如圖 15 所示，電路中包含了加法器、計(jì)數(shù)器、比較器的功能應(yīng)用，通過(guò)路程計(jì)數(shù)電路顯示里程，在經(jīng)過(guò)比較器，就可以得到收取的路程費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)里程計(jì)價(jià)器的功能。圖 15 主電路仿真1.6 仿真結(jié)論經(jīng)過(guò)路程計(jì)數(shù)的顯示與車(chē)費(fèi)計(jì)費(fèi)的顯示表明，該設(shè)計(jì)基本符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了計(jì)費(fèi)器的計(jì)程功能與計(jì)費(fèi)功能。5 總結(jié)及心得體會(huì)5.1 總結(jié)（ 1）設(shè)計(jì)原理明了，

14、設(shè)計(jì)步驟清晰，設(shè)計(jì)電路基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。（ 2）這次的課程設(shè)計(jì)使我對(duì)所學(xué)的數(shù)電知識(shí)起到了加深和鞏固的作用，也使我有的了搭建和調(diào)試實(shí)驗(yàn)電路的能力。（ 3）鍛煉了我主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力、與他人合作的能力，及從各種渠道獲得一定的資料共同加以學(xué)習(xí)研究，提高了個(gè)人的綜合動(dòng)手能力。（ 4）使我對(duì)Multisim14 有了更深入的了解。5.2 心得體會(huì)經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了很多，也成熟了許多。在這此設(shè)計(jì)之前，其實(shí)我并沒(méi)有真正的接觸過(guò)電子類(lèi)的課程設(shè)計(jì)。剛到手的時(shí)候，想著應(yīng)該不難吧。但等到動(dòng)手畫(huà)電路圖的時(shí)候感覺(jué)不知從何入手，感覺(jué)有點(diǎn)亂，有點(diǎn)慌。經(jīng) 過(guò)多處搜索和多方建議，終于把一個(gè)小電路畫(huà)出來(lái)了，可是一次模擬不出

15、電路就覺(jué)得很失望。但是在同學(xué)們和老師的鼓勵(lì)下，我慢慢地調(diào)整了心態(tài)，慢慢的做。俗話說(shuō)得好，“萬(wàn)事開(kāi)頭難”。此次的課程設(shè)計(jì)，讓我懂得了實(shí)踐的重要性，即使課本知識(shí)掌握的很好，如果不經(jīng)常應(yīng)用，也只是一些支離破碎的知識(shí)，與實(shí)際還是有一定的差距的，而課本知識(shí)的運(yùn)用而實(shí)際動(dòng)手能力很差，理論與實(shí)踐結(jié)合不起來(lái)，學(xué)得再好也沒(méi)用。這次課程設(shè)計(jì)恰好是將課本知識(shí)的鞏固與綜合運(yùn)用結(jié)合起來(lái)，再加上實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)三者結(jié)合起來(lái)，讓我們做到真正的學(xué)以致用。這次設(shè)計(jì)讓我明白了一個(gè)道理， 再做任何事情之前， 不管它難不難， 都應(yīng)把態(tài)度擺好，都要認(rèn)真地去對(duì)待，這樣就不會(huì)慌，不會(huì)忙手忙腳的，到最后才不會(huì)后悔在以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至在以后的工作中，它起到了很重要的作用。人的一生，不是沒(méi)有意義的事，就不去做了。很多事，都是在做完之后，才會(huì)覺(jué)得有沒(méi)有意義，才會(huì)知道有沒(méi)有收獲我在這次設(shè)計(jì)中得到的寶貴經(jīng)驗(yàn)，就是我的收獲!6 參考文獻(xiàn)1 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 數(shù)字部分M. 武漢: 華中科技大學(xué)電子技術(shù)