出租车自动计费器.doc-资料库

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出租车自动计费器 1 绪论 1.1 设计背景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。二十世纪后半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，数字系统也得到了飞速发展，其实现方法经历了由分立元件、SSI、MSI 到 LSI、VLSI 以及 UVLSI 的过程。同时为了提高系统的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路（ASIC）逐渐取代了通用全硬件 LSI 电路，而 ASIC 以其体积小、重量轻、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脱颖而出。目前，业界大量可编程逻辑器件（PLD），尤其是现场可编程逻辑器件（FPLD）被大量地应用在 ASIC 的制作当中。在可编程集成电路的开发过程中，以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果的电子设计自动化（EDA）技术主要能辅助进行三方面的设计工作：IC 设计,电子电路设计以及 PCB 设计。理想的可编程逻辑开发系统能符合大量的设计要求：它能够支持不同结构的器件，在多种平台运行，提供易于使用的界面，并且有广泛的特征。此外，一个设计系统应该能给设计师提供充分自由的设计输入方法和设计工具选择。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计费器，所以计费器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计费器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场还是十分有潜力的。第 1 页共 15 页

出租车自动计费器 1.2 课程设计指标采用 EWB 电路仿真设计软件完成出租车自动计费器电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现出租车自动计费器的设计。 2 EWB 软件的介绍电子工作平台 Electronics Workbench (EWB)( 现称为 MultiSim) 软件是加拿大 Interactive Image Technologies 公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。 EWB 软件具有以下特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果；（3）EWB 软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据；（5）EWB 还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。第 2 页共 15 页

出租车自动计费器 3 出租车计费系统的设 3.1 设计内容本次课程设计的内容是完成一个出租车自动计费器的设计，采用 EWB 电路仿真设计软件完成出租车自动计费器电路的设计及仿真调试，并通过 EWB 软件中的数码管显示出出租车的费用，在微机上仿真实现出租车自动计费器。课程设计具体内容如下：汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上，每行驶 100 米，磁铁与干簧管重合一次，即输出一个脉冲信号，则 10 个脉冲/公里（设为 P3）。里程单价（设 2.1 元/公里）可由两位（B2=2、B1=1）BCD 拨码开关设置，经比例乘法器（如 J 690）后将里程计费变换成脉冲数 P1=P3(1B2+0.1B1)。由于 P3=10，则 P1 为 21 个脉冲，即脉冲当量为 0.1 元/脉冲。同理，等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要由脉冲发生器产生 10 个脉冲/10 分钟（设为 P4），如果等车单价为 0.6 元/10 分钟（置 B4=0 、B3=6 ），经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数 P2=P4(0B4+0.1B3)。由于 P4=10，则 P2 为 6 个脉冲，即得到相同的脉冲当量为 0.1 元/脉冲。同理，起步价（设 5 元）也可以转换成脉冲数（P0= 单价当量  5  1.0 50 个脉冲)或者将 P0 作为计数器的预置信号（图 2.1 所示）。最后行车费用转换成脉冲总数 P=P0+P1+P2，其结果用译码显示器显示。第 3 页共 15 页

出租车自动计费器图 3.1 出租车计费器框图 3.2 设计的基本原理出租车自动计费器包括里程计费电路、等候时间计费电路、起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额 99.9 元。里程计费电路工作原理：干簧继电器产生的脉冲信号经由 74LS00 组成的施密特发生器整形得到 CP0,CP0 送入 74LS160 计数器，当计数记满 10 个脉冲时，一方由于与非门产生清零脉冲，加到 Rd 端使计数器清零，另一方面将基本 R-S 触发器的 Q 置为 1，此时 ET=EP=1，使两片 74LS160 组成的 21 进制计数器（即里程单价计数器）开始对标准脉冲计数，（标准脉冲 CP1 由时钟电路提供）计满 21 个脉冲后，Rd 端得到的清零脉冲而使计数器清零，R-S 触发器的 Q1 输出为零，计数器停止计数，由于 Q1=1，则 P2=CP1 使 P2 端输出 21 个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲计费是 0.1 元，称为脉冲当量，P2 输出的脉冲当量送到总费计数器进行计数累加。等候时间计费电路工作原理：等候时间计费电路由等候时间计费器和十分钟单价计数器组成，由三片 74LS160 构成 600 进制等候时间计数器，对秒脉冲 CP2（来至时钟电第 4 页共 15 页

出租车自动计费器路）做计数，当计满一个循环时，也就是等候时间满十分钟，一方面对 600 进制计数清零，另一方面将基本 R-S 触发器 Q2 置 1，启动由 74LS160 构成的十分钟单价计数器工作，它是一个 6 进制计数器，计数期间同时将脉冲从 P1 输出，在计数器计满十分钟等候单价时 R-S 触发器复位为 0，停止计数。等候时间起始信号由手动开关给定。 3.3 设计流程图设计流程图如图 2.3 所示：图 3.3 设计流程图第 5 页共 15 页

出租车自动计费器 4 出租车计费器核心器件简介 4.1 555 集成定时器功能表 555 集成定时器的时基电路如图 4.1 所示，其功能表如表 6.1 所示：图 4.1 时基电路图表 4-1 集成定时器功能表输入输出阈值输入端 6 触发输入端 2 复位端 4 输出端 3 放电管 T 端 7 × × <2/3Vcc >2/3Vcc <2/3Vcc <1/3Vcc >1/3Vcc >1/3Vcc 0 1 1 1 0 1 0 不变导通截止导通不变第 6 页共 15 页

出租车自动计费器 4.2 RS 触发器的基本功能 RS 触发器的功能如表 4-2 所示：表 4-2 RS 触发器的基本功能表 S 0 0 0 0 1 1 1 1 R 0 0 1 1 0 0 1 1 4.3 74LS160 基本原理 74LS160 的接脚如下图所示： Q 0 1 0 1 0 1 0 0 Q’ 0 1 0 0 1 1 0 0 图 4.3 74LS160 管脚图 74160 为十进制计数器，直接清零。 160 为可预置的十进制计数器，共有 54/74160 和 54/74LS160 两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如表 4-2。第 7 页共 15 页

出租车自动计费器下面是 74LS160 的主要电器特性：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。160 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 应避免由低至高电平的跳变，而 54/74LS160 无此种限制。 160 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 54/74LS160 的 CEP、CET 跳变与 CP 无关。 160 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 54/74LS160，在 CP 出现前，即使 CEP、CET、/MR 发生变化，电路的功能也不受影响。 74LS160 的内部电路如下图所示，TC 为进位输出端，CEP 为计数控制端，Q0-Q3 为输出端，CET 为计数控制端，CP 为时钟输入端（上升沿有效）。图 4.3 74LS160 内部电路图第 8 页共 15 页

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