数电课程设计出租车自动计费器讲解.docx
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数电课程设计出租车自动计费器讲解
新疆大学
课程设计报告
所属院系：
电气工程学院
专业：
电气工程及其自动化
课程名称：
电子技术基础B
设计题目：
出租车自动计费器
班级：
电气#####班
学生姓名：
要要
学生学号：
@@@@@@
指导老师：
常翠宁刘兵
完成日期：
2013.1.4
课程设计题目：
出租车自动计费器
要求完成的内容：
（1）自动计费器具有行车里程计费，等候时间计费，起步费三部分，三项
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计费统一用4位数码管显示，最大金额是99.99元。
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（2）行车里程单价设为1.5元/km，等候时间计费设为1元/10分钟，起步
费设为6元；要求行车时，计费之每公里刷新一次；等候时，每十分钟刷新一次，行车
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不到1km或等候时间不足十分钟，忽略计费。
2013
指导教师签名:
出租车自动计费器
一、总体方案的选择
1.拟定系统方案框图：
方案一：
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J690）后将里程计费变换成脉冲数P仁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=0B3=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3元）也可以转换成脉冲数
（P0=单价/当量=5/0.仁50个脉冲）或者将P0作为计数器的预置信号（框图所示）。
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。
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图1：
出租车自动计费器方案一框图
本设计主要介绍了基于电子工作平台MultiSimIO设计出租车计价器控制电路。
整个自动控制系统由四个主要电路构成：
里程计数及显示、计价电路、基本里程判别电路、555秒信号发生器及等候计时电路和清零复位电路。
以MultiSim7软件作为
开发平台，采用图形方式创建电路、构造电路、调用元器件和测试仪器，该工作平台可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。
该设计不仅仅实现了显示计程车计费的功能，其多功能表现在它可以显示计程车累计走的总路程和里程单价。
图2:
出租车自动计费器方案二框图
2.方案的分析和比较
比较方案的标准有二：
一是技术指标的比较，哪一种方案完成的技术指标最完善的；二是电路简易的比较，哪一种方案在完成技术指标的条件下，最简单、容易实现；三是经济指标的比较，在完成上指标的情况下，选择价格低廉的方案。
经过比较后确定一个最佳方案。
在技术方面方案一和方案二都能都很完善，都能满足要求。
在电路简易程度上，方案二比方案一简单，方案一需加入比例乘法器，和求和装置，而方案一不需要。
经济指标上，方案二需要的都是基本数电原件，而方案一需要的比例乘法器价格较高，需要原件数量上基本相等，所以方案二比方案一经济，综上所述，方案二最优，所以本设计确定选择方案二！
二、单元电路的设计
1.脉冲电路设计
根据实际情况大约估计出租车60公里/小时，即0.06秒/米，由于每10米一个
脉冲，行程里程及起步电路则是60毫秒/脉冲。
而等候电路为6秒/脉冲。
实现此电路我用555多谐振荡器构成。
为了减少实验测量时间，我把脉冲周期都缩小了1000
倍，即0.06毫秒/脉冲和6毫秒/脉冲。
设计电路图及仿真波形图如下：
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图3：
0.06毫秒555多谐振荡脉冲电路
图4：
0.06毫秒脉冲波形图
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图6:
6毫秒脉冲波形图
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2.里程计数及计价电路
（1）行车里程计费
行车里程计费的电路将汽车行驶的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，在出租车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。
若每前进10米发一个脉冲到一公里，则输出100个脉冲，需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号，然后选用BCD码乘法器将里程脉冲数乘
以每公里的单价比例系数，由于器件有限，所以此部分通过预算直接将计费电路的里程计费变换为脉冲个数。
由于单价为1.5元/公里，则可以用150脉冲代替，，即
一个脉冲当量为0.01元/脉冲。
0.06豪秒脉冲驱动150进制计数器表示
砂
图7:
0.06豪秒脉冲驱动150进制计数器
（2）等候里程计费
与里程计费一样，需要把等候时间变成脉冲个数，且每个脉冲所表示的金额（当量）应与里程计费等值，即0.01元/脉冲。
也需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号。
此过程计费为1元/10分钟，即0.1元/分钟，所以可以用10个脉冲代替起价计费。
所以等候时间用10进制计数器表示。
如下图8所示：
（3）起步价计费
此电路也按当量将起步价转换成脉冲个数，由于起步价为6元，所以用600个
脉冲代替，即用600进制计数器表示。
如下图9所示：
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图8:
6豪秒脉冲驱动10进制计数器
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U16A
74LS20D
图9:
0.06豪秒脉冲驱动600进制计数器
3.总的费用显示电路设计：
总的费用显示用0000—9999—万进制表示，最高费用为999.9元。
经测试仿真满足要求，其电路如下图所示：
图10：
总的费用显示电路
三、总电路图
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表1兀器件明细表
元器件名称
数量
备注
555定时器
2
构成脉冲电路
192计数器
11
十进制计数器
Spst单掷开关
2
控制起价电路
Spdt双掷开关
1
控制行程里程、等候时间电路
或门
2
控制总电路
电容
4
2个0.1uf2个0.01uf
电源电压VCC
1
5
显示器译码器
11
显示数字
电阻
4
2个290ohm2个28.8kohm
滑动变阻器
1
2ohm
与非门
2
控制总电路
四、仿真与电路调试
1.利用软件仿真
利用EDA软件MultiSimIO对所需设计的电路进行仿真，仿真结果如下:
（1）
等待计费仿真：
（2）
起步计费仿真
图13：
起步计费仿真
（3）
超过起步价行车计费
图14:
超过起步价行车计费
2.实验室调试
在利用MultiSimIO实现仿真后，我和组员到实验室进行调试，在调试过程中发
现软件与实际接线还是有区别的，比如：
在软件上74LS192的4号管脚必须接高电
平芯片才能工作，而在实验室做调试是，4号管脚悬空即可，无需接高电平。
还有在调试时发现150进制计数器在从000计数到149时不能自动清零，经过同组员的共同检查和讨论，发现74LS192的14号管脚清零端没有接高电平，在接上高电平后计数器才正常工作，继而完成调试！
在这次调试过程中我发现，理论和实际还是有区别的，只有掌握扎实的理论值，才能在实践中善于发现问题和解决问题。
这次调试提高了我理论联系实际，善于思考和敢于实践的能力！
五、小结
通过本次设计，我通过下载和学习教程，查资料，做练习系统的自学了
MultiSimIO软件。
在对MultiSimIO软件的运用有了一定的熟练程度后，我才开始着手本次设计。
在设计过程认真查阅相关的知识，极大地拓宽了我的知识面，我感到收
获不小。
从开始熟悉这些知识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到利用软件绘制原理图，以及最后的调试，整个过程感觉很充实。
虽然遇到了不少困难，但当我通过自己查资料，与同学互讨论，而设计出解决方案并成功实现时，那种成就感和满足感足以忘却所有的辛苦。
但是由于自己知识的不足，所以该设计还有许多不尽如人意的地方，可能在实际应用中有些功能不到位。
由于我的知识浅薄，经验不足及阅历颇浅，因此，该设计还存有一些不足，比如功能过少，计价有限等问题，我会在工作的使用过程中，根据工作的具体要求不断的修改，完善，争取使该系统慢慢趋向完美。
经过这段时间的课程设计，确实学到了不少的东西，同时也深感自己知识的欠缺。
在以后的学习工作中，一定要继续坚持不段地学习新兴的专业知识及相关的非专业知识，只有这样才能紧跟时代的潮流。
六、参考文献
[1]康华光《电子技术基础》（第五版），高等教育出版社出版
[2]毕满清《电子技术实验与课程设计》（第三版）机械工业出版社
[3]阎石《数字电子技术基础》（第五版）北京高等教育出版社
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