出租车计价器控制电路设计.docx
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出租车计价器控制电路设计
第一章出租车计价器介绍 6
1.1出租车计价器的发展历史 6
1.2出租车计价器的重要性 6
第二章 出租车计价器工作原理 6
第三章 单元电路的设计 7
3.1里程计数及显示单元 7
3.1.1 译码显示器 7
3.1.2 译码器/驱动器——74LS247 9
3.1.3 计数器——74LS290 11
3.1.4里程计数显示单元 12
3.2计价电路单元 13
3.2.1 八同相三态缓冲器——74LS244 13
3.2.2 两个独立的D触发器——74LS74 14
3.2.3计价电路部分 16
3.3秒信号发生器及等待计时电路 18
3.3.1石英晶体定时器——32768Hz 18
3.3.2 定时器——555 19
3.3.3 时间等候计数 24
3.4清零复位单元 24
3.4.1清零和转换模块 24
3.4.2复位、秒信号、候时信号 25
第四章总电路图 26
参考文献 27
元件明细表 28
心得体会 29
摘要
本设计主要介绍了出租车计价器控制电路的设计。
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、秒信号发生器及等候计时电路和清零复位电路。
在设计过程中,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。
第一章出租车计价器介绍
1.1出租车计价器的发展历史
我国的第一家生产计价器企业是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采用机械齿轮结构，只能完成简单的计程功能，可以说早期的计价器就是一个里程表。
随着科学技术的发展，产生了第二代计价器。
它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。
此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。
大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。
它的功能也在不断完善.当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。
单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。
1.2出租车计价器的重要性
计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。
依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。
在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关注。
汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。
它关系着交易双方的利益。
具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。
第二章 出租车计价器工作原理
坐过出租车的人都知道，只要汽车一开动，随着行驶里程的增加，就会看到汽车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到某一值时，（如5km）计费数字显示开始从起步价（如10元）增加。
当出租车到达某地需要在那里等候时，司机只要按一下“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，汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。
到达目的地，便可按显示的数字收费。
出租车计价器控制电路框图如图1。
图1出租车计价器控制电路框图
第三章 单元电路的设计
3.1里程计数及显示单元
3.1.1 译码显示器
LED即发光二极管，英文全称为LightEmittingDiode。
LED数码管是由若干个这样的发光二极管组成的显示字段的显示器件，一般简称为数码管。
当数码管中的某个发光二极管导通的时候，相应的一个字段便发光，不导通的则不发光。
LED数码管可以根据控制不同组合的二极管导通，来显示各种数据和字符。
以显示十进制数字以及一些英文字符。
7段LED显示模块可以分为共阴极和共阳极两种，下面分别进行介绍。
7段共阳极LED数码管是由7个条形发光二极管和一个小数点位构成，其引脚配置，如图所示，其内部结构，如图所示。
从图中可以看出，其中7个发光二极管构成字形“8”，可以用来显示数字，另一个发光二极管构成小数点。
因此，这种数码管有时也被称为8段LED数码管显示器。
图2 共阳极7段LED引脚与内部结构
共阴极7段LED数码管和共阳极LED数码管结构类似，其引脚配置，如图所示。
从图中可以看出7段LED数码管同样由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字形“8”，另一个发光二极管构成小数点。
共阴极7段LED数码管的内部结构，如图所示。
其中所有发光二极管的阴极为公共端，接GND。
如果发光二极管的阳极极为高电平的时候，发光二极管导通，该字段发光；反之，如果发光二极管的阳极为低电平的时候，发光二极管截止，该字段不发光。
图3 共阴极7段LED引脚与内部结构
3.1.2 译码器/驱动器——74LS247
4线——七段译码器/驱动器（BCD输入，OC,15V）
简要说明：
247为集电极开路输出的BCD——七段译码器/驱动器，输出端（a~g）为低电平有效，可直接驱动指示灯或共阳极LED。
当要求输入0～15时，消隐输入（/BI）应为高电平或开路，对于输出0时还要求脉冲消隐输入（/RBI）为高电平或开路。
当BI为低电电平，不管其它输入端状态如何，a～g均为截止态。
当/RBI和地址端（A~D）均为低电平，并且灯测试（/LT）为高电平时，a~g均为截止态，脉冲消隐输出（/RBO）为低电平。
当BI为高电平开路时，/LT的低电平可使a～g为低电平。
引出段符号：
A,B,C,D 译码地址输入端
/BI，/RBO 消隐输入（低电平有效）脉冲消隐输出（低电平有效）
/LT 灯测试输入端（低电平有效）
/RBI 脉冲消隐输入端（低电平有效）
a~g 段输出（低电平有效）外引线排列:
图4 54/74LS247引脚图
推荐工作条件：
54247/74247
54LS247/74LS247
单位
最小
额定
最大
最小
额定
最大
电源电压Vcc
54
4.5
5
5.5
4.5
5
5.5
V
74
4.75
5
5.25
4.75
5
5.25
输入高电平电ViH
2
2
V
输入低电平电压
ViL
54
0.8
0.7
V
74
0.8
0.8
输出截止电压
VO（OFF）
a~g
15
15
V
输出高电平电流
IOH
/BI（/RBO
-200
-50
mA
表1 54/74LS247工作条件
功能表：
表2 74LS247功能表
3.1.3 计数器——74LS290
290为二，五，十进制计数器，异步清零端MR1,MR2为高电平时，只要置9端MS1,MS2有一个为低电平，就可以完成清零功能。
当MS1,MS2均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置9功能。
当MR1,MR2中有一个以及MS1,MS2中有一个同时为低电平时，在时钟端/CP0,/CP1脉冲下降沿作用下进行计数操作：
a）十进制计数。
应将/CP1与Q0连接，计数脉冲由/CP0输入。
b）二、五混合进制计数。
应将/CP0与Q1连接，计数脉冲由/CP1输入。
c）二分频、五分频计数。
Q0为二分频输出，Q1～Q3为五分频输出。
引出端符号：
/CP0 二分频时钟输入端（下降沿有效）
/CP1 五分频时钟输入端（下降沿有效）
Q0～Q3 输出端
MR1,MR2异步复位端
MS1.MS2异步置9端
图5 74LS290引脚图
74LS290计数器有清零、置数、计数功能。
当R9
（1）=R9
（2）时，就置数QDQCQBQA=1001，置数；当R0
（1）=R0
（2）=1，R9
（1）=0，或R9
（2）=0时Q3Q2Q1Q0=0000，清零。
当R9
（1）·R9
（2）=0和R0
（1）·R0
（2）=0同时满足的前提下，可在CP下降沿作用下实现加法计数器。
例如，构成8421BCD码十进制计数器，R9
（1）和R9
（2）中至少一个输入0，R0
（1）和R0
（2）中至少一个输入0；计数脉冲从CLKAˊ端输入，下降沿触发，实现模2计数器（M1=2），从QA输出；将QA接至CLKBˊ，于是由QD、QC、QB构成对CLKBˊ进行模5（M2=5）。
这样，构成的计数器为模M=M1×M2=10的计数器。
3.1.4里程计数显示单元
出租车起动后，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。
出租车计价（程）时，开关K合上（打在位置2上）。
图6 模100计数器
图7 里程计数、译码、显示
3.2计价电路单元
3.2.1 八同相三态缓冲器——74LS244
74LS244是三态八缓冲器/线驱动器/线接收器（3S,两组控制）。
简要说明:
74LS244为三态输出的八组缓冲器和总线驱动器,其引出端符号为:
1A1～1A4,2A1～2A4 输入端
/1G,/2G 三态允许端（低电平有效）
1Y1～1Y4,2Y1～2Y4 输出端
极限值:
电源电压 7V
输入电压 5.5V
输出高阻态时高电平电压 5.5V
图8 74LS244引脚图
3.2.2 两个独立的D触发器——74LS74
74LS74为双上升沿D触发器（有预置、清除端）。
74LS74为带预置和清除端的两组D型触发器，共有54/7474、54/74H74、54/74S74、54/74LS74四种线路结构形式，其引出端符号为
1CP、2CP时钟输入端
1D、2D数据输入端
1Q、2Q、1
、2
输出端
CLR1、CLR2直接复位端（低电平有效）
PR1、PR2直接置位端（低电平有效）
图9 74LS74引脚功能电路图
工作原理:
SD和RD接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。
当SD=0且RD=1时,不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，Q=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的状态为0,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。
我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。
工作过程如下：
1.CP=0
升级会员 