出租车自动计费器课程设计++电子信息专业的.docx
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出租车自动计费器课程设计++电子信息专业的
出租车自动计费器课程设计
摘要
本文主要介绍了出租车计费器系统的组成及工作原理，简述了在EWB平台上用74LS160,555数字计数器,译码电路构成该数字系统的设计思想和实现过程。
论述了计程模块、计费模块、译码动态扫描模块等的设计方法和技巧。
关键词：
计数器；出租车计费器；数字系统
摘要……………………………………………………………………………………1
1前言…………………………………………………………………………………3
1.1设计目的………………………………………………………………………3
2出租车计费系统的设计……………………………………………………………4
2.1设计内容………………………………………………………………………4
2.2基本设计原理…………………………………………………………………43设计的模块和总体框图……………………………………………………………6
3.1设计模块………………………………………………………………………6
3.2总体框图………………………………………………………………………6
4出租车计费器核心器件简介………………………………………………………7
4.1555集成定时器功能表………………………………………………………7
4.2RS触发器的基本功能…………………………………………………………7
4.374LS160内部电路图…………………………………………………………7
4.474LS160内部电路图…………………………………………………………9
5出租车各部分电路的组成及其原理……………………………………………10
5.1译码显示电路…………………………………………………………………10
5.2计数器…………………………………………………………………………10
5.3等车时间显示电路……………………………………………………………11
6课程设计总结………………………………………………………………………12
7附录…………………………………………………………………………………13
7.1所用元件……………………………………………………………………13
7.2总电路图……………………………………………………………………14
1前言
1.1设计目的
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，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能；同时还要求其具有车票资料打印、IC卡付费、语音报话、和电脑串行通信等功能，而这些和电子技术的发展是分不开的。
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和通用性，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）被大量地使用在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，融合了使用电子技术、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。
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是十分有潜力的。
2出租车计费系统的设计
2.1设计内容
本次课程设计的内容是独立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，在微机上仿真实现出租车自动计费器的设计。
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和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，磁铁和干簧管重合一次，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=
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。
2.2设计的基本原理
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，一方由于和非门产生清零脉冲，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设计的模块和总体框图
3.1设计模块
（1）计费模块
根据出租车计费原理，将出租车计费部分由3个计数器来完成分别为①计数器A完成车费十位。
②计数器B完成车费个位。
③计数器C完成车费角。
（2）车费的显示模块
由动态扫描电路来完成。
用专用模块来实现，完成数据的输入即动态数据的显示。
3.2总体框图
4出租车计费器核心器件简介
4.1555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
×
×
0
0
导通
<2/3Vcc
<1/3Vcc
1
1
截止
>2/3Vcc
>1/3Vcc
1
0
导通
<2/3Vcc
>1/3Vcc
1
不变
不变
表1555集成定时器功能表
4.2RS触发器的基本功能
其特征表如图所示
S
R
Q
Q’
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
4.374LS160基本原理
其个接脚如下所示
74LS160为十进制计数器，直接清零。
简要说明:
74LS160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3-1
下表是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。
74LS160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和数据输入端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。
74LS160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跳变和CP无关。
74LS160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。
引出端符号：
TC 进位输出端
CEP 计数控制端
Q0-Q3 输出端
CET 计数控制端
CP 时钟输入端（上升沿有效）
/MR 异步清除输入端（低电平有效）
/PE 同步并行输入置数端（低电平有效）
4.474LS160内部电路图
5出租车各部分电路的组成及其工作原理
5.1译码显示电路
译码和显示电路的作用是：
将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来，被人的视觉所接受。
本设计的显示器件现用四段ＬＥＤ数码管。
其电路如图所示
5.2计数器
计数器的作用：
就是将555产生的信号来记录汽车的路程。
可以将高位片的ＱＢ（BCD码的权2）和ＱＣ（BCD码的权4）的输出状态送到一和门，和门出来的信号再送给高位片的清零端作为复位信号，其原理图如图所示
5.3等车时间显示电路
由555，74LS290,Jk触发器构成，完成每分钟的等候时间的收费。
再通过74LS160经译码显示。
其原理图入图所示
6课程设计总结
这两周的实习让我对我们数电有了更多的认识。
当然包括在这两周中我们这组做的出租车计费器，不仅对它的内部结构有了认识，更对其内部芯片等的作用有了更多的了解。
我们没有学习单片机，我们知道单片机做这个会更容易，虽然费了很大的劲才办成了这一件小事，但是我们还是很享受我们成功后的喜悦。
我很感谢我们的老师，是他们在我们最迷惑、最低落的时候教导了我们，帮我们拓开了思路，让我们最终走向了实验的成功。
在这次实习过程中，我们遇到了很多问题，而在所有问题中最主要问题是整个电路中频率的不同。
我们最初的办法是将整个模块分块做出来，当每个模块都运行正确的时候再将他们整合在一起。
虽然有很多次的努力，可是我们没有成功。
后来在老师的指导下，我们认识到了我们电路中最大的问题是频率，当我们按老师所说改变频率时，终于才出现了我们所要的结果。
为期两周的实习告一段落了，在这期间我们学到了很多。
不仅仅是关于电子电路的知识，更有的是让我们学到了面对人生的知识。
当我们由寻找电路图的迷茫，到找到有关参考书籍困惑，再到画图设计过程中的烦忧，最后到解决后的舒心，我们学会了一种面对困难不屈不挠的精神，我们发现，只要你真正的静下心来钻研，其实一切很简单，只不过因为当时我们的害怕心理，还有我们的浮躁，让我们乱了阵脚。
所以不管我们以后是做什么事情，最最重要的是要静下心，然后努力，这样之后，我坚信，成功就在不远方。
7附录
7.1所用元件
实验元件
数目
74LS160
10片
RS触发器
2片
7490
3片
555
1片
开关
1个
非门
若干
和门
若干
4入和非门
若干
同或门
若干
显示管
3个
电阻
若干
电容
若干
电源
若干
7.2总电路图
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