基于Multisim的出租车计费器仿真研究.docx

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基于Multisim的出租车计费器仿真研究

电子设计与制作课程设计

班级：

通信工程

姓名：

学号：

指导教师：

设计时间：

成绩：

评语：

电子设计与制作实习报告

一、实习目的

此次电子设计实习主要为大学四年的专业课起承接作用，完成此次设计有三部分目的。

首先对大学两年来所学的有关电子设计方面专业课进行巩固，将所学的理论知识应用到实践中来，理论联系实际，进一步加深对已学相关专业知识的认识。

其次，通过此次电子设计，熟悉并掌握电子设计电路的一般设计方法，熟悉电子元器件的表示、参数及封装样式。

在设计出租车里程计价表电路过程中，进一步系统地掌握相关专业知识及元件作用，学习利用相关软件进行电子线路的调试，掌握电子电路的仿真及应用仿真软件。

最后，通过此次实习，加强对本专业的了解，通过设计，培养同学们的动手能力，从而为以后学习更加高深的专业知识打好基础。

二、实习时间

三、实习内容及过程

（一）设计题目

出租汽车里程计价表设计与仿真

（二）设计目的

1、掌握出租汽车里程计价表的设计与仿真；

2、熟悉同步十进制系数乘法计数器芯片的工作原理和使用方法；

3、掌握计数器、寄存器和译码器及显示电路的原理和使用方法。

（三）设计要求

1、设计出租汽车里程计价表电路；

2、选用中小规模集成器件；

3、具有在线仿真及显示电路。

（四）出租车计费器原理框图

出租车计价器根据乘客乘坐时汽车行驶路程的多少计价，并在行驶过程中同步显示车费。

从起步价3元开始，汽车里程未满1.5公里时，均按起步价计算。

超过1.5公里，则在起步价基础上按每0.1公里加0.2元计算。

路程和计费可通过十进制加法计数器实现。

要设计一个精度为0.1公里，计费范围为99.9元的计费器，则需有6个数码管，前三个用来显示路程，后三个用来显示计价。

起价（X.X元）可以通过计数器的置数端进行数据预置。

这里行车里程用脉冲信号代替，每来一个脉冲代表0.1公里路程。

出租车计费器主要由路程计数电路、比较器电路、计费电路、显示电路和时钟脉冲信号源等组成，其原理框图如图：

图一出租车计价器设计原理框图

（五）出租汽车里程计价表核心器件介绍

1、74LS160

74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。

使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。

（1）异步清零：

当RD＝1时，Q0＝Q1＝Q2＝Q3＝0；

（2）同步预置：

当LD＝1时，在时钟脉冲CP上升沿作用下，Q0＝D0，Q1＝D1，Q2＝D2，Q3＝D3。

（3）锁存：

当使能端EP·ET=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。

（4）计数：

当使能端EP＝ET＝1时，为计数状态。

图二74LS160逻辑功能图

图三74LS160引脚图

2、

7485数字比较器

图四数字比较器引脚图

数字比较器：

对两个位数相同的二进制数进行比较，并判定其大小关系的逻辑电路。

3、拨码开关

用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。

每一个键对应的背面上下各有两个引脚，拨至ON一侧，这下面两个引脚接通；反正则断开。

这四个键是独立的，相互没有关联。

此类元件多用于二进制编码。

可以设接通为1；断开为0，则有：

0000、0001、0010、……、1110、1111一共是16种编码。

图五拨码开关

（六）总原理图

图六出租车计价器设计总原理图

（七）单元电路设计及原理分析

1、初始值设定

计费器的所有清0功能通过开关S4完成。

初始值设定部分包括里程置数和起价置数两部分。

里程置数由开关S5和S6完成；起价置数部分由比较器U9和反相器U10A产生置数信号，由开关S10和U11（74LS160N）进位输出接入异或门U17A产生置数脉冲，从而使U12（74LS160N）获得起价并通过数码管显示。

2、汽车行驶路程计数

主要由计数器74LS160N和数码管组成。

用74LS160N芯片（U4～U6）的级联进行路程累加。

为了简化设计，这里汽车行驶路程用脉冲信号表示，每个脉冲表示0.1公里路，通过数码管显示出来并且数码管最后一位表示小数。

3、路程比较电路

路程比较电路主要由三片7485N（U7～U9）数值比较器和预置1.5km输入端组成。

当行程小于1.5km时，U9的5脚OAGTB（>）输出为0，从而使计数器U11、U13处于保持状态；7脚OAGTB（<）输出为1，经反相后变为0加到U12的9脚LOAD，从而使计费器一直显示起步价。

当行程大于1.5km时，U9的5脚OAGTB（>）输出为1，从而使计数器U11、U13处于可计数状态；7脚OAGTB（<）输出为0，经反相后变为1，这样U12的9脚没有置数信号也处于可计数状态。

4、计费电路

主要由三片74LS160N（U11～U13）级联与数码管组成。

当路程小于1.5公里时显示器起步价。

当里程大于1.5公里时，在起步价基础上，按每超过0.1公里路增加0.2元费用计算。

（八）仿真结果与分析

1、行程小于1.5公里仿真结果

当行程小于等于1.5公里时，U9的7脚输出1，通过反相器U10A后变为0，这样U12置数端9脚为有效的置数信号0，使U12处于置数状态，在时钟脉冲下降沿作用下，将并行数据输入端的0011（十进制数3）送到计数器输出端，从而使数码显示器显示3元。

由于U11、U13的计数使能端ENP、ENT与U9输出端5脚相连，其输出为0，这样ENP=ENT=0，使得U11、U13处于保持状态，于是计费显示器一直显示3元。

其仿真结果如图：

图七行程小于1.5公里仿真结果图

2、行程大于1.5公里仿真结果

当行程大于1.5公里时，比较器7485N得到比较结果A>B,U9的7端输出为0，通过反相器使得U12的9脚为1，置数无效，U12处于可计数状态，其计数工作过程为：

U11输出1001前进位输出为0加在异或门输入端，而开关S10加在异或门输入端的逻辑值为1，这样异或门输出1；当U11为1001时进位输出为1，由于异或门输入均为1，因而输出为0，这样使得U12的时钟脉冲端2脚正好得到一个下降沿而计数。

另外，U9的5脚输出1，此时与5脚相连的U11、U13的使能端ENP=ENT=1，使U11、U13处于计数状态。

其仿真结果如图：

图八行程大于1.5公里仿真结果图

四、实习总结及体会

（一）组员分工

（二）实习总结

（三）实习心得体会

（四）参考文献

[1]周来秀.基于Multisim的仿真研究[R].TN79.湖南：

中国科技信息.2011

[2]黄培根.Multisim10虚拟仿真和业余制版实用技术[M].北京：

电子工业出版社.2008