数字电子技术基础 课程设计(论文)
出租车里程计价表
院（系）名称 专 学 学 指
生导
姓教业
班
级 号 名 师
电子与信息工程学院
起 止 时 间： 2014.12.29—2015.1.11
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息工程 学 号 课程设计（论文）题目 学生姓名 专业班级 出租车里程计价表 任务要求： 出租汽车里程计价表是采用数字电路实现对出租车的计价装置，由等待计时、公里计数、价钱计数、开关设置等部分电路组成，不仅实现了出租车计费、显示等功能，还具有显示出租车累计行驶里程的功能。 技术要求： 1、采用中、小规模数字集成电路实现。 2、不同情况具有不同的收费标准。 3、白天、晚上、途中等待（>10min） 开始收费。 4、能进行手动修改单价，具有数据的复位功能。 5、白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关。 6、单价的调整：单价输出2位，路程输出2位，总金额输出3位。 7、按键：启动计时开关，数据复位（清零）。白天/晚上转换。 8、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。 平时成绩： 答辩成绩： 论文成绩： 作品成绩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：平时成绩占20%，答辩成绩占20%，论文成绩占40%，作品成绩20%。课程设计（论文）任务 指导教师评语及成绩
本科生课程设计（论文）
摘 要
出租车里程计价表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。
本设计分为4块，由等候时钟信号电路，行驶里程电路，单价调整电路和总金额显示电路组成。等候时钟信号电路用石英晶体构成振荡器和555定时器构成的施密特触发器；行驶里程电路和单价调整电路由74LS160组成的100进制计数器；总金额显示电路用3个74160计数器，3个显示器，显示金额。首先通过传感器保证每10米发出一个脉冲信号，传感器可以选用普通的干簧继电器，它和汽车本身的涡轮变速装置配合使用，将10米脉冲信号送入由74LS160组成的100进制计数器。当100进制计数器计满时就是行驶了1公里了，此时进位输出一个行驶1公里的脉冲信号，将此信号通过计数、译码，从而显示出来，实现了里程的计数与显示功能，清零和复位可以通过计数器的异步置零端实现。
用Multisim对本设计进行仿真，通过仿真并大致运行出理论的结果。
关键词：Multisim软件;555定时器芯片；74LS160芯片;时钟信号
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目 录
第1章 绪论 ............................................................................................................ 1
1.1 出租汽车里程计价表发展概况（或研究现状） .................................... 1 1.2本文研究内容 ............................................................................................. 1 第2章出租汽车里程计价表总体设计方案 .......................................................... 2
2.1方案比较 ..................................................................................................... 2 2.2 出租汽车里程计价表总体设计方案 ........................................................ 2 第3章 出租汽车里程计价表电路设计 .............................................................. 4
3.1 等候时钟信号电路设计 ...................................................................................... 4 3.2 行驶里程电路设计 ............................................................................................ 4 3.3 总金额显示电路设计 ......................................................................................... 4 3.4元器件型号选择 ......................................................................................... 5 3.5总体电路图 ................................................................................................. 6 第4章 仿真与调试 ................................................................................................ 7
4.1 Multisim仿真与调试 .................................................................................. 7 4.2 仿真结果分析 ............................................................................................ 8 第5章 出租汽车里程计价表实物制作 ................................................................ 9
5.1出租汽车里程计价表作品 ......................................................................... 9 5.2作品测试与数据分析 ................................................................................. 9 第6章 总结 .......................................................................................................... 10 参考文献 ................................................................................................................ 11 附 录 I ................................................................................................................... 12 附 录 II .................................................................................................................. 13
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第1章 绪论
1.1 出租汽车里程计价表发展概况（或研究现状）
出租车是现代人类的重要交通工具，而出租车的计费系统的安全性和先进性是人们普遍关心的问题，要求计费器性能稳定，计费准确，以及预防司机作弊行为等等都关系到乘客的切身利益。因此，设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有重要的意义。
随着电子技术的发展,出租车计价器技术也在不断进步和提高,国内出租车计价器已经经历了四个阶段的发展,从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电子式即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器,再从集成电路式到目前的555定时器系统设计的出租车计价器。
1.2本文研究内容
本设计为出租车里程计价表的设计，根据白天，晚上以及等待时间收费标准的不同，利用BCD码加法器拨盘改变单价。通过里程传感器获得脉冲进行计数，从而显示2位里程数；途中停车时间大于10分钟开始计费脉冲由系统时钟模块提供，利用系统时钟产生与等候时间成正比的脉冲信号，通过有单价预制的比例系数乘法器进行运算得到等候时间费行车里程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。经或门计数器显示器得到3位总金额显示。
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第2章 出租汽车里程计价表总体设计方案
2.1方案比较
方案一：
采用单片机控制单片机具有较强的计算功能，单片机丰富的IO端口再加上单片机控制的灵活性，实现里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能，而且能在很大的程度上扩展功能。
方案二：
采用数字电路控制。等候时间信号由定时器组成。计数器记录输出脉冲的个数，通过调整单价，可以实现不同的收费标准；传感器件输出脉冲信号。
方案三：
采用VHDL编程。用FPGA/CPLD制作成自动计费器的专用集成电路芯片ASIC，加上少数外围电子原件，即能实现实验要求。
经过多番思考，单片机虽然灵活性大，功能全面，但是我们还未研究这类课程。权衡利弊，决定使用方案二，即利用数字电路设计本次实验。
2.2 计价表总体设计方案
首先将传感器发出的脉冲信号送入由计数器组成的分频计，将1公里路程分成100个脉冲信号，实现里程计数；如果车停下，则按下等待时间信号按钮，将里程计数器断开，同时开始计时，当大于10分钟后开始收费，。白天、晚上和等待的不同收费标准可以通过手动调整来实现，最后通过乘法器实现总金额的显示。数字电路控制框图如图2.1所示。
通过传感器保证每10米发出一个脉冲信号，传感器可以选用普通的干簧继电器，它和汽车本身的涡轮变速装置配合使用，将10米脉冲信号送入由74LS160组成的100进制计数器。当100进制计数器计满时就是行驶了1公里了，此时进位输出一个行驶1公里的脉冲信号，将此信号通过计数、译码，从而显示出来，实现了里程的计数与显示功能，清零和复位可以通过计数器的异步置零端实现。
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等候时间信号 行驶里程信号 行驶里程显示 本科生课程设计（论文）
等候时间单价 总金白天标准 额显示 里程单价 晚上标准 单价显示与调整 图2.1 数字电路控制框图 3
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第3章 出租汽车里程计价表电路设计
3.1 等候时钟信号电路设计
555定时器构成的施密特触发器进行分频并输出脉冲，模块输出1HZ的脉冲信号。当在计数状态下霍尔开关没有输出信号，片内的T1 定时器便被启动，每当计时到达10分钟，就对当前金额加上中途等待的单价，以后每十分钟都自动加上中途等待的单价。当等待结束时，自动切换到正常的计价。图3.1为等候时钟电路。
图3.1等候时钟电路
3.2 行驶里程电路设计
输入信号脉冲，由计数器计数，在EWB中选用用脉冲信号来表示汽车行驶里程，将10米脉冲信号送入由74LS160组成的100进制计数器。当100进制计数器计满时就是行驶了1公里了，此时进位输出一个行驶1公里的脉冲信号，将此信号通过计数、译码，从而显示出来，实现了里程的计数与显示功能，清零和复位可以通过计数器的异步置零端。图3.2为行驶里程显示电路。
3.3 总金额显示电路设计
里程单价与里程的乘积和等待单价与等待时间的乘积之和就是总金额，总金
输出3位，所以我们用3个74160计数器，3个显示器，显示金额。计价与显示模块即总金额显示。此时进位输出一个行驶1公里的脉冲信号，将此信号通过计数、译码，从而显示出来，实现了里程的计数与显示功能，清零和复位可以通过计数器的异步置零端实现。
图3.3为总金额显示电路。
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图3.2 行驶里程电路
图3.3 总金额显示电路
3.4 元器件型号选择
一．555集成定时器
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。表3.1为555定时器功能表
二．74LS160
只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号为CT=0，若接成七进制计数器，控制清零端的信号不是N-1（6），而是
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N（7）状态。其实，这是由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。
当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0～D3的数据被置入计数器并呈现在Q0～Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态，如在D0～D3置入0000，则在Q0～Q3端呈现的数据就是0110。
3.5里程表总体电路图
如图3.4为整体仿真电路图。
图3.4 总金额显示电路
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第4章 仿真与调试
4.1 Multisim仿真与调试
当开始仿真时，有清零按钮清零，如图4.1，此时里程电路，单价电路和总金额电路显示数都为零。
图4.1 仿真图1
当开关s1接5v时，首先里程电路显示示数，有0到99，表示1公里，第二部分电路由单价由脉冲调整，设置为10HZ，总金额显示快慢由前两个脉冲共同控制。如图4.2。
4.2 仿真结果分析
本次课程设计做的电路图及仿真完全符合题目要求，工作状态良好。
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图4.2 仿真图2
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第5章 里程表实物制作
5.1 整体实物作品
如下图5.1为实物焊接，
图5.1 实物图
5.2作品测试与数据分析
经过试验台测试，发现数码管只显示0，没有出现与仿真相对应的结果，就我分析，可能是接线有误才导致结果不正确。
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第6章 总结
本次课设的内容是设计出租汽车里程计价表，出租车里程计价表能随里程的增加自动显示出费用。由于单片机设计简单且灵活性大，因此生活中大多采用单片机的方法设计出租车里程计价器，因为目前我们还没有学习单片机，所以选用数电系统进行设计。
本次课设通过4大模块设计计价器分别是：等候时间信号，里程信号，单价显示，总金额显示等等。根据白天，晚上以及等待时间收费标准的不同，通过BCD码比例乘法器输出金额，通输入脉冲进行计数，从而显示2位里程数；途中停车时间大于10分钟开始计费脉冲由系统时钟模块提供，利用系统时钟产生与等候时间成正比的脉冲信号，通过有单价预置的比例系数乘法器进行运算得到等候时间费用，行车里程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。经或门计数器显示器得到3位总金额显示。通过BCD码比例乘法器输出金额，通过计数器，显示器最终输出2位单价，2位里程数，3位总金额当出租车到达目的地时通过总金额的显示就可以收取费用。。经过2周的设计时间，我完成了本次课设的全部内容，对各个单元电路的设计之后汇总并连接成了总设计电路，然后通过EWB软件进行仿真，EWB采用直观的图形界面创建电路，在计算机屏幕上模拟实验室的工作台，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，操作比较简单，通过仿真，仿真结果达到了本次课设的实验要求，较顺利的完成了本次课设内容。
本人签字：
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参考文献
[1] 阎石主编《数字电子技术基础》.高等教育出版社.2006
[2] 苗明川主编《数字电子技术基础全程导学及习题全解》.高等教育出版社.2003 [3] 高吉祥主编《电子技术基础实验与课程设计》.电子工业出版社.2002
[4] 曲学基，王增福，吴影.《常用电子电器电路精选》. 电子工业出版社 2007 [5] 王立新，郭晓娴，福利才，赵祯.《电子试验与实践》.高等教育出版社2004 [6] 王疏银主编《数字电路与逻辑设计》.高教出版社.2001 [7] 康华光主编《电子技术基础数字部分》.高教出版社.2000
[8] 赵曙光主编《可编程逻辑器件原理》.西安电子科技大学出版社.2000
[9] 电子技术基础实验—电子电路实验·设计·仿真（第四版），陈大钦，高等教育出
版社.2006
[10] 电子技术实验与课程设计（第三版），毕满清，机械工业出版社.2005
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附 录 I
总体电路图
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附 录 II
元器件清单
元器件名称 555定时器 计数器 7段LED数码管 电阻 参数 74LS112 74LS160 1位共阴 1K 元器件名称 电容 非门 或非门 与非门 参数 1uF 74LS04 74LS02 74LS00
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