数字电路设计 出租车计费器new.doc

出租车计费器 一、实验目的 了解各元件的基本原理。 数字电子技术知识综合运用。 学习电路调试的基本结论，巩固扩大所学的知识。 熟悉Multisim10基本运用。 二、组要实验器材 器件名称 数量 器件名称 数量 74HC161 9 74LS84 4 74LS273 2 74LS160 4 NE555 3 74LS90 3 74S09D 1 74LS08D 1 74S00N 1 74S02D 5 74LS00 6 74LS20D 3 74S00N 2 74LS10D 1 三、设计任务 出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步、停车的音乐提示或语言提示。 1.自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用4位数码管显示，最大金额为99.99元。 2.行车里程单价设为1.80元/km，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到1km或等候不足10分钟则忽略计费。 3.在启动和停车时给出声音提示。 四、设计方案 因为出租车计费器的设计方案不止一种，我们就就涉及数电知识采用计数器电路为主实现自动计费。 分别将行车里程、等候时间都按相同的比价转换成脉冲信号，然后对这些脉冲进行计数，而起价可以通过预置送入计数器作为初值，如图1的原理框图所示。行车里程计数电路每行车1km输出一个脉冲信号，启动行车单价计数器输出与单价对应的脉冲数，例如单价是1.80元/km，则设计一个一百八十进制计数器，每公里输出180个脉冲到总费计数器，即每个脉冲为0.01元。等候时间计数器将来自时钟电路的秒脉冲作六百进制计数，得到10分钟信号，用10分钟信号控制一个一百五十进制计数器（等候10分钟单价计数器）向总费计数器输入150个脉冲。这样，总费计数器根据起步价所置的初值，加上里程脉冲、等候时间脉冲即可得到总的用车费用。 图1 出租车计费器原理框图一 上述方案中，如果将里程单价计数器和10分钟等候单价计数器用比例乘法器完成，则可以得到较简练的电路。它将里程脉冲乘以单价比例系数得到代表里程费用的脉冲信号，等候时间脉冲乘以单位时间的比例系数得到代表等候时间的时间费用脉冲，然后将这两部分脉冲求和。 如果总费计数器采用BCD码加法器，即利用每计满1km的里程信号、每等候10分钟的时间信号控制加法器加上相应的单价值，就能计算出用车费用。 五、各单元电路设计 1. 里程计费电路设计 图3里程计费电路 里程计费电路如图3所示。安装在与汽车轮相接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进10m闭合一次，即输出一个脉冲信号。汽车每前进1km则输出100个脉冲。此时，计费器应累加1km的计费单价，本电路设为1.80元。在图3中，干簧继电器产生的脉冲信号经施密特触发器整形得到CP0。CP0送入由两片74HC161构成的一百进制计数器，当计数器计满100个脉冲时，一方面使计数器清0，另一方面将基本RS触发器的Q1置为1，使74HC161（3）和（4）组成的一百八十进制计数器开始对标准脉冲CP1计数，计满180个脉冲后，使计数器清0。RS触发器复位为0，计数器停止计数。在一百八十进制计数器计数期间，由于Q1=1，则P2=/CP1，使P2端输出180个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲的计费是0.01元，称为脉冲当量。 2．等候时间计费电路 图4等候时间计费电路 等候时间计费电路如图4所示，由74HC161（1）、（2）、（3）构成的六百进制计数器对秒脉冲CP2作计数，当计满一个循环时也就是等候时间满10分钟。一方面对六百进制计数器清0，另一方面将基本RS触发器置为1，启动74HC161（4）和（5）构成的一百五十进制计数器（10分钟等候单价）开始计数，计数期间同时将脉冲从P1输出。在计数器计满10分钟等候单价时将RS触发器复位为0，停止计数。从P1输出的脉冲数就是每等候10分钟输出150个脉冲，表示单价为1.50元，即脉冲当量为0.01元，等候计时的起始信号由接在74HC161（1）的手动开关给定。 3.计数、锁存、显示电路 如图5所示，其中计数器由4位BCD码计数器74LS160构成，对来自里程计费电路的脉冲P2和来自等候时间的计费脉冲P1进行十进制计数。计数器所得到的状态值送入由2片8位锁存器74LS273构成的锁存电路锁存，然后由七段译码器74LS48译码后送到共阴数码管显示。 图5计数、锁存、显示电路 计数、译码、显示电路为使显示数码不闪烁，需要保证计数、锁存和计数