數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)---出租車計(jì)價(jià)器

1、<p><b>　　二〇一一年 7月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　除租車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無(wú)論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來(lái)說(shuō)都是很必要的。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)

2、用價(jià)值的。 而采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，對(duì)于模式的切換需要用到機(jī)械開(kāi)關(guān)，機(jī)械開(kāi)關(guān)時(shí)間久了會(huì)造成接觸不良，功能不易實(shí)現(xiàn)。而采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。針對(duì)計(jì)費(fèi)模式的切換，通過(guò)軟件編程就可以輕易而舉的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

3、出租車計(jì)價(jià)器 控制；計(jì)價(jià)器； LED數(shù)碼管</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Taximeter is both passengers and drivers of the transaction criteria, it is the taxi industry an important symbol, a taxi is

4、the most important tools. It relates to the interests of both transactions. Has a good performance regardless of the meter is a vast number of taxi drivers or passengers are very necessary. Therefore, the car meter is al

5、so very much a study of value. The use of analog circuits and digital circuit design of the meter as a whole circuit of a larger scale, using the device, a</p><p>　　Key words: Taximeter ; control ;meter; LE

6、D digital tube</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　目 錄I</b></p><p><b>　　引

7、言1</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1</p><p>　　第二章 使用元件2</p><p>　　第三章 計(jì)價(jià)指標(biāo)2</p><p><b>　　3．1 計(jì)價(jià)2</b></p><p>　　第四章 總體設(shè)計(jì)方案4</p><

8、p>　　4、1里程計(jì)數(shù)及顯示4</p><p><b>　　4、2計(jì)價(jià)電路6</b></p><p>　　4、3 秒信號(hào)發(fā)生器及等候計(jì)時(shí)電路8</p><p>　　4、4 里程計(jì)數(shù)顯示單元9</p><p>　　4、5清零復(fù)位10</p><p>　　4．6時(shí)間等候計(jì)數(shù)10<

9、;/p><p>　　第五章 計(jì)價(jià)電路部分10</p><p>　　第六章 總體電路設(shè)計(jì)12</p><p><b>　　心得體會(huì)14</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)15</p><p><b>　　謝 辭15</b></p><p&g

10、t;<b>　　引 言</b></p><p>　　隨著社會(huì)的進(jìn)步以及人們生活水平的日益提高都促使交通工具的不斷變化，無(wú)論是在大城市或是中小城市越來(lái)越多的出租車公司不斷的出現(xiàn)。出租車的出現(xiàn)方便了人們的生活，對(duì)于現(xiàn)在快節(jié)奏生活方式的人們來(lái)說(shuō)出租車無(wú)疑是最好的交通工具。那么其收費(fèi)的方式自然而然就被給予關(guān)注，比如收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)以及行駛里程等。 </p><p>　　通過(guò)

11、設(shè)計(jì)實(shí)際的出租車計(jì)價(jià)器應(yīng)用課題，我們也熟悉了單片機(jī)系統(tǒng)以及其他硬件操作技術(shù)，提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　本次報(bào)告共分為6章：第一章設(shè)計(jì)主要任務(wù)；第二章介紹使用元件；第三、四章介紹計(jì)價(jià)指標(biāo)和總體設(shè)計(jì)方案；第五、六章介紹計(jì)價(jià)電路部分和總體電路設(shè)計(jì)。最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)和個(gè)人體會(huì)闡述結(jié)果并得出相應(yīng)結(jié)論。</p><p>　　在此謝謝老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué)們的互助！</p&g

12、t;<p>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p>　　這個(gè)出租計(jì)價(jià)器的系統(tǒng)的主要功能是：</p><p>　　1.汽車隨著行駛里程的增加，計(jì)價(jià)器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到5公里時(shí)計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開(kāi)始從起步價(jià)5元增加。到達(dá)目底地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。</p><p>　　2.計(jì)時(shí)功能，當(dāng)計(jì)程車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，只要按一下“計(jì)

13、時(shí)”鍵，每等候一定時(shí)間，傳感器輸出脈沖為0.5m/個(gè)，計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用。當(dāng)汽車?yán)^續(xù)行駛時(shí)，停止計(jì)算等候費(fèi)，繼續(xù)增加里程計(jì)費(fèi)。</p><p>　　3．每0.5km改變一次顯示，且提前顯示（只顯示錢數(shù)）</p><p><b>　　第二章 使用元件</b></p><p>　　NET系列數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)</p>

14、<p><b>　　直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　集成電路：74LS74、74LS83、74LS244、74LS290、4060、 </p><p><b>　　4518 及門(mén)電路</b></p><p><b>　　顯示：CL002</b></p>

15、<p>　　數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)、按鈕、阻容元件若干</p><p><b>　　第三章 計(jì)價(jià)指標(biāo)</b></p><p><b>　　3．1 計(jì)價(jià)</b></p><p>　　1、按啟動(dòng)鍵后開(kāi)始計(jì)費(fèi)。</p><p>　　2、起步價(jià)為5元，起步價(jià)內(nèi)行駛里程為5公里。</p><

16、p>　　3、起步價(jià)5公里之后，正常行駛速度下每公里1.2元，小于0.1元不計(jì)費(fèi)。</p><p>　　4、起步價(jià)5公里之后,當(dāng)行駛速度等于或者小于120米/分鐘時(shí)，不再按距離計(jì)費(fèi)改為按時(shí)間計(jì)費(fèi)，每10秒0.1元，小于10秒不計(jì)費(fèi)。</p><p>　　5、起步價(jià)（5公里）內(nèi)只按距離計(jì)費(fèi)，不按時(shí)間計(jì)費(fèi)。</p><p>　　6、按下客鍵后，計(jì)價(jià)器計(jì)費(fèi)停止，顯示總

17、計(jì)的車費(fèi)。</p><p>　　7、關(guān)閉啟動(dòng)鍵后，計(jì)價(jià)器清零，顯示全零。</p><p>　　下圖為計(jì)程車計(jì)價(jià)器控制電路整體框圖。</p><p>　　計(jì)程車計(jì)價(jià)器控制電路框圖:</p><p><b>　　y清零</b></p><p><b>　　Y</b></p

18、><p>　　計(jì)程車傳感信號(hào) 候時(shí)起動(dòng) </p><p>　　圖3.1計(jì)程車計(jì)價(jià)器控制電路框圖</p><p>　　如圖3.2所示為出租車計(jì)價(jià)器控制電路框圖</p><p>　　圖3.2 出租車計(jì)價(jià)器控制電路框圖</p><p>　　第四章 總體設(shè)計(jì)方案<

19、/p><p>　　4、1里程計(jì)數(shù)及顯示</p><p>　　在計(jì)程車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號(hào)”。設(shè)汽車每走10米發(fā)一個(gè)脈沖，到1公里時(shí)發(fā)100個(gè)脈沖，所以對(duì)里程計(jì)數(shù)要設(shè)計(jì)一個(gè)模100計(jì)數(shù)器，如下圖所示。</p><p>　　圖4.1 模100計(jì)數(shù)器</p><p>　　里程的計(jì)數(shù)顯示，則用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，譯碼顯示即可，計(jì)數(shù)器采用7

20、4LS290，顯示可用譯碼、驅(qū)動(dòng)，顯示三合一器件CL002或共陰、共陽(yáng)顯示組件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。</p><p>　　圖4.2 里程計(jì)數(shù)、譯碼、顯示 </p><p>　　圖4.3 里程計(jì)數(shù)電路圖</p><p><b>　　4、2計(jì)價(jià)電路</b></p&g

21、t;<p>　　該電路由兩部分組成，一是里程計(jì)價(jià)：在起價(jià)公里以內(nèi)（如3公里內(nèi)），按起步價(jià)算；若超過(guò)起價(jià)公里，則每走一公里，計(jì)價(jià)器則加上每公里的單價(jià)款。二是等候計(jì)價(jià)；汽車運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷計(jì)時(shí)等待，而當(dāng)要等候計(jì)數(shù)時(shí)，需要手動(dòng)按動(dòng)“等侯”計(jì)費(fèi)開(kāi)關(guān)，進(jìn)行計(jì)時(shí)，時(shí)間到（如10分鐘），則輸出1公里的脈沖，相當(dāng)于里程增加了1公里，數(shù)字顯示均為十進(jìn)制數(shù)。因此，加法也要以BCD碼相加。</p><p>　　一位BCD

22、碼相加的電路如圖4.4所示，當(dāng)二位二進(jìn)制BCD碼數(shù)字相加超過(guò)數(shù)值9時(shí)，有進(jìn)位輸出。</p><p>　　圖4.4 一位8421BCD碼加法器</p><p>　　里程判別電路如圖4.5所示。當(dāng)所設(shè)置的起價(jià)公里數(shù)到時(shí)，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。圖4.5中為3公里時(shí)觸發(fā)器動(dòng)作。</p><p>　　圖4.5 里程判別電路</p><p>　　4、3 秒信號(hào)

23、發(fā)生器及等候計(jì)時(shí)電路</p><p>　　秒信號(hào)可用32768Hz石英晶體振蕩經(jīng)CD4060分頻后獲得。簡(jiǎn)易的可用555定時(shí)器近似獲得。</p><p>　　我們采用14位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和振蕩器4060，外接石英晶體實(shí)現(xiàn)振蕩與分頻功能，可以輸出2Hz的信號(hào)，在經(jīng)過(guò)二分頻就可以得到1Hz（T=1s）的脈沖信號(hào)。</p><p>　　14位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和振蕩器40

24、60由兩部分組成，一部分是14級(jí)分頻器，分頻系數(shù)為16~16384，從Q4~Q14端輸出；另一部分是振蕩器電路，通過(guò)外接電阻和電容構(gòu)成RC振蕩器，，或外接石英構(gòu)成晶體振蕩器。圖如圖4.6所示，功能表見(jiàn)表1。由功能表可知，CLR為復(fù)位端，高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，低電平時(shí)，執(zhí)行計(jì)數(shù)器功能。</p><p>　　表 4.1 4060功能表</p><p>　　我們可以用4060的Q4端得到的2Hz

25、的脈沖信號(hào)進(jìn)入有4518構(gòu)成的二分頻器，在輸出端Q0上就可以得到1Hz的脈沖信號(hào)。功能表如表2。電路如圖8所示。</p><p>　　表4.2 4518功能表</p><p>　　侯時(shí)計(jì)數(shù)器每10分鐘輸出一個(gè)脈沖，個(gè)位秒計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制，分計(jì)數(shù)器為十進(jìn)制，這就組成了600進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 </p><p>　　圖4.6 4046和4518構(gòu)成的二分頻器</p

26、><p>　　4、4 里程計(jì)數(shù)顯示單元</p><p>　　計(jì)程車起動(dòng)后，每前進(jìn)10米，發(fā)一個(gè)脈沖，通過(guò)IC19與門(mén)（74LS08），輸入到IC4CP0端進(jìn)行計(jì)數(shù)，IC4、IC5（74LS290）為模100計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿1Km（100*10），在IC5的Q3輸出一個(gè)脈沖，使IC6計(jì)數(shù)，顯示器就顯示1公里。IC6、IC7、IC8為三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)程（數(shù)）最大范圍為999。</p&

27、gt;<p>　　計(jì)程車計(jì)價(jià)（程）時(shí)，開(kāi)關(guān)K合上（打在位置2上）</p><p><b>　　4、5清零復(fù)位</b></p><p>　　清零復(fù)位后，要使各計(jì)數(shù)均清0，顯示器中僅有單價(jià)和起步價(jià)顯示外，其余均顯示為0。</p><p>　　汽車啟動(dòng)后，里程顯示開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)汽車等候時(shí)，等候時(shí)間開(kāi)始顯示。運(yùn)行計(jì)數(shù)和等候計(jì)數(shù)二者不同時(shí)計(jì)數(shù)

28、工作。</p><p>　　計(jì)程車計(jì)價(jià)器總圖分別由里程計(jì)數(shù)單元、侯時(shí)計(jì)數(shù)單元、起步價(jià)、單價(jià)預(yù)置開(kāi)關(guān)、加法器、顯示及控制觸發(fā)器等部分組成。</p><p><b>　　4．6時(shí)間等候計(jì)數(shù)</b></p><p>　　IC3、IC2、IC1為時(shí)間等候計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)程車在等候時(shí)，司機(jī)按一下“侯時(shí)”鍵，IC9被置成1，觸發(fā)器Q端輸出1信號(hào)，使4046定時(shí)

29、振蕩，輸出1Hz的脈沖到IC1、IC2、進(jìn)行60秒計(jì)數(shù)，IC3為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)滿10分鐘，輸出一個(gè)脈沖，CP10到IC18或門(mén)，給里程計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，即等候10分鐘，相當(dāng)于行程1公里。</p><p>　　若等候5分鐘時(shí)，汽車恢復(fù)行駛，這時(shí)，汽車運(yùn)行輸出的脈沖，使IC9翻轉(zhuǎn)（Q=0），計(jì)時(shí)停止而轉(zhuǎn)入計(jì)程。這樣，二者不會(huì)重復(fù)計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)正確，合理的收費(fèi)。</p><p>　　第五章 計(jì)價(jià)電路

30、部分</p><p>　　設(shè)計(jì)單價(jià)按最小單位元計(jì)，允許有小數(shù)點(diǎn)后一位，即以角計(jì)但總價(jià)按整元計(jì)，最高價(jià)為999元。</p><p><b>　　所用元件原理說(shuō)明：</b></p><p>　　1、74LS244起緩存作用，可將起步價(jià)預(yù)置直接顯示到計(jì)價(jià)器又能將此信息存儲(chǔ)起來(lái)。</p><p>　　2、74LS273為八D觸發(fā)

31、器：當(dāng)R端為“1”時(shí)正常工作，當(dāng)脈沖信號(hào)輸入（行程超過(guò)1km，或等待時(shí)間超過(guò)600s時(shí)），芯片工作將D處信號(hào)輸入，通過(guò)觸發(fā)器作用Q的n+1次方為D，將信號(hào)從Q端輸入。</p><p>　　3、與門(mén)：在計(jì)價(jià)器中十位的七段數(shù)碼管中引出的與門(mén)實(shí)現(xiàn)當(dāng)位到達(dá)九時(shí)再?gòu)腂CD碼加法器中再輸入一個(gè)信號(hào)時(shí)即到達(dá)1010時(shí)從與門(mén)輸出信號(hào)“1”。</p><p>　　4、一位BCD碼加法器：可將小數(shù)點(diǎn)后按角計(jì)的

32、部分累加，到滿一元后從CO端向二位BCD碼加法器的C1端輸入進(jìn)位 從而實(shí)現(xiàn)總價(jià)而不出現(xiàn)“角”。又滿足單位中對(duì)角的累加實(shí)現(xiàn)總價(jià)的合理性。</p><p>　　5、2位BCD碼加法計(jì)數(shù)器：從八D觸發(fā)器輸出的信號(hào)引入BCD碼加法器的A端，從里程單價(jià)預(yù)制的信息輸入B端通過(guò)BCD碼加法器作用將兩者的BCD碼相加，從S端輸出，并將其引入計(jì)價(jià)器上與原來(lái)的數(shù)字相加而顯示總價(jià)。</p><p>　　C1端為

33、接受低位相高位的進(jìn)位端。如圖5.1：</p><p>　　圖5.1 兩位BCD碼加法器電路圖</p><p>　　6、74LS290：74LS290為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)其R0=R1=R2=R1=0時(shí)實(shí)現(xiàn)其功能。此時(shí)將與門(mén)輸出端所有的信號(hào)輸入其CP脈沖端，使之每米一個(gè)脈沖就在其輸出端變化一位，并將其輸出端引入七段數(shù)碼管，從而實(shí)現(xiàn)最高價(jià)位999的 功能。</p><p>

34、;　　7、復(fù)位、秒信號(hào)、侯時(shí)信號(hào)</p><p>　　復(fù)位按鈕按下后，所有計(jì)數(shù)器、寄存器清0，里程計(jì)價(jià)顯示時(shí)全為0。而當(dāng)復(fù)位按鈕抬起后，計(jì)價(jià)器則顯示起步價(jià)數(shù)值（里程單價(jià)顯示不受復(fù)位信號(hào)控制）。</p><p>　　侯時(shí)“鍵”按下，IC9的Q=1，脈沖秒信號(hào)產(chǎn)生，使計(jì)時(shí)電計(jì)數(shù)。</p><p>　　脈沖秒信號(hào)由4046定時(shí)電路產(chǎn)生。</p><p&

35、gt;　　第六章 總體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　出租車計(jì)價(jià)器分別由里程計(jì)數(shù)單元，候時(shí)計(jì)數(shù)單元，起步價(jià)，單價(jià)預(yù)置開(kāi)關(guān)，加法器，顯示及控制觸發(fā)器等部分組成，如圖6.1</p><p>　　圖6.1 出租車總電路圖</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　“數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)”是電子技術(shù)課程的實(shí)踐

36、性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)我學(xué)習(xí)電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練。以前根本就沒(méi)有這樣的課,所以我非常珍惜這次做課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì).</p><p>　　我做的是出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)，然而，要完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)要涉及到許多方面的知識(shí)。通過(guò)上網(wǎng)查詢和查閱相關(guān)書(shū)籍資料，讓我知道了大量關(guān)于出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)的知識(shí)，同時(shí)又重新將從前學(xué)過(guò)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，做到對(duì)各個(gè)集成塊的引腳功能和工作原理都很清晰。從而讓我更深一步掌握了時(shí)序邏輯電路的功能，學(xué)會(huì)了做課程

37、設(shè)計(jì)的一般步驟。</p><p>　　首先我制定出自己的設(shè)計(jì)方案，其次詳細(xì)設(shè)計(jì)每一部分的電路，最后再根據(jù)原理方框圖連接電路。這不僅培養(yǎng)了我獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也為以后的電路設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。</p><p>　　在這次的設(shè)計(jì)中，讓我認(rèn)識(shí)到自己在學(xué)習(xí)理論知識(shí)中的不足。特別是555定時(shí)器那塊知識(shí)，我學(xué)的不太好，李明奎老師教我們的數(shù)字電路，他講的很好，我真后悔沒(méi)下大功夫?qū)W。所以在以后

38、的學(xué)習(xí)中我會(huì)吸取這次的教訓(xùn)，認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)知識(shí)點(diǎn),腳踏實(shí)地的去學(xué)習(xí),多向老師和同學(xué)請(qǐng)教.在此次設(shè)計(jì)中我非常感謝李老師,李老師及其它給予我?guī)椭睦蠋?我的設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，還望各位老師予以指正，提出修改的建議！</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 曹漢房編著.數(shù)字技術(shù)教程.北京:電子工業(yè)出版社,1995</p&

39、gt;<p>　　[2] 丁康源編著.數(shù)字集成電子技術(shù)教程.北京:高等教育出版社,1993</p><p>　　[3] 康華光·電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）·高等教育出版社2000</p><p>　　[4] 張風(fēng)言編著.大規(guī)模可編程邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998</p><p>　　[5] Cheung

40、 K M. More on the decoder error probability for Reed-solomon codes[J]. IEEE Tran Information Theory.1989，35（12）：1</p><p>　　[6] 電子工程手冊(cè)編委會(huì)等編.中外集成電路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)-TTL,CMOS.北京:電子工業(yè)出版社,1991</p><p>　　[7] Stev

41、en， Roman. Coding and Information Theory[M]. Springer- Verlag， 1991：89～90</p><p>　　[8] 周常森，《電子電路計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)》，山東科技出版社</p><p>　　[9] 姚福安，《電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐》，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002</p><p>　　[10] 樓然苗，李光飛.單片

42、機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航天航空出版社.2006，5</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　在本次論文完成之際，謹(jǐn)向我的課程設(shè)計(jì)論文指導(dǎo)老師xx致予衷心的謝意。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了xx老師的支持和悉心的教導(dǎo)，在設(shè)計(jì)論文修改階段x老師非常認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予關(guān)心和指導(dǎo)，多次給出了修改意見(jiàn)