電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書 簡單出租車計費器

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書 題目：簡單出租車計費器題目：簡單出租車計費器摘 要該論文主要是使用 ni multisim10 運用計數(shù)器、加法器等進行電路設(shè)計與仿真。論文內(nèi)容介紹了出租車計費器系統(tǒng)的組成及工作原理，簡述了用數(shù)字電子器件構(gòu)成該數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)過程。論述了車型調(diào)整模塊、計程模塊、計費模塊、等的設(shè)計方法與技巧。關(guān)鍵詞：multisim10 計數(shù)器 出租車計費器 abstractabstractthe paper is mainly used ni multisim10 the use of counters, adders and so on circ

2、uit design and simulation. papers describe the taxi meter system, the composition and working principle, briefly posed with digital electronic devices in the digital system design idea and implementation process. discusses the models to adjust module, the meter module, billing module, such as design

3、 methods and techniques.keykey words:words: multisim10 counter taxi meter2目 錄中文摘要中文摘要2英文摘要英文摘要21 1設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù) 1.1 設(shè)計目的和意義 1.1.1 目的 4 1.1.2 意義 41.2 初始參數(shù)和要求 1.2.1 74ls160 計數(shù)器的簡介 41.2.2 74ls85 比較器的簡介41.2.3 74ls283 加法器的簡介 4 1.2.4 初始要求 4 1.2.5 所用軟件工具 42 2系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 2.1 工作原理 72.2 器件選擇 2.2.1 74ls160 計數(shù)器的功能 8 2.

4、2.2 用 74ls160 計數(shù)器構(gòu)成多位計數(shù)器92.2.3 74ls283 加法器組成預(yù)置數(shù)計數(shù)器 102.2.4 74ls85 比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 11 2.2.5 設(shè)計所需的器件歸納 112.3 電路設(shè)計2.3.1 路程的計數(shù)及顯示 112.3.2 路程與預(yù)設(shè)值的比較 112.3.3 加法器的預(yù)置 122.3.4 電路整體的整合 132.4 電路仿真測試2.4.1 路程計數(shù)及顯示 132.4.2 系統(tǒng)整體電路運行及車費的顯示 132.4.3 仿真結(jié)論 13 三總結(jié)三總結(jié) 3.1 總結(jié) 14 3.2 優(yōu)點與不足 14 3.3 心得與體會 14 參考文獻參考文獻 153一 設(shè)計任務(wù)1.1

5、 設(shè)計目的和意義1.1.1 目的 1. 能構(gòu)實現(xiàn)計程功能2. 實現(xiàn)計費功能，計費標(biāo)準(zhǔn)為：按行駛里程收費，起步費為 6.0 元，并在車行 3 公里后再按 2.0 元/公里，最高計費為 99.9 元，車停止不計費，能將車費顯示出來。 1.1.2 意義 在我們是生活中，乘坐出租車是再常見不過的了，因此人們對出租車計費問題也是非常的敏感的。隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費器的要求也越來越高，用戶不僅要求計費器性能穩(wěn)定，計費準(zhǔn)確，有防作弊功能；同時還要求其具有車票資料打印 、卡付費、語音報話、和電腦串行通信等功能。因此出租車計費器在我們的生活中也是很重要的。1.2 初始參數(shù)和要求 1.2.1 74ls

6、160 計數(shù)器的簡介 74ls160 是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進制上升沿計數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74ls160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。1.2.2 74ls85 比較器的簡介 74ls85 比較器是一個 4 位數(shù)值比較器，它是由高位開始比較，逐位進行。若最高位已比較出大小，則以后各位大小都對比較結(jié)果沒有影響；如果最高位相等，則比較次高位；同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對結(jié)果沒有影響。如果 4 位比較都相等，則再看級聯(lián)信號輸入。級聯(lián)輸入信號是由低位比較器的輸出而來。1.2.3 74ls283 加法器的簡介 74ls 加法器是 4 為超前進位加法器，

7、能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。1.2.4 初始要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)初始設(shè)定，起步費為 6.0 元，并在車行 3 公里后再按 2.0 元/公里計算，車停止不計費，能將路程及車費顯示出來。1.2.5 所用軟件工具本次設(shè)計主要使用了 multisim10 進行電路的設(shè)計與仿真。4multisim 是加拿大圖像交互技術(shù)公司（ interactive image technoligics 簡稱 iit 公司)推出的以 windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用 multisim 交

8、互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。multisim 提煉了 spice 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 spice 技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過 multisim 和虛擬儀器技術(shù)， pcb 設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。目前在各高校教學(xué)中普遍使用 multisim2001，網(wǎng)上最為普遍的是multisim9，ni 于 2007 年 08 月 26 日發(fā)行 ni 系列電子電路設(shè)計軟件， ni multisimv10 作為其中一個組成部分包含于其中。eda 在

9、發(fā)達國家的應(yīng)用狀況eda 就是“electronic design automation”的縮寫技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。發(fā)達國家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計。一臺電子產(chǎn)品的設(shè)計過程，從概念的確立，到包括電路原理、pcb 版圖、單片機程序、機內(nèi)結(jié)構(gòu)、 fpga 的構(gòu)建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級設(shè)計，再到pcb 鉆孔圖、自動貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計算機上完成。eda 技術(shù)5借助計算機存儲量大、運行速度快的特點，可對設(shè)計方案進行人工難以完成的模擬評估、設(shè)計檢驗、設(shè)計優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。eda 已經(jīng)成為集成電路、

10、印制電路板、電子整機系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)手段。美國ni 公司（美國國家儀器公司）的 multisim9 軟件就是這方面很好的一個工具。而且 multisim9 計算機仿真與虛擬儀器技術(shù)（ labview 8）（也是美國 ni 公司的）可以很好的解決理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié)的這一老大難問題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很重要的一點就是：計算機仿真與虛擬儀器對教員的教學(xué)也是一個很好的提高和促進。

11、理論教學(xué)計算機仿真實驗環(huán)節(jié) multisim 具有許多優(yōu)點：通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境 , 輕松設(shè)計電路通過交互式 spice 仿真, 迅速了解電路行為借助高級電路分析 , 理解基本設(shè)計特征通過一個工具鏈 , 無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試通過改進、整合設(shè)計流程 , 減少建模錯誤并縮短上市時間ni multisim 軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。憑借ni multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)spice 模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級 spice 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進行的迅速驗證，從

12、而縮短建模循環(huán)。與ni labview 和signalexpress 軟件的集成，完善了具有強大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。電子通信類其它常用的仿真軟件： system view-數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真 ；proteus單片機及 arm 仿真；labview虛擬儀器原理及仿真multisim 是 interactive image technologies (electronics workbench)公司推出的以 windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

13、為適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，multisim 推出了許多版本，用戶可以 根據(jù)自己的需要加以選擇。6二 系統(tǒng)設(shè)計2.1 系統(tǒng)工作原理 本設(shè)計方案系統(tǒng)的總體工作原理如圖 1 所示。按行駛里程收費，起步費為 6.0元，并在車行 3 公里后再按 2.0 元/公里，最高計費為 99.9 元，車停止不計費，將路程及車費顯示出來。路程的計算來自于車輪給予的脈沖，車啟動后計費器開始工作。本設(shè)計方案為設(shè)定每米車輪給路程計數(shù)器一個脈沖，并通過顯示器把路程顯示出來，同時把路程與預(yù)置的 3 公里進行比較，當(dāng)路程小于等于 3 公里時，車費顯示為 6元。當(dāng)路程大于 3 公里且接收到 50 米脈沖時，計費器加一毛錢。當(dāng)加夠一塊錢

14、時，計數(shù)器進位，與預(yù)置為 6 元的加法器相加。當(dāng)加法器夠十元，進位，使十元的計數(shù)器工作，計數(shù)。本設(shè)計方案，顯示的最高車費為 99.9 元。路程脈沖計數(shù)顯示路程與 3 公里比較50 米脈沖十進制計數(shù)器，每來一個脈沖，加一毛錢顯示多少毛錢進位計數(shù)器及預(yù)置6 元的加法器顯示多少元錢進位計數(shù)器顯示多少十元大于3公里 時圖 1、工作原理圖本設(shè)計方案的系統(tǒng)主要電路圖如圖 2 所示。兩個脈沖發(fā)生器均為由車輪傳來的并經(jīng)過計數(shù)器計數(shù)的脈沖。且此圖只顯示車費。7圖 2、系統(tǒng)主要電路圖2.2 器件選擇2.2.12.2.1 74ls160 計數(shù)器的功能圖 3、74ls160 芯片圖74ls160 是一個具有異步清零、

15、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進制上升沿計數(shù)器，共有 54/74160 和 54/74ls160 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。74ls160 異步清零端/mr1 為低電平時，不管時鐘端 cp 信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。 74ls160 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/pe 為低電平時，在 cp 上升沿作用下，輸出端 q0-q3 與數(shù)據(jù)輸入端 p0-p3 一致。對于 54/74160，當(dāng) cp 由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)器控制端 cep、cet 為高電平，則/pe 應(yīng)避免由低8至高電平的跳變，而 54/74ls160 無此種限制。 74ls160 的計數(shù)是同步的，靠 cp 同時加在四個觸發(fā)器上而

16、實現(xiàn)的。 當(dāng) cep、cet 均為高電平時，在 cp 上升沿作用下 q0-q3 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于 54/74ls160 的 cep、cet 跳變與 cp 無關(guān)。 74ls160 有超前進位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進位輸出端（tc）輸出一個高電平脈沖，其寬度為 q0 的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成 n 位同步計數(shù)器。 對于 54/74ls160，在 cp 出現(xiàn)前，即使 cep、cet、/mr 發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。 選擇 74ls160 主要用于接受脈沖，計算路程，及用其進位輸出使控制車費的計數(shù)器工作進行計費。2.2.22.2.2 74

17、ls283 加法器組成預(yù)置數(shù)計數(shù)器圖 4、74ls283 芯片圖圖 5、74ls283 結(jié)構(gòu)圖974ls283 加法器是 4 為超前進位加法器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個數(shù)值信號的相加。在本設(shè)計中，先使加法器 a 端設(shè)為 6，b 端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。而在本設(shè)計方案中，用上一級傳來的進位，用計數(shù)器輸出，與 6 相加，這樣就可以使輸出數(shù)是從 6 到 9，后又可從 0 到 9 循環(huán)。2.2.32.2.3 74ls85 比較器的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)74ls85 比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如圖 5 所示，其功能表如圖 6 所示。圖6、74ls85 結(jié)構(gòu)圖圖 7、74ls85 功能表74ls85 比較器是一個 4 位數(shù)值比

18、較器，它是由高位開始比較，逐位進行。若最高位已比較出大小，則以后各位大小都對比較結(jié)果沒有影響；如果最高位相等，則比較次高位；同理，次高位已比較出大小，則以后各位大小對結(jié)果沒10有影響。如果 4 位比較都相等，則再看級聯(lián)信號輸入。級聯(lián)輸入信號是由低位比較器的輸出而來2.2.42.2.4 設(shè)計所需的器件歸納表 1序號器 件型號數(shù)量1計數(shù)器74ls16052加法器74ls28313比較器74ls28314與非門74ls0055與門74ls0816七段數(shù)碼顯示器dcd-hex37函數(shù)發(fā)生器xfg222.3 電路設(shè)計 按照設(shè)計原理圖來一步步分模塊進行設(shè)計，然后綜合。2.3.1 路程的計數(shù)及顯示設(shè)函數(shù)發(fā)生

19、器為車輪每米所傳來的信號，則即可用 74ls160 對其進行計數(shù)。下圖圖 3 僅為百米的計數(shù)器。圖 8、0099 的計數(shù)器電路圖 路程的計數(shù)與顯示即可從這個方法得出，有時路程遠了，其實也就不用計數(shù)器了，一般都是兩人直接商量車費價格了，所以說，路程顯示不一定要很大，10 公里就差不多了。2.3.2 路程與預(yù)設(shè)值的比較 電路如圖 4 所示，設(shè)函數(shù)發(fā)生器 1 為車輪直接傳來的脈沖信號，函數(shù)發(fā)生11器 2 為通過計數(shù)器計數(shù)完的總路程脈沖信號。 預(yù)設(shè)比較器一端為 3，與傳來的信號相比較，當(dāng)小于或等于 3 公里時，比較器輸出為 0，即此段時間車費顯示為 6 元。 當(dāng)傳來脈沖信號大于 3 公里且上面的計數(shù)器

20、計數(shù)到 50 米后，通過與門輸出高電平，使下一個計數(shù)器開始計數(shù)，圖 9、比較器的應(yīng)用2.3.3 加法器的預(yù)置使加法器 a1a4端預(yù)置為 6，b1b4端為計數(shù)器所輸出的數(shù)值信號。而在本設(shè)計方案中，用上一級傳來的進位，用計數(shù)器接受并輸出到加法器，使其與6 相加，這樣就可以使輸出數(shù)不會突變，而是在 6 的基礎(chǔ)上循環(huán)。圖 10、加法器的預(yù)置12122.3.4 電路整體的整合 經(jīng)過前面的設(shè)計后，可以說各部分的功能也已基本實現(xiàn)，接著的應(yīng)把各部分的電路整合起來，整合后的系統(tǒng)電路圖如圖 2 所示。2.4 電路仿真測試2.4.1 路程計數(shù)及顯示2.4.2 系統(tǒng)整體電路運行及車費的顯示圖 11、綜合電路2.4.3 仿真結(jié)論 經(jīng)過路程計數(shù)的顯示與車費計費的顯示表明，該設(shè)計基本符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了計費器的計程功能與計費功能。13三 總結(jié)3.1 結(jié)論1.設(shè)計原理明了，設(shè)計步驟清晰，設(shè)計電路基本達到設(shè)計的要求；2.這次的課程設(shè)計使我對所學(xué)的數(shù)電知識起到了加深和鞏固的作用，也使我有的了搭建和調(diào)試實驗電路的能力；3.鍛煉了我主動學(xué)習(xí)的能力、與他人合作的能力，及從各種渠道獲得一定的資料共同加