出租车计费系统的设计

1目录一课程设计目的................................................................................................................3二课程设计内容和要求..................................................................................................32.1设计内容.............................................................................................................................31设计过程.......................................................................................................................32所用器件简介...............................................................................................................33设计所需器件归纳.......................................................................................................62.2设计要求............................................................................................................................6三设计方案.............................................................................................................................63.1设计思路.............................................................................................................................63.2工作原理及硬件框图.........................................................................................................73.3硬件电路原理图.................................................................................................................83.4PCB版图设计....................................................................................................................8四课程设计总结..............................................................................................................10五参考文献........................................................................................................................1021、课程设计目的1掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2学习使用NIMultisim10软件绘制电路原理图及PROTEL软件绘制印刷板图；3掌握应用NIMultisim10对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。2、课程设计内容和要求：2.1、设计内容1设计过程1)使用NIMultisim10软件绘制原理图。2)使用PROTEL制作PCB版图。3)应用NIMultisim10对所设计的电路进行仿真。2所用器件简介(1)74LS160计数器的功能图174LS160芯片图74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有54/74160和54/74LS160两种线路结构型式。74LS160异步清零端/MR1为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完成清零功能。74LS160的预置是同步的。当置入控制器/PE为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3与数据输入端P0-P3一致。对于54/74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数器控制端CEP、CET为高电平，则/PE应避免由低至高电平的跳变，而54/74LS160无此种限制。74LS160的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。3当CEP、CET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于54/74LS160的CEP、CET跳变与CP无关。74LS160有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。对于54/74LS160，在CP出现前，即使CEP、CET、/MR发生变化，电路的功能也不受影响。选择74LS160主要用于接受脉冲，计算路程，及用其进位输出使控制车费的计数器工作进行计费。(2)74LS283加法器组成预置数计数器图274LS283芯片图4图374LS283结构图74LS283加法器是4为超前进位加法器，能够实现两个数值信号的相加。在本设计中，先使加法器A端设为8，B端为计数器所输出的数值信号。而在本设计方案中，用上一级传来的进位，用计数器输出，与8相加，这样就可以使输出数是从8到9，后又可从0到9循环。(3)74LS85比较器的组成和内部结构74LS85比较器的内部结构主要如图4所示，其功能表如图5所示。图474LS85结构图图574LS85功能表574LS85比较器是一个4位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行。若最高位已比较出大小，则以后各位大小都对比较结果没有影响；如果最高位相等，则比较次高位；同理，次高位已比较出大小，则以后各位大小对结果没有影响。如果4位比较都相等，则再看级联信号输入。级联输入信号是由低位比较器的输出而来3设计所需器件归纳表1所需的器件序号器件型号数量1计数器74LS160102加法器74LS28313比较器74LS8514与非门74LS0085与门74LS0816非门74LS0427四输入或非门NOR418七段数码显示器DCD-HEX89函数发生器110四踪示波器XSC112.2、设计要求设计一个出租车计费系统，具体要求如下：1.能够实现计费功能。按照太原出租车的计费标准。2．能够实现显示功能。出租车计价器电路具体设计要求如下：1.查阅所用器件技术资料，详细说明设计的出租车计价器工作流程；2．里程数精确到1公里，起步价按8元/3公里，超出里程单价按2元/公里进行计价。3．具有里程显示4位，分辨率为1公里,收费显示4位,分辨率为0.1元。3、设计方案3.1、设计思路通过信号发生器模拟汽车车轮上传感器传来的脉冲信号,用计数器进行计数,6然后触发里程计数器进行累加,依次向高位进位并用4位数码管显示路程;另一方面,将计数器传来的脉冲通过比较器与3公里进行比较,大于三公里时开始触发价格计数器累加,并利用加法器与8元相加,也依次向高位进位并用4位数码管显示价格.3.2、工作原理及硬件框图本设计方案系统的总体工作原理如图6所示。按行驶里程收费，起步费为8.0元，并在车行3公里后再按2.0元/公里，最高计费为999.9元，车停止不计费，将路程及车费显示出来。路程的计算来自于车轮给予的脉冲，车启动后计费器开始工作。本设计方案为设定每米车轮给路程计数器一个脉冲，并通过显示器把路程显示出来，同时把路程与预置的3公里进行比较，当路程小于等于3公里时，车费显示为8元。当路程大于3公里且接收到50米脉冲时，计费器加一毛钱。当加够一块钱时，计数器进位，与预置为8元的加法器相加。当加法器够十元，进位，使十元的计数器工作，计数。本设计方案，显示的最高车费为999.9元。图6工作原理图路程脉冲计数显示路程与3公里比较50米脉冲十进制计数器，每来一个脉冲，加一毛钱显示多少毛钱进位计数器及预置8元的加法器显示多少元钱进位计数器大于3公里时显示几百几十元73.3、硬件电路原理图U674LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VU774LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U3DCD_HEXU27A74LS00DU2DCD_HEXU26A74LS00DU574LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1DCD_HEXU25A74LS00DU4DCD_HEXU874LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U28A74LS00DU974LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VU1074LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1174LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1274LS85DA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U31A74LS04DU29A74LS00DV11kHz5VXSC1ABCDGTU32A74LS08DU33A74LS04DU2174LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U16DCD_HEXVCC5VU2074LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VU1974LS283DSUM_410SUM_313SUM_14SUM_21C49B411A412B315A314B22A23B16A15C07U15DCD_HEXU1874LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U36A74LS00DU1774LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U14DCD_HEXU13DCD_HEXVCC5VU35A74LS00DU34NOR4VCC5VU30A74LS00D图7电路仿真图3.4、PCB版图设计图8电路原理图8图9PCB图图10三维PCB图94、课程设计总结1.设计原理明了，设计步骤清晰，设计电路基本达到设计的要