基于Multisim的出租车计费器仿真研究

0电子设计与制作课程设计班级：通信工程姓名：学号：指导教师：设计时间：成绩：评语：1电子设计与制作实习报告一、实习目的此次电子设计实习主要为大学四年的专业课起承接作用，完成此次设计有三部分目的。首先对大学两年来所学的有关电子设计方面专业课进行巩固，将所学的理论知识应用到实践中来，理论联系实际，进一步加深对已学相关专业知识的认识。其次，通过此次电子设计，熟悉并掌握电子设计电路的一般设计方法，熟悉电子元器件的表示、参数及封装样式。在设计出租车里程计价表电路过程中，进一步系统地掌握相关专业知识及元件作用，学习利用相关软件进行电子线路的调试，掌握电子电路的仿真及应用仿真软件。最后，通过此次实习，加强对本专业的了解，通过设计，培养同学们的动手能力，从而为以后学习更加高深的专业知识打好基础。二、实习时间三、实习内容及过程（一）设计题目出租汽车里程计价表设计与仿真（二）设计目的1、掌握出租汽车里程计价表的设计与仿真；2、熟悉同步十进制系数乘法计数器芯片的工作原理和使用方法；3、掌握计数器、寄存器和译码器及显示电路的原理和使用方法。（三）设计要求1、设计出租汽车里程计价表电路；2、选用中小规模集成器件；3、具有在线仿真及显示电路。（四）出租车计费器原理框图出租车计价器根据乘客乘坐时汽车行驶路程的多少计价，并在行驶过程中同步显示车费。从起步价3元开始，汽车里程未满1.5公里时，均按起步价计算。超过1.5公里，则在起步价基础上按每0.1公里加0.2元计算。2路程和计费可通过十进制加法计数器实现。要设计一个精度为0.1公里，计费范围为99.9元的计费器，则需有6个数码管，前三个用来显示路程，后三个用来显示计价。起价（X.X元）可以通过计数器的置数端进行数据预置。这里行车里程用脉冲信号代替，每来一个脉冲代表0.1公里路程。出租车计费器主要由路程计数电路、比较器电路、计费电路、显示电路和时钟脉冲信号源等组成，其原理框图如图：图一出租车计价器设计原理框图（五）出租汽车里程计价表核心器件介绍1、74LS16074LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。（1）异步清零：当RD＝1时，Q0＝Q1＝Q2＝Q3＝0；（2）同步预置：当LD＝1时，在时钟脉冲CP上升沿作用下，Q0＝D0，Q1＝D1，Q2＝D2，Q3＝D3。（3）锁存：当使能端EP·ET=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。（4）计数：当使能端EP＝ET＝1时，为计数状态。3图二74LS160逻辑功能图图三74LS160引脚图2、7485数字比较器图四数字比较器引脚图数字比较器：对两个位数相同的二进制数进行比较，并判定其大小关系的逻辑电路。4U1DCD_HEX_DIG_GREENU2DCD_HEX_DIG_GREENU3DCD_HEX_DIG_GREENGNDV1200Hz5VS1U474LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS2U574LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS3U674LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS4键=空格GNDVCC5VU77485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U87485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U97485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4S5S6U10A74S04DU1174LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1274LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1374LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U14DCD_HEX_DIG_GREENU15DCD_HEX_DIG_GREENU16DCD_HEX_DIG_GREENS7S8S9V2400Hz5VGNDU17A74LS136DS10键=空格GNDVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V3、拨码开关用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。每一个键对应的背面上下各有两个引脚，拨至ON一侧，这下面两个引脚接通；反正则断开。这四个键是独立的，相互没有关联。此类元件多用于二进制编码。可以设接通为1；断开为0，则有：0000、0001、0010、……、1110、1111一共是16种编码。图五拨码开关（六）总原理图图六出租车计价器设计总原理图5（七）单元电路设计及原理分析1、初始值设定计费器的所有清0功能通过开关S4完成。初始值设定部分包括里程置数和起价置数两部分。里程置数由开关S5和S6完成；起价置数部分由比较器U9和反相器U10A产生置数信号，由开关S10和U11（74LS160N）进位输出接入异或门U17A产生置数脉冲，从而使U12（74LS160N）获得起价并通过数码管显示。2、汽车行驶路程计数主要由计数器74LS160N和数码管组成。用74LS160N芯片（U4～U6）的级联进行路程累加。为了简化设计，这里汽车行驶路程用脉冲信号表示，每个脉冲表示0.1公里路，通过数码管显示出来并且数码管最后一位表示小数。3、路程比较电路路程比较电路主要由三片7485N（U7～U9）数值比较器和预置1.5km输入端组成。当行程小于1.5km时，U9的5脚OAGTB（）输出为0，从而使计数器U11、U13处于保持状态；7脚OAGTB（）输出为1，经反相后变为0加到U12的9脚LOAD，从而使计费器一直显示起步价。当行程大于1.5km时，U9的5脚OAGTB（）输出为1，从而使计数器U11、U13处于可计数状态；7脚OAGTB（）输出为0，经反相后变为1，这样U12的9脚没有置数信号也处于可计数状态。4、计费电路主要由三片74LS160N（U11～U13）级联与数码管组成。当路程小于1.5公里时显示器起步价。当里程大于1.5公里时，在起步价基础上，按每超过0.1公里路增加0.2元费用计算。（八）仿真结果与分析1、行程小于1.5公里仿真结果6当行程小于等于1.5公里时，U9的7脚输出1，通过反相器U10A后变为0，这样U12置数端9脚为有效的置数信号0，使U12处于置数状态，在时钟脉冲下降沿作用下，将并行数据输入端的0011（十进制数3）送到计数器输出端，从而使数码显示器显示3元。由于U11、U13的计数使能端ENP、ENT与U9输出端5脚相连，其输出为0，这样ENP=ENT=0，使得U11、U13处于保持状态，于是计费显示器一直显示3元。其仿真结果如图：图七行程小于1.5公里仿真结果图2、行程大于1.5公里仿真结果当行程大于1.5公里时，比较器7485N得到比较结果AB,U9的7端输出为0，通过反相器使得U12的9脚为1，置数无效，U12处于可计数状态，其计数工作过程为：U11输出1001前进位输出为0加在异或门输入端，而开关S10加在异或门输入端的逻辑值为1，这样异或门输出1；当U11为1001时进位输出为1，由于异或U1DCD_HEX_DIG_GREENU2DCD_HEX_DIG_GREENU3DCD_HEX_DIG_GREENGNDV1200Hz5VS1U474LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS2U574LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS3U674LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS4键=空格GNDVCC5VU77485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U87485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U97485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4S5S6U10A74S04DU1174LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1274LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1374LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U14DCD_HEX_DIG_GREENU15DCD_HEX_DIG_GREENU16DCD_HEX_DIG_GREENS7S8S9V2400Hz5VGNDU17A74LS136DS10键=空格GNDVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V7U1DCD_HEX_DIG_GREENU2DCD_HEX_DIG_GREENU3DCD_HEX_DIG_GREENGNDV1200Hz5VS1U474LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS2U574LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS3U674LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VS4键=空格GNDVCC5VU77485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U87485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U97485NA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4S5S6U10A74S04DU1174LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1274LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U1374LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U14DCD_HEX_DIG_GREENU15DCD_HEX_DIG_GREENU16DCD_HEX_DIG_GREENS7S8S9V2400Hz5VGNDU17A74LS136DS10键=空格GNDVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V门输入均为1，因而输出为0，这样使得U12的时钟脉冲端2脚正好得到一个下降沿而计数。另外，U9的5脚输出1，此时与5脚相连的U11、U13的使能端ENP=ENT=1，使U11、U