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1、信息科学与工程学院课程设计报告课题名称: 出租汽车里程计价表 专业班级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2013年7月目录第1章 绪论.41.1 出租汽车里程计价表的设计意义.41.2 Multisim软件的概述.51.3 设计方案论证.71.4 总体设计方案方案.7第2章 出租汽车里程计价表核心器件.82.1 555集成定时器.82.2 74LS160基本工作原理.9第3章 设计各单元电路.113.1 设计思路.113.2 各单元电路的设计.11第4章 系统设计与分析.14第5章 课程设计总结.15参考文献.16附录 1.17附录2.18摘 要本设计是以555定时器为核心,以74160智
2、能芯片为外设的出租车计价器的系统设计，该系统满足集计程、计时、计费等多种计量功能为一体的出租车计价器的实用要求。设计电路由等候时钟信号电路，行驶里程电路，单价调整电路和总金额显示电路组成。测控74160芯片通过555定时器产生脉冲信号进行里程计算,里程计费,利用外部脉冲信号产生标准时钟信号,以计算等待时间,等待费用。以Electronics Workbench (EWB)软件作为开发平台,采用图形方式创建电路、构造电路、调用元器件和测试仪器，该工作平台可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。555定时器和74160芯片的模块化的设
3、计为系统功能的扩展提供了空间和便利。关键词：Multisim软件；计费系统；555定时器芯片；74160芯片第1章 绪论1.1 出租汽车里程计价表的设计意义出租车是现代人类的重要交通工具，而出租车的计费系统的安全性和先进性是人们普遍关心的问题，要求计费器性能稳定，计费准确，以及预防司机作弊行为等等都关系到乘客的切身利益。因此，设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有重要的意义。随着电子技术的发展,出租车计价器技术也在不断进步和提高,国内出租车计价器已经经历了四个阶段的发展,从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电子式即用电子线路代替部分机械元器件的出租车计价器,再从集成电路式到目前的555定
4、时器系统设计的出租车计价器。 设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。设计指标：1 不同情况具有不同的收费标准。白天、晚上、途中等待（10min 开始收费）。2 能进行手动
5、修改单价。3 具有数据的复位功能。4 白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关，单价的调整，单价输出2位，路程输出2位，总金额输出3位。5 按键：启动计时开关，数据复位（清零）。白天/晚上转换。1.2 Multisim软件的概述电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，“虚拟电子工作平台”（Electronics Workbench），简称EWB。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用
6、真实仪器测试电路，既解决了购买大量元器件和高档仪器的难处，又避免了仪器损坏等不利因素。同时在该软件下调试所得结果电路可以和tango、protel和orcad等印制电路设计软件共享，生成印制电路，自动排出印制电路版，从而大大加快了产品开发速度，提高工作效率。而且该软件直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于电子类课程课堂和实验教学环节，是一种非常好的电子技术实训工具。它具有这样一些特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示
7、测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。3.2 EWB的仿真方法 一、仿真环境的设定 用户在对电路进行仿真之前，要先对仿真分析环境进行设定。在菜单栏上依次选取ANALYSIS、ANALYSISOPTION，则弹出ANALYSISOPTION对话框，用户可对其中的仿真环境参数进行设定，如环境温度，绝对电流误差等。二、对绘制好的电路进行仿真在上
8、述步骤完成后，按下启动按钮即可进行电路仿真。此时用户可以对电路的工作进行各种分析，如付里叶分析，噪声分析等等，用鼠标双击电路中的仪器可以打开仪器面板，通过改变面板上的参数来改变电路输入状态或查看电路仿真结果，如改变信号发生器的输出波形、幅度和频率等来改变电路的输入状态，用户也可以查看它的仿真结果，如查看万用表上的指示值，查看示波器上的波形等。 EWB中的仪器是非常直观的，其仪器面板几乎和我们平时所用的仪器一样，用户会发觉这些仪器比实际使用中的那些仪器还要好用，比如示波器，它不仅无需进行同步调整，而且它还有波形记忆功能，用户可以随时查看仿真过程中任一时该的输出波形。EWB的工具栏上的按钮是用来作
9、分析用的，当电路中有使用到如示波器或扫频仪等仪器时，按下该按钮就会弹出如下图所示的ANALYSIS GRAPHS窗口，用户可以清楚地看到电路中的波形状态。当仿真时间很长时，整个仿真过程的波形会都存在屏幕上，此时波形可能看不清楚，但用户可以用鼠标从该屏幕上拉出一小块窗口，则选定区域就会放大到整个窗口。三、仿真时出错的处理 当电路有问题时，EWB仿真过程中会产生出错信息，并出现在ANALYSIS GRAPHS窗口上，用户可从其出错信息中找到出错原因和故障所在，再修改电路或参数，改完后再进行仿真，真到正确为止。用户也可以在仿真的同时对电路参数进行修改，此时电路的状态和输出波形也会动态随之更改。 1.
10、3 设计方案论证方案一：采用单片机控制单片机具有较强的计算功能，单片机丰富的IO端口再加上单片机控制的灵活性，实现里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能，而且能在很大的程度上扩展功能。方案二：采用数字电路控制。等候时间信号由定时器组成。计数器记录输出脉冲的个数，通过调整单价，可以实现不同的收费标准；传感器件输出脉冲信号。方案三：采用VHDL编程。用FPGA/CPLD制作成自动计费器的专用集成电路芯片ASIC，加上少数外围电子原件，即能实现实验要求。1.4 总体设计方案方案根据课题设计要求，只能使用方案二，即利用数字电路设计本次实验，数字电路控制
11、框图见图1.1。等候时间信号行驶里程信号等候时间单价里程单价白天标准晚上标准总金额显示行驶里程显示单价显示与调整图1.1数字电路控制框图第2章 出租汽车里程计价表核心器件2.1 555集成定时器555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外
12、接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。表2.1为555定时器功能表。周期计算公式表2.1 555定时器功能表阈值输入端6触发输入端2复位端4输出端 3放电管T端700导通输入输出2/3Vcc2/3Vcc
