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1、综合性、设计性实验报告姓名 靳雅麟 学号 11999051姓名 蒋冬梅 学号 11999049专业 计算机科学与技术 班级 2011级1班实验课程名称 出租车计费器设计指导教师 王 晓 微上课时间 2013 年 06月 18 日 一、实验设计方案实验名称：出租车计价器实验时间：2013年06月20日小组合作： 是 否小组成员：靳雅麟 蒋冬梅1、 实验目的：巩固和加深所学模拟电路基础和脉冲与数字电路基础等课程的基本知识，提高综合运用所学知识的能力；。 通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选择及电路安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的工程设计方法；提高动手能力，掌握常用仪器设备的正确使用方法，
2、学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法；。了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路固等。2、 实验设备及材料： 数字电子技术实验箱1台 74ls390 mc14495 74LS00 74LS04 共阴七段显示器 导线等3、 理论依据：自动计费器包括里程计费电路、等候时间计费电路、起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额99.9 元。里程计费电路工作原理：干簧继电器产生的脉冲信号经由74LS00组成的施密特发生器整形得到CP0,CP0送入74LS390 计数器，当计数记满10 个脉冲时，一方由于与非
3、门产生清零脉冲，加到 Rd端使计数器清零，另一方面将基本 R-S 触发的Q 置为1，此时ET=EP=1，使两片74LS160 组成的21 进制计数器（即出租车自动计费器课程设计里程单价计数器开始对标准脉冲计数，（标准脉冲CP1 由时钟电路提供）计满21 个脉冲后，Rd 端得到的清零脉冲而使计数器清零，R-S 触发器的Q1输出为零，计数器停止计数，由于Q1=1，则P2=CP1 使P2 端输出21 个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲计费是 0.1元，称为脉冲当量，P2 输出的脉冲当量送到总费计数器进行计数累加。等候时间计费电路工作原理：等候时间计费电路由等候时间计费器和十分钟单价计数
4、器组成，由三片74LS390 构成600 进制等候时间计数器，对秒脉冲CP2 （来至时钟电路）做计数，当计满一个循环时，也就是等候时间满十分钟，一方面对600 进制计数清零，另一方面将基本R-S 触发器Q2置1，启动由74LS390 构成的十分钟单价计数器工作，它是一个6 进制计数器，计数期间同时将脉冲从P1 输出，在计数器计满十分钟等候单价时R-S 触发器复位为0止计数。等候时间起始信号由手动开关给定。一：计费模块根据出租车计费原理将出租车计费部分由3个计数器来完成分别为 计数器A 完成车费十位。 计数器 B 完成车费个位. 计数器C 完成车费角。二：车费的显示模块由动态扫描电路来完成用专用
5、模块来实现完成数据的输入即动态数据的显示三：总体框图 图2.1 方案一总体框图4、 实验方法步骤及注意事项：实验方法： 分单元模块的进行电路设计，然后把各个模块连接起来组成实验电路。实验步骤: 译码显示模块设计1、译码显示电路的作用：译码显示电路的作用将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来,被人的视觉所接受。本设计的显示器件现用LED管。2、本模块用到的器件有74LS390、四段LED数码管、与非门等。3、译码管电路结构框图 图3.1 译码显示框图4、译码管具体电路电路: 图3.2 译码显示电路5计数器模块设计1、计数器的作用： 就是将 555 产生的信号来记录汽车的路程。可以将高位片的 (BC
6、D 码的权 2)和(BCD 码的权 4)的输出状态送到一与门，与门出来的 信号再送给高位片的清零端作为复位信号。2、计数器模块由555定时器、74ls390计数器、与非门等元器件构成。其原理是用555来记录汽车路程，高位片的 (BCD 码的权 2)和(BCD 码的权 4)的输出状态送到一与门，与门出来的 信号再送给高位片的清零端作为复位信号。3、模块的具体电路 等车时间显示电路模块设计1、 该模块的功能是记录出租车停车的时间。2、 该模块由555，74LS390,Jk 触发器构成，完成每分钟的等候时间的收费。再通过 mc14495 经译码显示。3、 模块框图： 图3.4 等车时间显示框图4、
7、模块具体电路如下：6电路参数的计算及元器件的选择下面就相关电路中的参数计算以及元器件的选择进行说明。译码显示电路元器件选择本模块所选电源为直流电源12V、74LS160计数器、四段LED显示管、与非门。计数模块电路元器件选择由555定时器、74LS160计数器、与非门等元器件构成。直流电源电压选择3V，电阻选择10K和1000K。等车时间显示电路器件选择本模块电路由555定时器、与非门、74LS390、电阻0.5K、电源电压5V、开关一个。特殊器件的介绍RS触发器介绍1：把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器。它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q非。2: RS触
8、发器: 图3.6 RS触发器逻辑图3：RS触发器的功能表： 表3.2 RS触发器功能表SRQQ非0000001101000110100110111100110074LS390计数器介绍 1：74LS390 为可预置的十进制计数器，种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如表 3-1 下表是 74LS160 的主要电器特性 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。 74LS390 的预置是同步的。 当置入控制器/PE 为低电平时， CP 上升沿作用下， 在 输出端 Q0-Q3 与数据输入端 P0-P3 一致。对于 54/74390，当 CP 由低至高跳
9、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 54/74LS390 无此种限制。 74LS390 的计数是同步的，靠 CP 同时加在四个触发器上而实现的。 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 54/74LS390 的 CEP、CET 跳变与 CP 无关。 74LS390 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
10、，在 CP 出现前，即使 CEP、CET、/MR 发生变化，电路的功能 也不受影响。 .3.4 总体模块连接电路 图3.9 总体模块连接图 7电路测试 调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。注意事项： 实验之前一定要仔细阅读实验指导书，熟悉各元器件的功能； 连接电路是要按照设计方案连接电路，避免出现电路连接错误； 一定要确认电路连接无误之后方可接通电源，以防止损坏电路元器件； 8
11、实验数据处理方法：1按图上部电路连接好计数、译码、显示线路，用函数发生器的方波脉冲作为输入信号，调试译码、显示到正常工作。2用555连接好秒信号产生电路，用P4信号驱动上述计数、译码、显示电路，调试、观察秒信号电路工作到正常为止。3秒信号台电路与74LS390构成的计数器相连，产生P5信号，又接入计数、译码显示电路中，调试，观察当显示100个计数脉冲时，等候时间是否为10分钟，直到正常工作为止。4完整连接好图中部电路，再观察译码、显示电路的数字和等候时间P6的关系是否随拨码开关的变化而成比例变化，直到正常工作为止。5安装图下部电路，函数发生器的方波脉冲产生P2信号，将P3直接做为上部电路的输入
12、脉冲，调试、观察显示结果和拨码开关的对应关系，直到正常工作为止。6连接好复位电路，清零后，调整电路，直至正常工作为止。 9参考文献：1 康华光主编电子技术基础模拟部分高等教育出版社，2002 2 康华光主编电子技术基础数字部分高等教育出版社，2002 3 潘松，黄继业.EDA技术与VHDL.北京：清华大学出版社，2007.01 4 齐洪喜，陆颖.VHDL电路设计实用技术北京：清华大学出版社，2004.05 5 刘昌华数字逻辑EDA设计与实践北京：国防工业出版社，2006.18-34.08 6 肖景和主编.555集成电路应用精粹人民邮电出版社，2007.12-23.09 7 陈有卿等编著555时
13、基电路原理与应用机械工业出版社，2006.05 8 陶洪主编数字电路设计与项目实践清华大学出版社，2011.01 9 唐小华、杨怿菲主编数字电路与EDA实践教程科学出版社，2010.08 10 徐绣平主编数字电路与逻辑设计电子工业出版社，2010.07.指导老师对实验设计方案的意见：指导老师签名： 年 月 日 二、实验报告1、实验目的、设备与材料、理论依据、实验方法步骤见实验设方案2、 实验现象、数据及结果 实验现象： 闭合 “启动” 开关时 , 计数器应完成置数功能 , 显示器显示24秒字样 ; 断开“启动”开关时 , 计数器开始进行递减计数。 当 “暂停 / 连续”开关处于 “暂停”位置时 , 控制电路封锁时钟脉冲信号 CP , 计数器暂停计数 , 显示器上保持原来的数不变 ，“暂停 / 连续” 开关处于“连续”位置时 , 计数器继续累计计数。 当计数器计数到零时高位和低位74LS192的八个输出端为低电平，传输到或门组成的选择电路。因为全部为低电平所以或门的最后输出为低电平，于是LED灯、蜂鸣器导通，产生光电报警信号，实验成功。 实验数据：连接各模块电路，组后把各个模块电路组装成本实验电路，闭合，断开不同的开关来实现计数器的不同功能；各个模块分离检查是否连接错误，显示器模块跟8421BCD码递减计数器模块连接起来，显示器上显示“24”字
