数电课程设计-出租车自动计费器.doc
电气工程学院课程设计报告
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出租车自动计费器
一、总体方案的选择
1.拟定系统方案框图：
汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上，每行驶100米，磁铁与干簧管重合一次，即输出一个脉冲信号，则10个脉冲/公里（设为P3）。里程单价（设2.1元/公里）可由两位（B2=2、B1=1）BCD拨码开关设置，经比例乘法器（如J690）后将里程计费变换成脉冲数P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，则P1为21个脉冲，即脉冲当量为0.1元/脉冲。
同理，等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要由脉冲发生器产生10个脉冲/10分钟（设为P4），如果等车单价为0.6元/10分钟（置B4=0、B3=6），经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，则P2为6个脉冲，即得到相同的脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，起步价（设3元）也可以转换成脉冲数（P0=单价/当量=5/0.1=50个脉冲)或者将P0作为计数器的预置信号（框图所示）。最后行车费用转换成脉冲总数P=P0+P1+P2，其结果用译码显示器显示。
图1：出租车自动计费器方案一框图
MultiSim设计出租车计价器控制电路。整个自动控制系统由四个主要电路构成：里程计数及显示、计价电路、基本里程判别电路、555秒信号发生器及等候计时电路和清零复位电路。以MultiSim7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。该设计不仅仅实现了显示计程车计费的功能，其多功能表现在它可以显示计程车累计走的总路程和里程单价。
计数器或非门+非门180进制脉冲源
计数器
或非门+非门
180进制脉冲源
行车计费
或非门+非门
控制开关
控制开关
译码器
译码器
15进制脉冲源等候时间
15进制脉冲源
等候时间
数码管
数码管
800进制脉冲源起
800进制脉冲源
起步价
控制开关
二、单元电路的设计
1．脉冲电路设计
根据实际情况大约估计出租车60公里/小时，即0.06秒/米，由于每10米一个脉冲，行程里程及起步电路则是60毫秒/脉冲。而等候电路为6秒/脉冲。实现此电路我用555多谐振荡器构成。为了减少实验测量时间，我把脉冲周期都缩小了1000倍，即0.06毫秒/脉冲和6毫秒/脉冲。设计电路图及仿真波形图如下：
图3：0.06毫秒555多谐振荡脉冲电路
图4：0.06毫秒脉冲波形图
图5：6毫秒555多谐振荡脉冲电路
图6：6毫秒脉冲波形图
2.里程计数及计价电路
（1）行车里程计费
行车里程计费的电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额，在出租车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。若每前进10米发一个脉冲到一公里，则输出100个脉冲，需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号，然后选用BCD码乘法器将里程脉冲数乘以每公里的单价比例系数，由于器件有限，所以此部分通过预算直接将计费电路的里程计费变换为脉冲个数。由于单价为1.5元/公里，则可以用150脉冲代替，，即一个脉冲当量为0.01元/脉冲。0.06豪秒脉冲驱动150进制计数器表示
图7：0.06豪秒脉冲驱动150进制计数器
（2）等候里程计费
与里程计费一样，需要把等候时间变成脉冲个数，且每个脉冲所表示的金额（当量）应与里程计费等值，即0.01元/脉冲。也需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号。此过程计费为1元/10分钟，即0.1元/分钟，所以可以用10个脉冲代替起价计费。所以等候时间用10进制计数器表示。如下图8所示：
（3）起步价计费
此电路也按当量将起步价转换成脉冲个数，由于起步价为6元，所以用600个脉冲代替，即用600进制计数器表示。如下图9所示：
图8：6豪秒脉冲驱动10进制计数器
图9：0.06豪秒脉冲驱动600进制计数器
3.总的费用显示电路设计：
总的费用显示用0000—9999一万进制表示，最高费用为999.9元。经测试仿真满足要求，其电路如下图所示：
图10：总的费用显示电路
三、总电路图
图11：总电路图
表1元器件明细表
元器件名称
数量
备注
555定时器
2
构成脉冲电路
192计数器
11
十进制计数器
Spst单掷开关
2
控制起价电路
Spdt双掷开关
1
控制行程里程、等候时间电路
或门
2
控制总电路
电容
4
2个0.1uf2个0.01uf
电源电压vcc
1
5
显示器