数字电路课程设计出租车计价器

学校代码： 10184

学 号：

数

延 边 大 电 路

课 题 目: 出租车计价器 学生姓名： 学 院：工学院 专 业：电子信息工程 班 级：2008级 指导教师：李明揆

二〇一一年 7月

学

设

字程计 延边大学本科课程设计论文

摘 要

除租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。 而采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现。而采用单片机进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而举的实现。

关键词：出租车计价器 控制；计价器； LED数码管

Abstract

Taximeter is both passengers and drivers of the transaction criteria, it is the taxi industry

an important symbol, a taxi is the most important tools. It relates to the interests of both transactions. Has a good performance regardless of the meter is a vast number of taxi drivers or passengers are very necessary. Therefore, the car meter is also very much a study of value. The use of analog circuits and digital circuit design of the meter as a whole circuit of a larger scale, using the device, a failure rate is high and difficult to debug, the pattern of switching need to use mechanical switches, mechanical switch will cause a long-time contacts Bad, functions not easy to achieve. SCM used for the design, a relatively powerful, with less hardware and appropriate software can easily coordinate with each other to achieve the design requirements, flexibility and strong, can be programmed by software to complete more of the additional Function. Pricing model for the switch, software programming and can easily cite the achievement. Key words: Taximeter ; control ;meter; LED digital tube

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目 录

摘 要 ................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................. I 目 录 ................................................................................................................................... I 引 言 ..................................................................................................................................... 1 第一章 设计任务与要求 ................................................................................................ 1 第二章 使用元件 ............................................................................................................ 2 第三章 计价指标 ............................................................................................................... 2 3．1 计价 .......................................................................................................................... 2 第四章 总体设计方案 ....................................................................................................... 4 4、1里程计数及显示 ....................................................................................................... 4 4、2计价电路 ................................................................................................................... 6 4、3 秒信号发生器及等候计时电路 .............................................................................. 7 4、4 里程计数显示单元 .................................................................................................. 9 4、5清零复位 ................................................................................................................... 9 4．6时间等候计数 ......................................................................................................... 10 第五章 计价电路部分 ..................................................................................................... 10 第六章 总体电路设计 ..................................................................................................... 12 心得体会 ............................................................................................................................. 14 参 考 文 献 ....................................................................................................................... 15 谢 辞 ................................................................................................................................... 15

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引 言

随着社会的进步以及人们生活水平的日益提高都促使交通工具的不断变化，无论是在大城市或是中小城市越来越多的出租车公司不断的出现。出租车的出现方便了人们的生活，对于现在快节奏生活方式的人们来说出租车无疑是最好的交通工具。那么其收费的方式自然而然就被给予关注，比如收费标准以及行驶里程等。

通过设计实际的出租车计价器应用课题，我们也熟悉了单片机系统以及其他硬件操作技术，提高了分析问题和解决问题的能力。

本次报告共分为6章：第一章设计主要任务；第二章介绍使用元件；第三、四章介绍计价指标和总体设计方案；第五、六章介绍计价电路部分和总体电路设计。最后结合实验和个人体会阐述结果并得出相应结论。 在此谢谢老师的悉心教导和同学们的互助！

第一章 设计任务与要求

这个出租计价器的系统的主要功能是：

1.汽车随着行驶里程的增加，计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到5公里时计费数字显示开始从起步价5元增加。到达目底地，便可按显示的数字收费。 2.计时功能，当计程车到达某地需要在那里等候时，只要按一下“计时”键，每等候一定时间，传感器输出脉冲为0.5m/个，计费显示就增加一个该收的等候费用。当汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。 3．每0.5km改变一次显示，且提前显示（只显示钱数）

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第二章 使用元件

NET系列数字电子技术实验系统 直流稳压电源

集成电路：74LS74、74LS83、74LS244、74LS290、4060、 4518 及门电路 显示：CL002

数据开关、按钮、阻容元件若干

第三章 计价指标

3．1 计价

1、按启动键后开始计费。

2、起步价为5元，起步价内行驶里程为5公里。

3、起步价5公里之后，正常行驶速度下每公里1.2元，小于0.1元不计费。 4、起步价5公里之后,当行驶速度等于或者小于120米/分钟时，不再按距离计费改为按时间计费，每10秒0.1元，小于10秒不计费。 5、起步价（5公里）内只按距离计费，不按时间计费。 6、按下客键后，计价器计费停止，显示总计的车费。 7、关闭启动键后，计价器清零，显示全零。

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下图为计程车计价器控制电路整体框图。 计程车计价器控制电路框图:

计价器控制电路 显示 译码 译码显示 译码显示 加法器 里程单价 y 大于基本里程吗？ 清零 Y 等候时间到否？ 候时 里程计数器 ＞＝1 起步价 计程车传感信号 候时起动 图3.1计程车计价器控制电路框图

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如图3.2所示为出租车计价器控制电路框图

等候时间信号等候时间单价（BCD比例乘法器）或门行驶里程信号里程单价（BCD比例乘法器）计数，寄存，译码

图3.2 出租车计价器控制电路框图

第四章 总体设计方案

4、1里程计数及显示

在计程车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。设汽车每走10米发一个脉冲，到1公里时发100个脉冲，所以对里程计数要设计一个模100计数器，如下图所示。

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M=100804020108421Q3Q2Q174LS290-2Q0CP1Q3Q2Q174LS290-1Q0CP1CPCP0R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)CP0R9(1)R9(2)R0(1)R0(2) 图4.1 模100计数器

里程的计数显示，则用十进制计数，译码显示即可，计数器采用74LS290，显示可用译码、驱动，显示三合一器件CL002或共阴、共阳显示组件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。

Q=1，里程到Q=0，里程未到QRdCLR74LS74PRECLKDSdQ3Q2Q1Q0公里计数器74LS290CP(1KM)11 图4.2 里程计数、译码、显示

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图4.3 里程计数电路图

4、2计价电路

该电路由两部分组成，一是里程计价：在起价公里以内（如3公里内），按起步价算；若超过起价公里，则每走一公里，计价器则加上每公里的单价款。二是等候计价；汽车运行时，自动关断计时等待，而当要等候计数时，需要手动按动“等侯”计费开关，进行计时，时间到（如10分钟），则输出1公里的脉冲，相当于里程增加了1公里，数字显示均为十进制数。因此，加法也要以BCD码相加。

一位BCD码相加的电路如图4.4所示，当二位二进制BCD码数字相加超过数值9时，有进位输出。

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进位输出1213U?A1274LS10ABA3C4A2A1A074LS83B3S3B2S2B1S1B0S0COA3A2S3A1S2A074LS83B3S1B2B1S0B0BCD码和数输出进位输入 图4.4 一位8421BCD码加法器

里程判别电路如图4.5所示。当所设置的起价公里数到时，使触发器翻转。图4.5中为3公里时触发器动作。

Q=1，里程到Q=0，里程未到QRdCLR74LS74PRECLKDSdQ3Q2Q1Q0公里计数器74LS290CP(1KM)11 图4.5 里程判别电路

4、3 秒信号发生器及等候计时电路

秒信号可用32768Hz石英晶体振荡经CD4060分频后获得。简易的可用555定时器近似获得。

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我们采用14位同步二进制计数器和振荡器4060，外接石英晶体实现振荡与分频功能，可以输出2Hz的信号，在经过二分频就可以得到1Hz（T=1s）的脉冲信号。 14位同步二进制计数器和振荡器4060由两部分组成，一部分是14级分频器，分频系数为16~16384，从Q4~Q14端输出；另一部分是振荡器电路，通过外接电阻和电容构成RC振荡器，，或外接石英构成晶体振荡器。图如图4.6所示，功能表见表1。由功能表可知，CLR为复位端，高电平时计数器清零，低电平时，执行计数器功能。

输入 输入 计数器功能 CKI CLR ↑ 0 1 ↓ X 0 0 0 0 1 保持 加计数 清除 表 4.1 4060功能表 我们可以用4060的Q4端得到的2Hz的脉冲信号进入有4518构成的二分频器，在输出端Q0上就可以得到1Hz的脉冲信号。功能表如表2。电路如图8所示。 输入 CP CR EN ↑ 0 1 0 0 1 ↓ 0 X X 0 ↑ ↑ 0 0 1 0 ↓ X 1 X 表4.2 4518功能表 侯时计数器每10分钟输出一个脉冲，个位秒计数器为60进制，分计数器为十进制，这就组成了600进制计数器。

输出 功能 加计数 加计数 保持 复位

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Vdd1s信号输出CLRVDDQ4~Q10Q12~Q144060CKOCKO1CR1EN1CP2CR2EN2CPVssCLI32768Hz22pFVssVdd1Q01Q11Q21Q32Q02Q12Q22Q34518 图4.6 4046和4518构成的二分频器

4、4 里程计数显示单元

计程车起动后，每前进10米，发一个脉冲，通过IC19与门（74LS08），输入到IC4CP0端进行计数，IC4、IC5（74LS290）为模100计数器，当计数器计满1Km（100*10），在IC5的Q3输出一个脉冲，使IC6计数，显示器就显示1公里。IC6、IC7、IC8为三位十进制计数器，计程（数）最大范围为999。 计程车计价（程）时，开关K合上（打在位置2上）

4、5清零复位

清零复位后，要使各计数均清0，显示器中仅有单价和起步价显示外，其余均显示为0。

汽车启动后，里程显示开始计数。当汽车等候时，等候时间开始显示。运行计数和等候计数二者不同时计数工作。

计程车计价器总图分别由里程计数单元、侯时计数单元、起步价、单价预置开关、加法器、显示及控制触发器等部分组成。

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4．6时间等候计数

IC3、IC2、IC1为时间等候计数器。当计程车在等候时，司机按一下“侯时”键，IC9被置成1，触发器Q端输出1信号，使4046定时振荡，输出1Hz的脉冲到IC1、IC2、进行60秒计数，IC3为十进制计数器。当计满10分钟，输出一个脉冲，CP10到IC18或门，给里程计数器计数，即等候10分钟，相当于行程1公里。

若等候5分钟时，汽车恢复行驶，这时，汽车运行输出的脉冲，使IC9翻转（Q=0），计时停止而转入计程。这样，二者不会重复计数，实现正确，合理的收费。

第五章 计价电路部分

设计单价按最小单位元计，允许有小数点后一位，即以角计但总价按整元计，最

高价为999元。 所用元件原理说明：

1、74LS244起缓存作用，可将起步价预置直接显示到计价器又能将此信息存储起来。 2、74LS273为八D触发器：当R端为“1”时正常工作，当脉冲信号输入（行程超过1km，或等待时间超过600s时），芯片工作将D处信号输入，通过触发器作用Q的n+1次方为D，将信号从Q端输入。

3、与门：在计价器中十位的七段数码管中引出的与门实现当位到达九时再从BCD码加法器中再输入一个信号时即到达1010时从与门输出信号“1”。

4、一位BCD码加法器：可将小数点后按角计的部分累加，到满一元后从CO端向二位BCD码加法器的C1端输入进位 从而实现总价而不出现“角”。又满足单位中对角的累加实现总价的合理性。

5、2位BCD码加法计数器：从八D触发器输出的信号引入BCD码加法器的A端，从里程单价预制的信息输入B端通过BCD码加法器作用将两者的BCD码相加，从S端输出，并将其引入计价器上与原来的数字相加而显示总价。 C1端为接受低位相高位的进位端。如图5.1：

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C01213U?A1274LS10ABA3C4A2A1A074LS83B3S3B2S2B1S1B0S0COA3A2S3A1S2A074LS83B3S1B2B1S0B0C0BCD码和数输出1213U?A1274LS10ABA3C4A2A1A074LS83B3S3B2S2B1S1B0S0COC0A3A2S3A1S2A074LS83B3S1B2B1S0B0C0BCD码和数输出 图5.1 两位BCD码加法器电路图

6、74LS290：74LS290为10进制计数器，当其R0=R1=R2=R1=0时实现其功能。此时将与门输出端所有的信号输入其CP脉冲端，使之每米一个脉冲就在其输出端变化一位，并将其输出端引入七段数码管，从而实现最高价位999的 功能。 7、复位、秒信号、侯时信号

复位按钮按下后，所有计数器、寄存器清0，里程计价显示时全为0。而当复位按钮抬起后，计价器则显示起步价数值（里程单价显示不受复位信号控制）。 侯时“键”按下，IC9的Q=1，脉冲秒信号产生，使计时电计数。

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脉冲秒信号由4046定时电路产生。

第六章 总体电路设计

出租车计价器分别由里程计数单元，候时计数单元，起步价，单价预置开关，加法器，显示及控制触发器等部分组成，如图6.1

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1234C11位BCD码加法器B0B1B2B3C0A0A1A2A39753S0S1S2ENS3S41234S5S6S7B0B1B2B3B4B5B6B7A0A1A2A3A4A5A6A712341816141297532位BCD码加法器246181131517A1A2A3A4B1B2B3B474LS2731234EN3478131417181D2D3D4D5D6D7D8DCLKCLRQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0D3Q3Q2D2Q1Q0D1CP1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4D0R21里程单价预制开关5V5Q62461813131517A1A2A3A4B1B2B3B41Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y411C118161412107CP18459VCC运行10米产生脉冲IC92R9(2)R9(1)3114Q5V56K1QPRE4CLRQ1DCLK1232IC193110CP1CP1R0(2)R0(1)R9(2)R9(1)IC1108459CP0GND8459131231CP17Q0Q1Q2Q3VCCCP0GND1077R0(2)R0(1)R9(2)R9(1)131231IC6VCC14Q0Q1Q2Q3CP0GNDCP1CP1CP0GNDIC4VCC123412348459R9(2)R9(1)Q0Q1Q2Q3VCCR0(2)R0(1)R9(2)R9(1)141312318459Q0Q1Q2Q3CP0GNDVCC12348459Q0Q1Q2Q3107R0(2)R0(1)13123114107R0(2)R0(1)R9(2)R9(1)131231Q14IC7IC2Vss101414107CP1VCCIC5IC8VCC14R9(2)R9(1)31R0(2)R0(1)R9(2)R9(1)1312Vdd31CLRR9(2)R9(1)318459Q0Q1Q2Q3VCCVdd145V5VIC3145V图6.1 出租车总电路图

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8459Q0Q1Q2Q3CP1R0(2)R0(1)CP0GND1312CKI8459CP0GND7Q0Q1Q2Q310CP1CP0GNDR0(2)R0(1)13127CLRPREQ0Q1Q2Q3CP0GNDR0(2)R0(1)1312起步价预置14里程单价预制开关D2CLK3dcbadcbadcbadcbadcbadcbadcbadcba12345VVss2CP2EN2CR1CP1Q0Vdd1EN1CR1210CKO911 延边大学本科课程设计论文

心得体会

“数字电路课程设计”是电子技术课程的实践性教学环节，是对我学习电子技术的综合性训练。以前根本就没有这样的课,所以我非常珍惜这次做课程设计的机会. 我做的是出租车计价器的设计，然而，要完成一个课题的设计要涉及到许多方面的知识。通过上网查询和查阅相关书籍资料，让我知道了大量关于出租车计价器设计的知识，同时又重新将从前学过的知识复习了一遍，做到对各个集成块的引脚功能和工作原理都很清晰。从而让我更深一步掌握了时序逻辑电路的功能，学会了做课程设计的一般步骤。

首先我制定出自己的设计方案，其次详细设计每一部分的电路，最后再根据原理方框图连接电路。这不仅培养了我独立分析和解决实际问题的能力，同时也为以后的电路设计打好了基础。

在这次的设计中，让我认识到自己在学习理论知识中的不足。特别是555定时器那块知识，我学的不太好，李明奎老师教我们的数字电路，他讲的很好，我真后悔没下大功夫学。所以在以后的学习中我会吸取这次的教训，认真对待每一个知识点,脚踏实地的去学习,多向老师和同学请教.在此次设计中我非常感谢李老师,李老师及其它给予我帮助的老师,我的设计中一定存在很多不足之处，还望各位老师予以指正，提出修改的建议！

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参 考 文 献

[1] 曹汉房编著.数字技术教程.北京:电子工业出版社,1995 [2] 丁康源编著.数字集成电子技术教程.北京:高等教育出版社,1993 [3] 康华光·电子技术基础（数字部分）·高等教育出版社2000

[4] 张风言编著.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1998

[5] Cheung K M. More on the decoder error probability for Reed-solomon codes[J]. IEEE Tran Information Theory.1989，35（12）：1

[6] 电子工程手册编委会等编.中外集成电路简明速查手册-TTL,CMOS.北京:电子工业出版社,1991

[7] Steven， Roman. Coding and Information Theory[M]. Springer- Verlag， 1991：89～90

[8] 周常森，《电子电路计算机仿真技术》，山东科技出版社 [9] 姚福安，《电子电路设计与实践》，山东科学技术出版社，2002

[10] 楼然苗，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：北京航天航空出版社.2006，5

谢 辞

在本次论文完成之际，谨向我的课程设计论文指导老师李明奎致予衷心的谢意。 本次课程设计的设计过程中得到了李老师的支持和悉心的教导，在设计论文修改阶段李老师非常认真负责地给予关心和指导，多次给出了修改意见。再此，对给予我关心和帮助的老师和同学们表示深深的感谢，祝福你们！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uze7.html