電氣工程學院課程設計報告-PAGE4-出租車自動計費器一、總體方案的選擇1.擬定系統方案框圖：汽車在行駛時，里程傳感器將里程數轉換成與之成正比的脈沖個數，然后由計數譯碼電路變成收費金額。里程傳感器由磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧管重合一次，即輸出一個脈沖信號，則10個脈沖/公里（設為P3）。里程單價（設2.1元/公里）可由兩位（B2=2、B1=1）BCD撥碼開關設置，經比例乘法器（如J690）后將里程計費變換成脈沖數P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，則P1為21個脈沖，即脈沖當量為0.1元/脈沖。同理，等車計費也可以轉換成脈沖當量，這需要由脈沖發生器產生10個脈沖/10分鐘（設為P4），如果等車單價為0.6元/10分鐘（置B4=0、B3=6），經比例乘法器后將等車計費變換成脈沖數P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，則P2為6個脈沖，即得到相同的脈沖當量為0.1元/脈沖。同理，起步價（設3元）也可以轉換成脈沖數（P0=單價/當量=5/0.1=50個脈沖)或者將P0作為計數器的預置信號（框圖所示）。最后行車費用轉換成脈沖總數P=P0+P1+P2，其結果用譯碼顯示器顯示。圖1：出租車自動計費器方案一框圖MultiSim設計出租車計價器控制電路。整個自動控制系統由四個主要電路構成：里程計數及顯示、計價電路、基本里程判別電路、555秒信號發生器及等候計時電路和清零復位電路。以MultiSim7軟件作為開發平臺,采用圖形方式創建電路、構造電路、調用元器件和測試儀器，該工作平臺可以對電子元器件進行一定程度的非線性仿真，不僅測試儀器的圖形與實物相似，而且測試結果與實際調試基本相似。該設計不僅僅實現了顯示計程車計費的功能，其多功能表現在它可以顯示計程車累計走的總路程和里程單價。計數器或非門+非門180進制脈沖源計數器或非門+非門180進制脈沖源行車計費或非門+非門控制開關控制開關譯碼器譯碼器15進制脈沖源等候時間15進制脈沖源等候時間數碼管數碼管800進制脈沖源起800進制脈沖源起步價控制開關二、單元電路的設計1．脈沖電路設計根據實際情況大約估計出租車60公里/小時，即0.06秒/米，由于每10米一個脈沖，行程里程及起步電路則是60毫秒/脈沖。而等候電路為6秒/脈沖。實現此電路我用555多諧振蕩器構成。為了減少實驗測量時間，我把脈沖周期都縮小了1000倍，即0.06毫秒/脈沖和6毫秒/脈沖。設計電路圖及仿真波形圖如下：圖3：0.06毫秒555多諧振蕩脈沖電路圖4：0.06毫秒脈沖波形圖圖5：6毫秒555多諧振蕩脈沖電路圖6：6毫秒脈沖波形圖2.里程計數及計價電路（1）行車里程計費行車里程計費的電路將汽車行駛的里程數轉換成與之成正比的脈沖個數，然后由計數譯碼電路變成收費金額，在出租車轉軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號”。若每前進10米發一個脈沖到一公里，則輸出100個脈沖，需要有一個脈沖發生器產生與等候時間成正比的脈沖信號，然后選用BCD碼乘法器將里程脈沖數乘以每公里的單價比例系數，由于器件有限，所以此部分通過預算直接將計費電路的里程計費變換為脈沖個數。由于單價為1.5元/公里，則可以用150脈沖代替，，即一個脈沖當量為0.01元/脈沖。0.06豪秒脈沖驅動150進制計數器表示圖7：0.06豪秒脈沖驅動150進制計數器（2）等候里程計費與里程計費一樣，需要把等候時間變成脈沖個數，且每個脈沖所表示的金額（當量）應與里程計費等值，即0.01元/脈沖。也需要有一個脈沖發生器產生與等候時間成正比的脈沖信號。此過程計費為1元/10分鐘，即0.1元/分鐘，所以可以用10個脈沖代替起價計費。所以等候時間用10進制計數器表示。如下圖8所示：（3）起步價計費此電路也按當量將起步價轉換成脈沖個數，由于起步價為6元，所以用600個脈沖代替，即用600進制計數器表示。如下圖9所示：圖8：6豪秒脈沖驅動10進制計數器圖9：0.06豪秒脈沖驅動600進制計數器3.總的費用顯示電路設計：總的費用顯示用0000—9999一萬進制表示，最高費用為999.9元。經測試仿真滿足要求，其電路如下圖所示：圖10：總的費用顯示電路三、總電路圖 圖11：總電路圖表1元器件明細表元器件名稱數量備注555定時器2構成脈沖電路192計數器11十進制計數器Spst單擲開關2控制起價電路Spdt雙擲開關1控制行程里程、等候時間電路或門2控制總電路電容42個0.1uf2個0.01uf電源電壓vcc15顯示器譯碼器11顯示數字電阻42個290ohm2個28.8kohm滑動變阻器12ohm與非門2控制總電路四、仿真與電路調試1.利用軟件仿真利用EDA軟件MultiSim10對所需設計的電路進行仿真，仿真結果如下：（1）等待計費仿真：圖12：等待計費仿真圖（2）起步計費仿真:圖13：起步計費仿真（3）超過起步價行車計費圖14：超過起步價行車計費2.實驗室調試在利用MultiSim10實現仿真后，我和組員到實驗室進行調試，在調試過程中發現軟件與實際接線還是有區別的，比如：在軟件上74LS192的4號管腳必須接高電平芯片才能工作，而在實驗室做調試是，4號管腳懸空即可，無需接高電平。還有在調試時發現150進制計數器在從000計數到149時不能自動清零，經過同組員的共同檢查和討論，發現74LS192的14號管腳清零端沒有接高電平，在接上高電平后計數器才正常工作，繼而完成調試！在這次調試過程中我發現，理論和實際還是有區別的，只有掌握扎實的理論值，才能在實踐中善于發現問題和解決問題。這次調試提高了我理論聯系實際，善于思考和敢于實踐的能力！五、小結通過本次設計，我通過下載和學習教程，查資料，做練習系統的自學了MultiSim10軟件。在對MultiSim10軟件的運用有了一定的熟練程度后，我才開始著手本次設計。在設計過程認真查閱相關的知識，極大地拓寬了我的知識面,我感到收獲不小。從開始熟悉這些知識到對整體設計的了解，再從概要設計、詳細設計到利用軟件繪制原理圖，以及最后的調試，整個過程感覺很充實。雖然遇到了不少困難，但當我通過自己查資料，與同學互討論，而設計出解決方案并成功實現時，那種成就感和滿足感足以忘卻所有的辛苦。但是由于自己知識的不足，所以該設計還有許多不盡如人意的地方，可能在實際應用中有些功能不到位。由于我的知識淺薄，經驗不足及閱歷頗淺，因此，該設計還存有一些不足，比如功能過少，計價有限等問題，我會在工作的使用過程中，根據工作的具體要求不斷的修改，完善，爭取使該系統慢慢趨向完美。經過這段時間的課程設計，確實學到了不少的東西，同時也深感自己知識的欠缺。在以后的學習工作中，一定要繼續堅持不段地學習新興的專業知識及相關的非專業知識，只有這樣才能緊跟時代的潮流。方案一：將汽車行駛里程轉換成與之成正比的脈沖個數，然后用計數器譯碼芯片電路轉換成顯示的收費金額。例如設置每公里產生10個脈沖信號，將之記為，里程單價每公里1.6元可以用兩位（=1，=6）BCD撥碼開關設置。經過比例乘法器計算后，把里程的計費數轉換成脈沖的個數=（1+0.1）。因為=10，所以P1為16個脈沖，也就是說每個脈沖信號代表0.1元。相應地，等候停車計費可以用同樣的方法將之轉換成脈沖信號。此時則需要用脈沖發生器在10分鐘產生10個脈沖信號，如果等待時間單價為0.6元/10分鐘（將置為0，置為6），經過比例乘法器把等