出租车自动计费器课程设计报告

出租车自动计费器

一、 设计任务与要求

出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动显示用车费用的数字仪表。仪表根据用车起价、行车里程两项求得用车的总费用，通过数码自动显示。

1. 设计一个自动计费器，具有行车里程计费，起价等部分。用四位数码管显示总金额，最大金额是99.99。

2. 行车起价为8.00元，超过5公里为1.6元/公里(60公里每小时)

二、总体框图 行车里程 起价 脉冲源 160进制计数 脉冲源 800进制计数器 10000进制计数器 显示器 模块功能与设计思路：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，在出租车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。脉冲源为电路提供的脉冲的周期与行车里程正比。起价部分电路通过脉冲源加在八百进制计数器上，在800个脉冲之前显示器一直显示0800，当八百进制计数器显示799时通过门电路控制使其停止计数（此时到达五公里）。然后160进制计数有效，每计一个数，10000进制计数器也计一个数，显示器的数值加一。

三、器件选择与功能简介

元器件名称 数量 备注 555定时器 1 构成脉冲电路 74LS190 8 十进制计数器 74LS191 1 十六进制计数器 单刀单掷开关 1 控制总电路 单刀双掷开关 1 控制10000进制的置数端 非门 1 构成八百进制计数器 或门 2 控制八百进制计数器停在799的位置 七输入与门 1 当799时输出高电平，八百进制计数器不再计数 四位数码显示器 9 显示数字 电阻 2 1个367ohm 1个4、7kohm 电容 1 1个100uf 1个1 uf 电源电压vcc 1 5v 二输入与门 1 控制800进制计数器到达799时，10000进制计数器开始计数 74LS190逻辑符号 74LS191逻辑符号 U14~CTEN~RCO135~U/D11~LOAD1214CLKMAX/MIN15A1B10C9DQA3QB2QC6QD7U14~CTEN~RCO135~U/D11~LOAD1214CLKMAX/MIN15A1B10C9DQA3QB2QC6QD7

74ls190外接引线排列 74ls191外接引线排列

74LS190N74LS191N

74ls190时序图 74ls191

74ls190内部原理图 74ls191

时序图

内部原理图

74LS190是可预置数同步可逆加减十进制计数器，符号如图所示，它具有异

步置数端LOAD，加减控制端D/U和计数控制端CTEN，为方便级联，设置了两个级联输出端RCO和MAX/MIN.;当加减控制端等于1时减计数，否则为加计数；当异步置数端等于0时置数，当计数控制段为1时禁止计数，为0时，四个触发器将在时钟上升沿开始计数；当计数器加计数，计数值为9或减计数，计数值为0时，MAX/MIN端输出与时钟周期相同的正脉冲，而RCO产生一个宽度为时钟低电平宽度的低电平，74LS191为四位二进制即十六进制同步加法计数器，其功能表与74LS190相同，如图所示

输入 CTEN X O O LOAD O 1 1 D / U X O 1 D C B A d c b a CP X 输出 异步预置 加计数 减计数 1

555定时器

1 X X 保持 图.74LS190、191功能表 555 芯片是定时器,，是一种将数字功能和模拟功能集为一体的中规模集成电路。

（1） 555定时器的结构

各种555定时器的电路结构大同小异，它由比较器C1和C2、基本触发和输出级三个部分组成，外部共有8根引脚，其内部原理图及逻辑符号如图1所示。

555定时器逻辑符号 555定时器内部原理图 各种555定时器管脚的名称和功能如下： 1脚为接地端，也是芯片的公共端。 2脚为C2比较器的信号输入端Vl2 又称为触发端。它们输入的信号可

以是数字信号也可以是模拟信号，分别与比较器所设置的参考电压进行比较便于控制输出状态。 3脚为信号输出端VO

4脚为直接复位端RD。只要在此输入低电平，输出端立即被置为低电平，不受其他输入状态的影响。正常工作是接高电平可直接接到电源上。

5脚为控制电压输入端Vco。如果Vco端没有外加电压时两个比较器的参考电压，由电源电压经过三个等值电阻分压提供。

6脚为C1比较器的信号输入端Vl1又称阈值段TH；2脚为C2比较器的信号输入端Vl2又称为触发端。它们输入的信号可以是数字信号也可以是模拟信号，分别与比较器所设置的参考电压进行比较便于控制输出状态。

。7脚为放电端VO如果经过一个足够大的电阻街道电源上那么放电端可获得一个与输出端相一致的电平。 8脚为电源端VCC。

（2）. 555定时器的功能

由上图3可得555定时器的功能表如表1

表1 555定时器的功能表 输入 各级输出 T1状态 输出VO 低电平 低电平 高电平 高电平 不变 RD Vl1 VL2 VC1 VC2 触发器输出Qn1 T1状态 导通 0     0 1 (2)V 3CC10 (VCC) 31 0 导通 1 (2)V 3CC2)VCC 310 (VCC) 311 (VCC) 30 1 截止 1 (0 0 截止 1 (2)VCC 311 (VCC) 31 Q 不变

1、 若RD=0，不管其它输入如何输出端都为低电平。

2 、若RD=1，当Vl1>(

21)VCC且VL2>(VCC)时，比较器C1输出为0，C2输出33为1即VC1=0，VC2=1，基本RS触发器状态Q置成0，输出Vo为低电平；同时放电管T1导通。 3、若RD=1，当Vl1>(

21)VCC且VL2<(VCC)时，比较器C1、C2输出都为 33即VC1=VC2=0，基本RS触发器状态Q=Q=1，输出低Q端为高电平，VO也输出为

没有放电回路。 高电平，同时放电管T1截止，放电端VO4 .若RD=1，当Vl1<(

21)VCC且VL2<(VCC)时, 比较器C1输出为1，C2输出为330，即VC1=1，VC2=0，基本RS触发器状态Q置成高电平，VO也输出为高电平，

没有放电回路。 同时放电管T1截止，放电端VO5若RD=1，当Vl1<(

21)VCC且VL2>(VCC)时，比较器C1、C2输出都为1, 即33VC1=VC2=1, 基本RS触发器状态Q保持不变，VO和放电管T1状态保持不变。 74LS04(或门)

U2B74LS04D

输入 A 0 1 输出 Y 1 0

74LS04逻辑符号

74LS08（与门）

U1A&74LS08D非门逻辑功能表输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1

输出 Y 0 0 0 1 74LS08逻辑符号

与门逻辑功能表 74LS32(或门)

输入 U3A>=174LS32D

74LS32逻辑符号

74LS32管脚图 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Y 0 1 1 1

四、功能模块

（1）行车里程计费

或门逻辑功能表 将计费电路的里程计费变换为脉冲个数。由于单价为1.6元/公里，则可以用160 脉冲代替，即一个脉冲当量为0.01元 起价计费

此电路也按当量将起步价转换成脉冲个数，由于起步价为8元，所以用800个脉冲代替。

（2）脉冲电路设计

根据实际情况大约估计出租车60公里/小时，那么就是1公里/60秒，那么就是160脉冲/60秒，起步计费就是在5公里内收费8元，即5公里/800脉冲，也是160脉冲/60秒，那么周期都为375毫秒，实现此电路我用555多谐振荡器构成。

如下图为555多谐振荡器构成图，脉冲周期公式为T=(R1+2R2)C2ln2，其中R1 为

4.7kohm，R2为367ohm，C2为100uF。

（3）计数器的设计

行车里程需要160进制计数器，起步价需要800进制计数器，总的我用10000 进制计数器去计数。所设计的电路图为：

160进制计数器 ：这个计数器是在超过五公里之后也就是在八百个脉冲以后，计数有效，每来一个脉冲，计数器加1，对应的10000进制计数器也加1。

800进制计数器:74LS190是异步预置的十进制计数器，在最高位加一个非门反馈到load端，这样就构成了800进制计数器。这个计数器是在开关打开之后，开始计数，从000到799，在到达799时停止计数（此部分用七输入的与门和或门控制）

10000进制计数器：当单刀双掷开关接高电平时置数端无效开始显示0000，当单刀双掷开关接低电平时置数端有效显示0800.（在总体电路中将单刀双掷开关的接地端接在七输入与门的输出端，在八百进制计数器未到达799时，此输出端为低电平，置数端有效，则显示0800）

五、总体设计电路图

原理图说明：最左端为脉冲源，周期为375毫秒，通过开关分别与左上端的160进制计数器和中间的八百进制计数器相连（两个计数器所需要的脉冲频率一样），脉冲源与八百进计数器通过一个或门相连，当单刀单掷开关闭合后八百进制计数器开始计数，直到计数到799时，通过七输入的与门反馈回去并与脉冲源通过或门相连，此时七输入与门的输出端为高电平，此时八百进制的计数器不再计数，停留在799的状态。脉冲源和七输入与门的输出端通过与门输出接在10000进制的脉冲输入端，当未达到八百进制计数器未达到799 时,七输入的与门的输出端输出为低电平，此时脉冲不能传 到10000进制计数器 的脉冲输入端，当八百进制计数器达到799时此时脉冲开始传到10000进制计数器的脉冲输入端这时160进制计数器计一个数，10000进制计数器也计一个数。最右面的为10000进制的计数器，第二个74LS190（从上向下数）的LOAD端接在一个单刀双掷开关上，单刀双掷开关的一端接Vcc，另一端接在七输入与门的输出端，当开关掷在高电平时置数端无效，显示器显示0000，当开关接在另一端时，七输入与门的输出端为低电平时(即800进制计数器未达到799时)，置数端有效，显示器显示0800，七输入与门的输出端为高电平时（即800进制计数器在799的状态时）置数端无效，10000进制计数器开始计数。

总体来说，在单刀单掷开关闭合后八百进制计数器开始计数，单刀双掷开关接在下端时，显示器显示0800（八百进制计数器未达到799的状态），当八百进制计数器达到799的状态后，来一个脉冲，10000进制计数器就记一次数，显示器显示加1。

单刀单掷开关未闭合，单刀双掷开关接Vcc时显示器显示0000：

单刀单掷开关闭合，单刀双掷开关不接Vcc时，在八百进制计数器未达到799时显示器显示0800：

单刀单掷开关闭合，单刀双掷开关不接Vcc时在八百进制计数器达到799的状态后：