基于电子电路出租车计价器仿真设计

一．设计任务与要求

1.用数字集成电路设计出租车计价器控制逻辑电路，指标如下：
1） 显示功能(里程，单价，总价等)；
2） 可预置功能（起步价、单价）；
3） 行车按里程收费；
4） 等候按时间收费，如每10分钟增收1公里的费用；
5） 按下计价键后，汽车运行计费功能，行车时侯时关断；停车侯时计数，运行计费关断；
6） 复位清零功能，按下复位键，显示装置清0（里程与侯时清0，总价显示清0）。
2.
1）强化学生对数电知识掌握，培养学生逻辑思维与数字电路设计能力；
2）由于学生刚接触设计型实验，本设计实验案例可让学生体会整个设计过程，通过对项目设计来激发其学习兴趣。

二．主要器件性能讨论与选择

器件选择：计数器可用74LS160、74LS90等，显示可用译码、驱动、显示三合一器件CL002（7seg-BCD）或共阴、共阳显示组件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。
1.74LS244: 为3态8位缓冲器，一般用作总线驱动器。74LS244没有锁存的功能。地址锁存器就是一个暂存器，它根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。它主要用于三态输出，作为地址驱动器、时钟驱动器、总线驱动器和定向发送器等。
L表示低电平
H表示高电平
X表示不定状态
Z表示高阻态

2.74LS90: 是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。
通过不同的连接方式，74LS90可以实现四种不同的逻辑功能；而且还可借助R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助S9(1)、S9(2)将计数器置9。其具体功能详述如下：
(1)计数脉冲从CP1输入，QA作为输出端，为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP2输入，QDQCQB作为输出端，为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP2和QA相连，计数脉冲由CP1输入，QD、QC、QB、QA作为输出端， 则构成异步8421码十进制加法计数器。
a) 异步清零 当R0(1)、R0(2)均为“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”时，实现异步清零功能，

3. 74ls160: 是十进制计数器,也就是说它只能记十个数,从0000-1001（0-9到9之后再来时钟,就回到0.首先是clk,这是时钟,之后是rco这是输。MR是复位，低电频有效。load是置数信号，当他为低电平时，在始终作用下读入D0到D3。另外D0到D3是置数端，Q0到Q3是输出端
   

4.74LS273:是一种带清除功能的8D触发器， 1D～8D为数据输入端，1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作数据锁存器,地址锁存器。
D0～D7：出入；
Q0~Q7：输出
第一脚WR：主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；

CP（CLK）：触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0_{D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0}D7的数据不变。
5.74LS283:4位二进制超前进位全加器。

三．设计原理与实现方案论证

1.里程计数及显示
在出租车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。
设汽车每走1Km发一个脉冲,里程的计数显示，可用十进制、译码显示。该模块涉及时序电路相关知识，如计数器（74ls60,74ls90等）、译码驱动器、显示器等中规模芯片相关知识。
侯时模块设计类似于里程计数模块，不同的是脉冲信号可由石英晶振经分频后获得。简易的也可用555定时器近似获得，涉及脉冲信号产生相关知识。但在这个实验中使用直接的脉冲信号。
2.加法器模块电路
该模块功能为计价，由两部分组成:

一是里程计价：在起价公里以内（如5公里内），按起步价收费；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“等候”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1公里，数字显示均为十进制数，因此，加法也要以BCD码相加。该模块涉及到加法器74LS283(包括K图化简)、门电路及码制转换相关知识、触发器等时序电路相关知识。
3.里程判别电路
当所设置的起价公里数到时，使触发器翻转。下图为5公里时触发器动作。

里程判别电路输出控制（起步价与起步价之后计费）锁存器（可用74224）的输出，结合里程和侯时脉冲控制74273的clk端，最终控制总价按公里显示,锁存器也可选择74LS175等。

4.秒信号发生器及等待计时电路
秒信号这里用cp信号直接代替。候时计数器每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，这样就组成了600进制计数器。

5.清零复位电路
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

四．完整的电路设计原理图

五．电路调试过程与方法

仿真过程中遇到了很多的问题，在遇到问题后根据除出现的情况按照逻辑真值表进行调整。
1．标号问题：在英文输入状态下按A键输入net=*#即可进行快速标号，十分方便。
2. 元件调整：双击原件即可调整原件参数。如果在运行状态，这个操作会导致总电源的关闭。
3. 接线问题：当且仅当元件、结点不移动的情况下，连线不移动，新接连线会自动调整，可用鼠标移动到线上拖动，若线上出现小方框，说明线太密，不能移动。
4. 器件、结点圈选以后可以整体移动。圈内的器件、结点相对位置不会移动，导线两端均在圈内则不移动，导线两端在圈外亦不移动。
六．设计与调试过程遇到的问题与解决办法
1.由于还未学习555电路，所以在本次设计中将本用555电路的信号发生部分替换成了直接使用的CP信号。
七．实验心得体会与总结
经过多天的努力终于实现了本设计的要求，对各个芯片的功能和原理有了进一步的了解和掌握。虽然在仿真过程中遇到了不少困难，但是这样更加锻炼了我。在这次课程设计中，我在找到错误时，学会分析错误产生的原因，让我更好的了解到芯片每一个引脚所起的作用。这也为以后的电路设计积累了宝贵的经验。这次课程和设计让我学到了很多东西。总之，这次设计不光增强了我的思维能力，更让我学会了分析问题和解决问题的方法。

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