基于Multisim的出租车计费器仿真研究

班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 成 绩：

通信工程

评 语： 电子设计与制作实习报告

一、 实习目的

此次电子设计实习主要为大学四年的专业课起承接作用，完成此次设计有三部分目的。首先对大学两年来所学的有关电子设计方面专业课进行巩固，将所学的理论知识应用到实践中来，理论联系实际，进一步加深对已学相关专业知识的认识。其次，通过此次电子设计，熟悉并掌握电子设计电路的一般设计方法，熟悉电子元器件的表示、参数及封装样式。在设计出租车里程计价表电路过程中，进一步系统地掌握相关专业知识及元件作用，学习利用相关软件进行电子线路的调试，掌握电子电路的仿真及应用仿真软件。最后，通过此次实习，加强对本专业的了解，通过设计，培养同学们的动手能力，从而为以后学习更加高深的专业知识打好基础。

二、 实习时间 三、 实习内容及过程

（一） 设计题目

出租汽车里程计价表设计与仿真 （二） 设计目的

1、 掌握出租汽车里程计价表的设计与仿真；

2、 熟悉同步十进制系数乘法计数器芯片的工作原理和使用方法； 3、 掌握计数器、寄存器和译码器及显示电路的原理和使用方法。 （三） 设计要求

1、 设计出租汽车里程计价表电路； 2、 选用中小规模集成器件； 3、 具有在线仿真及显示电路。 （四） 出租车计费器原理框图

出租车计价器根据乘客乘坐时汽车行驶路程的多少计价，并在行驶过程中同步显示车费。从起步价 3 元开始，汽车里程未满 1.5 公里时，均按起步价计算。超过 1.5 公里，则在起步价基础上按每 0.1 公里加 0.2 元计算 。

路程和计费可通过十进制加法计数器实现。要设计一个精度为 0.1 公里，计费范围为 99.9 元的计费器，则需有 6 个数码管，前三个用来显示路程，后三个用来显示计价。起价（X .X 元）可以通过计数器的置数端进行数据预置。这里行车里程用脉冲信号代替，每来一个脉冲代表 0.1 公里路程 。

出租车计费器主要由路程计数电路、比较器电路、计费电路、显示电路和时钟脉冲信号源等组成，其原理框图如图：

图一 出租车计价器设计原理框图

（五） 出租汽车里程计价表核心器件介绍 1、 74LS160

74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器，具有异步清零和同步预置数的功能。使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器。 （1） 异步清零：当RD＝1时，Q0＝Q1＝Q2＝Q3＝0；

（2） 同步预置：当LD＝1时，在时钟脉冲CP上升沿作用下，Q0＝D0， Q1＝D1，Q2＝D2，Q3＝D3。

（3） 锁存：当使能端EP·ET=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。 （4） 计数：当使能端EP＝ET＝1时，为计数状态。

图二 74LS160逻辑功能图

图三 74LS160引脚图

2、 7485数字比较器

图四 数字比较器引脚图

数字比较器：对两个位数相同的二进制数进行比较，并判定其大小关系的逻辑电路。 3、 拨码开关

用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。每一个键对应的背面上下各有两个引脚，拨至ON一侧，这下面两个引脚接通；反正则断开。这四个键是的，相互没有关联。此类元件多用于二进制编码。 可以设接通为1；断开为0，则有： 0000、0001、0010、……、1110、1111一共是16种编码。

图五 拨码开关

（六） 总原理图

图六 出租车计价器设计总原理图

（七） 单元电路设计及原理分析 1、 初始值设定

计费器的所有清0功能通过开关 S4 完成。

初始值设定部分包括里程置数和起价置数两部分。里程置数由开关 S5 和 S6完成；起价置数部分由比较器 U9 和反相器 U10A 产生置数信号，由开关 S10和 U11（74LS160N）进位输出接入异或门 U17A 产生置数脉冲，从而使U12（74LS160N）获得起价并通过数码管显示。

U15VV1200 Hz 5 V S1U43456ABCDQAQBQCQD1413121115113141211109A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBVCCGNDU2U3GNDVCC5VS7567U14U15U16DCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENV2400 Hz 5 V U7OAGTBOAEQBOALTBDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENU113456ABCDQAQBQCQD141312117ENP10ENTRCO15VCC5VS57ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKRCO15VCC5V912~LOAD~CLRCLK432VCC5VS827485N74LS160NU1274LS160NS2U53456ABCDQAQBQCQD1413121115113141211109A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTB3456U8OAGTBOAEQBOALTB567ABCDQAQBQCQD141312117ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKRCO157ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKRCO15VCC5VS9274LS160NU133456ABCDQAQBQCQD14131211VCC5VS6VCC5V243274LS160N7485N7ENP10ENTRCO15S3U63456ABCDQAQBQCQD1413121115113141211109432A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBU9OAGTBOAEQBOALTB567912~LOAD~CLRCLK74LS160N7ENP10ENT912~LOAD~CLRCLKRCO15U17A74LS136DVCC5V74LS160NS47485NVCCU10AS105VGNDGND键 = 空格74S04D键 = 空格2、 汽车行驶路程计数

主要由计数器74LS160N和数码管组成。用74LS160N芯片（U4～U6）的级联进行路程累加。为了简化设计，这里汽车行驶路程用脉冲信号表示，每个脉冲表示0.1公里路，通过数码管显示出来并且数码管最后一位表示小数。 3、 路程比较电路

路程比较电路主要由三片 7485N（U7～U9）数值比较器和预置 1.5km输入端组成。当行程小于1.5km时，U9 的 5 脚 OAGTB（>）输出为 0 ，从而使计数器 U11 、U13 处于保持状态；7 脚 OAGTB（<）输出为1 ，经反相后变为0加到 U12的9 脚LOAD ，从而使计费器一直显示起步价。当行程大于1.5km时，U9 的 5脚 OAGTB（>）输出为 1 ，从而使计数器 U11 、U13 处于可计数状态； 7脚 OAGTB（<）输出为 0 ，经反相后变为 1，这样 U12 的 9 脚没有置数信号也处于可计数状态。 4、 计费电路

主要由三片 74LS160N （U11～U13）级联与数码管组成。当路程小于 1.5 公里时显示器起步价。当里程大于 1.5 公里时，在起步价基础上，按每超过0.1公里路增加0.2元费用计算。 （八） 仿真结果与分析 1、 行程小于 1.5 公里仿真结果

当行程小于等于1.5公里时，U9 的7 脚输出 1，通过反相器 U10A 后变为0，这样 U12 置数端 9 脚为有效的置数信号 0 ，使 U12 处于置数状态，在时钟脉冲下降沿作用下，将并行数据输入端的 0011（十进制数 3）送到计数器输出端，从而使数码显示器显示 3元。由于 U11 、U13 的计数使能端ENP、ENT 与 U9 输出端 5 脚相连，其输出为 0， 这样 ENP=ENT=0，使得 U 11 、U 13 处于保持状态，于是计费显示器一直显示 3 元。其仿真结果如图：

VCC5VV1200 Hz 5 V S1U43456ABCDQAQBQCQD1413121115113141211109A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBU1U2U3GNDVCC5VS7567U14U15U16GNDDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENV2400 Hz 5 V U7OAGTBOAEQBOALTBDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENU113456ABCDQAQBQCQD141312117ENP10ENTRCO15VCC5VS57ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKRCO15VCC5V912~LOAD~CLRCLK432VCC5VS827485N74LS160NU1274LS160NS2U53456ABCDQAQBQCQD1413121115113141211109A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTB3456U8OAGTBOAEQBOALTB567ABCDQAQBQCQD141312117ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKRCO157ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKRCO15VCC5VS9274LS160NU133456ABCDQAQBQCQD14131211VCC5VS6VCC5V243274LS160N7485N7ENP10ENTRCO15S3U63456ABCDQAQBQCQD1413121115113141211109432A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBU9OAGTBOAEQBOALTB567912~LOAD~CLRCLK74LS160N7ENP10ENT912~LOAD~CLRCLKRCO15U17A74LS136DVCC5V74LS160NS47485NVCCU10AS105VGNDGND键 = 空格74S04D键 = 空格图七 行程小于 1.5 公里仿真结果图

2、 行程大于 1.5 公里仿真结果

当行程大于 1.5 公里时，比较器7485N 得到比较结果 A > B, U9 的 7 端输出为 0，通过反相器使得 U12 的 9 脚为1，置数无效，U12 处于可计数状态，其计数工作过程为：U11 输出 1001 前进位输出为 0 加在异或门输入端，而开关 S10 加在异或门输入端的逻辑值为1，这样异或门输出 1；当 U11 为 1001时进位输出为 1 ，由于异或

门输入均为 1，因而输出为 0，这样使得 U12 的时钟脉冲端 2 脚正好得到一个下降沿而计数。另外，U 9 的 5 脚输出 1 ，此时与 5 脚相连的 U11、U13 的使能端ENP = ENT = 1，使 U11、U13 处于计数状态。其仿真结果如图：

VCC5VV1200 Hz 5 V S1U43456710ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO141312111515113141211109A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBU1U2U3GNDVCC5VS7567U14U15U16GNDDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENV2400 Hz 5 V U7OAGTBOAEQBOALTBDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENDCD_HEX_DIG_GREENU11345671091ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO1413121115VCC5VS5VCC5V912432VCC5VS827485N74LS160NU1274LS160NS2U5345671091ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO141312111515113141211109A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTB3456U8OAGTBOAEQBOALTB567ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO141312111571091VCC5VS9274LS160NU133456710ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO1413121115VCC5VS6VCC5V243274LS160N7485NS3U63456710912ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO141312111515113141211109432A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBU9OAGTBOAEQBOALTB56791274LS160NU17A74LS136DVCC5V74LS160NS47485NVCCU10AS105VGNDGND键 = 空格74S04D键 = 空格图八 行程大于 1.5 公里仿真结果图

四、 实习总结及体会

（一） 组员分工 （二） 实习总结 （三） 实习心得体会 （四） 参考文献

[1]周来秀. 基于Multisim的仿真研究[R].TN79.湖南：中国科技信息.2011

[2]黄培根. Multisim10虚拟仿真和业余制版实用技术[M] .北京：电子工业出版社.2008