出租车自动计费器

1 绪论

1.1 设计背景

随着出租车行业的发展，对出租车计费器的要求也越来越高。二十世纪后半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，数字系统也得到了飞速发展，其实现方法经历了由分立元件、SSI、MSI到LSI、VLSI以及UVLSI的过程。同时为了提高系统的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路（ASIC）逐渐取代了通用全硬件LSI电路，而ASIC 以其体积小、重量轻、功耗低、速度快、成本低、保密性好而脱颖而出。目前，业界大量可编程逻辑器件（PLD），尤其是现场可编程逻辑器件（FPLD）被大量地应用在ASIC 的制作当中。

在可编程集成电路的开发过程中，以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果的电子设计自动化（EDA）技术主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计以及PCB设计。理想的可编程逻辑开发系统能符合大量的设计要求：它能够支持不同结构的器件，在多种平台运行，提供易于使用的界面，并且有广泛的特征。此外，一个设计系统应该能给设计师提供充分自由的设计输入方法和设计工具选择。

现在各大中城市出租车行业都已普及自动计费器，所以计费器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计费器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场还是十分有潜力的。

1.2 课程设计指标

采用EWB电路仿真设计软件完成出租车自动计费器电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现出租车自动计费器的设计。

2 EWB软件的介绍

电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。

EWB软件具有以下特点：

（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；

（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果；

（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。

（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据；

（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。

3 出租车计费系统的设

3.1 设计内容

本次课程设计的内容是完成一个出租车自动计费器的设计，采用EWB 电路仿真设计软件完成出租车自动计费器电路的设计及仿真调试，并通过EWB 软件中的数码管显示出出租车的费用，在微机上仿真实现出租车自动计费器。

课程设计具体内容如下：汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上，每行驶100米，磁铁与干簧管重合一次，即输出一个脉冲信号，则10个脉冲/公里（设为P 3）。里程单价（设2.1元/公里）可由两位（B 2=2、B 1=1）BCD 拨码开关设置，经比例乘法器（如J 690）后将里程计费变换成脉冲数P 1=P 3(1B 2+0.1B 1)。由于P 3=10，则P 1为21个脉冲，即脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要由脉冲发生器产生10个脉冲/10分钟（设为P 4），如果等车单价为0.6元/10分钟（置B 4=0、B 3=6），经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P 2=P 4(0B 4+0.1B 3)。由于P 4=10，则P 2为6个脉冲，即得到相同的脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，起步价（设5元）也可以转换成脉冲数（P 0=

501

.05

==当量单价个脉冲)或者将P 0作为计数器的预置信号（图2.1所示）。最后行车费用转换成脉冲总数P=P 0+P 1+P 2，其结果用译码显示器显示。

图3.1 出租车计费器框图

3.2 设计的基本原理

出租车自动计费器包括里程计费电路、等候时间计费电路、起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额99.9元。

里程计费电路工作原理：干簧继电器产生的脉冲信号经由74LS00组成的施密特发生器整形得到CP0,CP0送入74LS160计数器，当计数记满10个脉冲时，一方由于与非门产生清零脉冲，加到Rd端使计数器清零，另一方面将基本R-S触发器的Q置为1，此时ET=EP=1，使两片74LS160组成的21进制计数器（即里程单价计数器）开始对标准脉冲计数，（标准脉冲CP1由时钟电路提供）计满21个脉冲后，Rd端得到的清零脉冲而使计数器清零，R-S触发器的Q1输出为零，计数器停止计数，由于Q1=1，则P2=CP1使P2端输出21个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲计费是0.1元，称为脉冲当量，P2输出的脉冲当量送到总费计数器进行计数累加。

等候时间计费电路工作原理：等候时间计费电路由等候时间计费器和十分钟单价计

数器组成，由三片74LS160构成600进制等候时间计数器，对秒脉冲CP2（来至时钟电

路）做计数，当计满一个循环时，也就是等候时间满十分钟，一方面对600进制计数清零，另一方面将基本R-S触发器Q2置1，启动由74LS160构成的十分钟单价计数器工作，它是一个6进制计数器，计数期间同时将脉冲从P1输出，在计数器计满十分钟等候单价时R-S触发器复位为0，停止计数。等候时间起始信号由手动开关给定。

3.3 设计流程图

设计流程图如图2.3所示：

图3.3 设计流程图

4 出租车计费器核心器件简介

4.1 555集成定时器功能表

555集成定时器的时基电路如图4.1所示，其功能表如表6.1所示：

图4.1 时基电路图

表4-1集成定时器功能表