汽车里程表
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(5)Ui继续下降到Ut- = Ut–Ud = 0.7v时，R = 1 ,S = 0 ，触发器翻转，Uo为高电平，电路返回到第一种稳态。
4.
由4个74LS160组成的3个10进制计数器和一个4进制计数器。由于车轮的周长不是10的整数倍，而是2.5米所以设计一个4进制计数器就解决了这个问题。车轮周长2.5米，则4圈就是10米，所以是4进制计数器。74LS160 QA、QB为高电位，该高电平电位经过与非门74AS00M后输出低电平送回计数器置位端重新计数。QA QB 再经过一个与门后连接10进制计数器CP脉冲端。10进制计数器进位端再连接下一个10进制计数器CP脉冲端，依次连接。
沈阳工程学院
课 程 设 计
设计题目：汽车里程表（部分）显示电路的设计
系别自控系班级测控本101
学生姓名学号20103121
指导教师职称讲师/副教授
起止日期：2012年8月27日起——至2012年8月31日止
沈阳工程学院
课程设计任务书
课程设计题目：汽车里程表（部分）显示电路的设计
系 别自控系班级
学生姓名
4
3
2
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
加权分合计
评 阅 教 师 签 名：
年 月 日
课 程 设 计 总 评 成 绩
分
中 文 摘 要
随着数字技术的不断发展,数字集成电路在各个领域的应用越来越广泛。本文介绍一种用数字集成电路、霍尔集成电路设计的汽车里程表显示电路。该电路的主要功能是在汽车行驶的时候可以记录汽车行走的路程。
学号
指导教师职称讲师/副教授
课程设计进行地点：F102
任 务 下 达 时 间：2012 年 8 月 25 日
起止日期：2012 年 8月27日起——至8 月 31 日止
教研室主任曲延华2012年8月 26 日批准
汽车里程表（部分）显示电路的设计
1 设计主要内容及要求
1.1 设计目的：
（1）掌握汽车里程表显示电路的构成、原理与设计方法；
4进制计数器
3个10进制计数器
4.4清零按钮
正常计数时按钮连接高电位，清零时按下按钮连接低电位显示器清零。
4.5显示器
显示器各端脚分别与计时器QD QC QB QA 连接。
4.6
XFG1输入脉冲为秒脉冲，28点在停车100秒后输出高电位控制控制开关关闭车灯。
5 工作过程分析
5.1汽车里程表总电路图
霍尔传感器用一个信号发生器代替。
霍尔集成电路 CS3120 输出的脉冲幅度较小, 不能直接推动计数器工作, 故在电路中将该信号送给由 IC1 和 RW 组成的比较器。每当负脉冲到来时, 由于 IC1 反相端的电位低于同相端的电位, 故比较器输出一个幅值较大的正脉冲。
4.
(1)当Ui=0时，R = 1，S = 0 ， Uo为高电平，这是第一种稳态。
begin
rco <= 1;
（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图；
（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求
（1）参照毕业设计论文规范打印，包括报告中的所有电路图。
（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图）。
关键词数字电路，霍尔传感器，信号整形电路，里程表
1
1
1
1
(1)掌握汽车里程表显示电路的构成、原理与设计方法。
(2)熟悉集成电路的使用方法。
1
(1)数字里程显示部分——假设车轮每转一圈发出一个脉冲信号为2.5米。
(2)数字里程可清零。
1.2.3 发挥部分
(1)行车灯光根据预设时间可以自动点亮或熄灭。
2 设计思路
3时间进度安排
顺序
阶段日期
计划 完 成 内 容
备注
1
2012.8.27
讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始模块图
打分
2
2012.8.28
讲解如何绘制逻辑原理图并检查及修正模块图
打分
3
2012.8.29
讲解计算机仿真软件的应用及如何对电路进行仿真
打分
4
2012.8.30
讲解设计报告的书写及继续修正逻辑原理图,布置答辩
0.2
5
4
3
2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
0.2
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
5
4
3
2
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指 导 教 师 签 名：
年 月 日
input clk;
input load;
input clr;
input enp;
input ent;
input [3:0]data;
output rco;
output [3:0]q;
wireБайду номын сангаас[3:0] data;
reg [3:0] q;
reg rco;
always @(posedge clk or negedge load or negedge clr )
4 各部分电路设计及参数计算
4.1霍尔集成电路传感器
传感器是里程表的重要部件, 它的性能对整机电路的工作起着极其重要的作用。这里我们选用 CS3120 开关型霍尔集成电路。这种集成电路具有使用寿命长、 无触点磨损、无火花干扰、 输出电阻小、 功耗低、 灵敏度高、 温度特性好等特点。电路内部由霍尔元件、 电压调整器、 差分放大器、 输出级等组成, 采用塑料封装成三端器件, 其功能图如图 2 所示。稳压部分使电路能在较宽的电源电压范围内工作, 开路输出使电路很容易地与众多的逻辑部件连接。图 3 是这种开关型霍尔集成电路的转移特性曲线。由图 3 看出, 当外加磁场强度 B 上升到导通点 BOP 时, 霍尔开关输出由高电平降为低电平; 当 B 由大变小降至 BRP 时, 输出再由低电平跳变为高电平。
(2)Ui=UD=0.7v 时，R = 1 S = 1，RS触发器不翻转，Uo仍为高电平，电路维持在第一种稳态。
(3)Ui继续上升到Ut+ = Ut = 1.4V 时，R = 0,S = 1,RS触发器翻转，Uo为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后Ui在上升，电路状态不变。
(4)Ui上升到最大值下降时，若Ui降到Ut ，R = S = 1 ，RS触发器不翻转，电路仍维持在第二稳态。
实际应用时将霍尔传感器做成如图 4 所示的结构。铁杆与磁钢粘牢后固定于车轮的适当位置。霍尔集成电路固定在车架上, 与磁钢的垂直距离为 2 mm~ 3 mm。这样, 车轮每旋转一周, 磁钢产生的磁场掠过霍尔集成电路一次使其输出一个负脉冲。计数器对该脉冲进行计数, 则: 里程= 车轮周长@ 脉冲数。
霍尔集成电路的工作电压以 5~ 6 V 为宜, 过高的电源电压会引起电路因温升而不稳。图 5 整机电路中 R54 为降压电阻, 将 12 V 电源电压降至 6 V 给霍尔集成电路供电。C2 是滤波电容。R1为霍尔集成电路的负载电阻, 没有这个电阻, 输出电压的变化甚小。应注意的是霍尔集成电路有字标平面为敏感面, 要使磁力线垂直穿过敏感面。另外, 如发现不能触发, 应调换磁钢极性使电路工作正常。
begin
if(clr==0)
q <= 4'b0000;
else if(load==0)
begin
q[3] <= data[3];
q[2] <= data[2];
q[1] <= data[1];
q[0] <= data[0];
end
else if(enp==1 && ent==1)
begin
if(q==9)
汽车里程表可以显示汽车走过的路程，而路程不可以直接测量，但车轮所转过圈数雨路程有直接关系，所以可以测量车轮转动的圈数来间接得出路程。
车轮圈数可以用霍尔传感器来测量，得出一个脉冲信号，由于脉冲信号不稳定应加一个信号调理电路，车轮周长2.5米，一个脉冲信号代表2.5米，为了方便显示器显示设计了一个4进制计数器，则从4进制计数器出来的就是10米为十位数，之后在一次连接3个十进制计数器分别是百位数千位数和万位数。计数器在分别连接显示器就可以显示出里程数了。
评 阅 教 师 评 审 意 见
评价
内容
具 体 要 求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2
工作量
工作量饱满，难度适中。
0.5
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.3
5
（2）熟悉集成电路的使用方法。
1.2 基本要求
（1）数字里程显示部分——假设车轮每转一圈发出一个脉冲信号为2.5米。
（2）数字里程可清零。
1.3 发挥部分
（1）行车灯光根据预设时间可以自动点亮或熄灭。
2 设计过程及论文的基本要求：
2.1 设计过程的基本要求
（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个方向：
5
2
计数器
74LS160D
6
3
开关
PB_DPST
1
4
泰克示波器
XSC1
1
5
函数信号发生器
XFG1、XFG2
2
6
霍尔传感器
1
7
二极管
1N1202C
1
8
与非门
74ALS00M
3
9
与门
74AS08N
1
10
非门
74ALS04BM
1
7 主要元器件介绍
74LS160D：
module ls160 (clk,load,clr,enp,ent,data,q,rco);
开关Space 控制工作和清零功能，两节高电位工作，连接低电位清零重新计程。
汽车停车后霍尔传感器不产生脉冲，U15和U16停止置位开始正常计数，因为XFG1输出秒脉冲则两个计数器组合后100秒28端脚输出高电位车灯熄灭，即停车100秒后车灯熄灭。
6 元器件清单
序号
名称
型号
数量
1
显示器
DCD_HEX_BLUE
打分
5
2012.8.31
检查报告完成情况、答辩
打分
2012-8-26
沈 阳 工 程 学 院
数字电子
系（部）：自控系班级：学生姓名：
指 导 教 师 评 审 意 见
评价
内容
具 体 要 求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
发挥部分是行车灯光根据预设时间可以自动点亮或熄灭。原理是行车时候一直有脉冲，让这个脉冲连接一个计数器的置位端，计数器的脉冲为秒脉冲，当车行使时计数器一直置位，停车时计数器工作开始计数计数器计数到100秒时进位端输出高电位控制车灯关闭。
3 设计方框图
通过系统方框图可以看出，用霍尔传感器测出汽车轮子转过的圈数并转化成脉冲信号，由于脉冲信号不稳定所以通过信号调理电路整形。整形之后的信号通过计数器和显示器显示出汽车所走的里程。
该电路主要由霍尔传感器、信号处理电路、计数器和显示器4部分组成。里程表的组要工作原理是利用霍尔传感器测出汽车轮子圈数的测量并转换为脉冲信号，脉冲信号通过信号处理电路整形传送给计数器计数，并用显示器显示出里程数。
此次设计我还发挥了一部分，给电路添加了新功能可以在停车一定时间后自动熄灭车灯，给汽车节省了电能。
5.2汽车里程表工作过程分析
当开关连接高电位时，电路工作状态。用信号发生器替代车轮转动时霍尔传感器产生脉冲。 产生的信号波形如图所示：
经过信号调理电路后：
锯齿波信号变成了稳定的方波脉冲信号。
脉冲信号经过4进制计数器进位到10进制计数器计数器连接显示器显示的是10位数，后面还有一个显示器是个位数一直显示0。
4.
由4个74LS160组成的3个10进制计数器和一个4进制计数器。由于车轮的周长不是10的整数倍，而是2.5米所以设计一个4进制计数器就解决了这个问题。车轮周长2.5米，则4圈就是10米，所以是4进制计数器。74LS160 QA、QB为高电位，该高电平电位经过与非门74AS00M后输出低电平送回计数器置位端重新计数。QA QB 再经过一个与门后连接10进制计数器CP脉冲端。10进制计数器进位端再连接下一个10进制计数器CP脉冲端，依次连接。
沈阳工程学院
课 程 设 计
设计题目：汽车里程表（部分）显示电路的设计
系别自控系班级测控本101
学生姓名学号20103121
指导教师职称讲师/副教授
起止日期：2012年8月27日起——至2012年8月31日止
沈阳工程学院
课程设计任务书
课程设计题目：汽车里程表（部分）显示电路的设计
系 别自控系班级
学生姓名
4
3
2
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
加权分合计
评 阅 教 师 签 名：
年 月 日
课 程 设 计 总 评 成 绩
分
中 文 摘 要
随着数字技术的不断发展,数字集成电路在各个领域的应用越来越广泛。本文介绍一种用数字集成电路、霍尔集成电路设计的汽车里程表显示电路。该电路的主要功能是在汽车行驶的时候可以记录汽车行走的路程。
学号
指导教师职称讲师/副教授
课程设计进行地点：F102
任 务 下 达 时 间：2012 年 8 月 25 日
起止日期：2012 年 8月27日起——至8 月 31 日止
教研室主任曲延华2012年8月 26 日批准
汽车里程表（部分）显示电路的设计
1 设计主要内容及要求
1.1 设计目的：
（1）掌握汽车里程表显示电路的构成、原理与设计方法；
4进制计数器
3个10进制计数器
4.4清零按钮
正常计数时按钮连接高电位，清零时按下按钮连接低电位显示器清零。
4.5显示器
显示器各端脚分别与计时器QD QC QB QA 连接。
4.6
XFG1输入脉冲为秒脉冲，28点在停车100秒后输出高电位控制控制开关关闭车灯。
5 工作过程分析
5.1汽车里程表总电路图
霍尔传感器用一个信号发生器代替。
霍尔集成电路 CS3120 输出的脉冲幅度较小, 不能直接推动计数器工作, 故在电路中将该信号送给由 IC1 和 RW 组成的比较器。每当负脉冲到来时, 由于 IC1 反相端的电位低于同相端的电位, 故比较器输出一个幅值较大的正脉冲。
4.
(1)当Ui=0时，R = 1，S = 0 ， Uo为高电平，这是第一种稳态。
begin
rco <= 1;
（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图；
（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求
（1）参照毕业设计论文规范打印，包括报告中的所有电路图。
（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图）。
关键词数字电路，霍尔传感器，信号整形电路，里程表
1
1
1
1
(1)掌握汽车里程表显示电路的构成、原理与设计方法。
(2)熟悉集成电路的使用方法。
1
(1)数字里程显示部分——假设车轮每转一圈发出一个脉冲信号为2.5米。
(2)数字里程可清零。
1.2.3 发挥部分
(1)行车灯光根据预设时间可以自动点亮或熄灭。
2 设计思路
3时间进度安排
顺序
阶段日期
计划 完 成 内 容
备注
1
2012.8.27
讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始模块图
打分
2
2012.8.28
讲解如何绘制逻辑原理图并检查及修正模块图
打分
3
2012.8.29
讲解计算机仿真软件的应用及如何对电路进行仿真
打分
4
2012.8.30
讲解设计报告的书写及继续修正逻辑原理图,布置答辩
0.2
5
4
3
2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
0.2
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
5
4
3
2
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指 导 教 师 签 名：
年 月 日
input clk;
input load;
input clr;
input enp;
input ent;
input [3:0]data;
output rco;
output [3:0]q;
wireБайду номын сангаас[3:0] data;
reg [3:0] q;
reg rco;
always @(posedge clk or negedge load or negedge clr )
4 各部分电路设计及参数计算
4.1霍尔集成电路传感器
传感器是里程表的重要部件, 它的性能对整机电路的工作起着极其重要的作用。这里我们选用 CS3120 开关型霍尔集成电路。这种集成电路具有使用寿命长、 无触点磨损、无火花干扰、 输出电阻小、 功耗低、 灵敏度高、 温度特性好等特点。电路内部由霍尔元件、 电压调整器、 差分放大器、 输出级等组成, 采用塑料封装成三端器件, 其功能图如图 2 所示。稳压部分使电路能在较宽的电源电压范围内工作, 开路输出使电路很容易地与众多的逻辑部件连接。图 3 是这种开关型霍尔集成电路的转移特性曲线。由图 3 看出, 当外加磁场强度 B 上升到导通点 BOP 时, 霍尔开关输出由高电平降为低电平; 当 B 由大变小降至 BRP 时, 输出再由低电平跳变为高电平。
(2)Ui=UD=0.7v 时，R = 1 S = 1，RS触发器不翻转，Uo仍为高电平，电路维持在第一种稳态。
(3)Ui继续上升到Ut+ = Ut = 1.4V 时，R = 0,S = 1,RS触发器翻转，Uo为低电平，这是第二种稳态。电路翻转后Ui在上升，电路状态不变。
(4)Ui上升到最大值下降时，若Ui降到Ut ，R = S = 1 ，RS触发器不翻转，电路仍维持在第二稳态。
实际应用时将霍尔传感器做成如图 4 所示的结构。铁杆与磁钢粘牢后固定于车轮的适当位置。霍尔集成电路固定在车架上, 与磁钢的垂直距离为 2 mm~ 3 mm。这样, 车轮每旋转一周, 磁钢产生的磁场掠过霍尔集成电路一次使其输出一个负脉冲。计数器对该脉冲进行计数, 则: 里程= 车轮周长@ 脉冲数。
霍尔集成电路的工作电压以 5~ 6 V 为宜, 过高的电源电压会引起电路因温升而不稳。图 5 整机电路中 R54 为降压电阻, 将 12 V 电源电压降至 6 V 给霍尔集成电路供电。C2 是滤波电容。R1为霍尔集成电路的负载电阻, 没有这个电阻, 输出电压的变化甚小。应注意的是霍尔集成电路有字标平面为敏感面, 要使磁力线垂直穿过敏感面。另外, 如发现不能触发, 应调换磁钢极性使电路工作正常。
begin
if(clr==0)
q <= 4'b0000;
else if(load==0)
begin
q[3] <= data[3];
q[2] <= data[2];
q[1] <= data[1];
q[0] <= data[0];
end
else if(enp==1 && ent==1)
begin
if(q==9)
汽车里程表可以显示汽车走过的路程，而路程不可以直接测量，但车轮所转过圈数雨路程有直接关系，所以可以测量车轮转动的圈数来间接得出路程。
车轮圈数可以用霍尔传感器来测量，得出一个脉冲信号，由于脉冲信号不稳定应加一个信号调理电路，车轮周长2.5米，一个脉冲信号代表2.5米，为了方便显示器显示设计了一个4进制计数器，则从4进制计数器出来的就是10米为十位数，之后在一次连接3个十进制计数器分别是百位数千位数和万位数。计数器在分别连接显示器就可以显示出里程数了。
评 阅 教 师 评 审 意 见
评价
内容
具 体 要 求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2
工作量
工作量饱满，难度适中。
0.5
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.3
5
（2）熟悉集成电路的使用方法。
1.2 基本要求
（1）数字里程显示部分——假设车轮每转一圈发出一个脉冲信号为2.5米。
（2）数字里程可清零。
1.3 发挥部分
（1）行车灯光根据预设时间可以自动点亮或熄灭。
2 设计过程及论文的基本要求：
2.1 设计过程的基本要求
（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个方向：
5
2
计数器
74LS160D
6
3
开关
PB_DPST
1
4
泰克示波器
XSC1
1
5
函数信号发生器
XFG1、XFG2
2
6
霍尔传感器
1
7
二极管
1N1202C
1
8
与非门
74ALS00M
3
9
与门
74AS08N
1
10
非门
74ALS04BM
1
7 主要元器件介绍
74LS160D：
module ls160 (clk,load,clr,enp,ent,data,q,rco);
开关Space 控制工作和清零功能，两节高电位工作，连接低电位清零重新计程。
汽车停车后霍尔传感器不产生脉冲，U15和U16停止置位开始正常计数，因为XFG1输出秒脉冲则两个计数器组合后100秒28端脚输出高电位车灯熄灭，即停车100秒后车灯熄灭。
6 元器件清单
序号
名称
型号
数量
1
显示器
DCD_HEX_BLUE
打分
5
2012.8.31
检查报告完成情况、答辩
打分
2012-8-26
沈 阳 工 程 学 院
数字电子
系（部）：自控系班级：学生姓名：
指 导 教 师 评 审 意 见
评价
内容
具 体 要 求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
发挥部分是行车灯光根据预设时间可以自动点亮或熄灭。原理是行车时候一直有脉冲，让这个脉冲连接一个计数器的置位端，计数器的脉冲为秒脉冲，当车行使时计数器一直置位，停车时计数器工作开始计数计数器计数到100秒时进位端输出高电位控制车灯关闭。
3 设计方框图
通过系统方框图可以看出，用霍尔传感器测出汽车轮子转过的圈数并转化成脉冲信号，由于脉冲信号不稳定所以通过信号调理电路整形。整形之后的信号通过计数器和显示器显示出汽车所走的里程。
该电路主要由霍尔传感器、信号处理电路、计数器和显示器4部分组成。里程表的组要工作原理是利用霍尔传感器测出汽车轮子圈数的测量并转换为脉冲信号，脉冲信号通过信号处理电路整形传送给计数器计数，并用显示器显示出里程数。
此次设计我还发挥了一部分，给电路添加了新功能可以在停车一定时间后自动熄灭车灯，给汽车节省了电能。
5.2汽车里程表工作过程分析
当开关连接高电位时，电路工作状态。用信号发生器替代车轮转动时霍尔传感器产生脉冲。 产生的信号波形如图所示：
经过信号调理电路后：
锯齿波信号变成了稳定的方波脉冲信号。
脉冲信号经过4进制计数器进位到10进制计数器计数器连接显示器显示的是10位数，后面还有一个显示器是个位数一直显示0。