出租车计费器设计班级：08050141学号：21姓名：***中北大学课程设计说明书学生姓名：高鹏波学号：**********学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：出租车计费器设计指导教师：程耀瑜职称: 教授指导教师：李文强职称: 讲师2011 年 1 月 7 日中北大学课程设计任务书2010/2011学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：高鹏波学号：0805014121 课程设计题目：出租车数字计费器设计起迄日期：12月26日～1月7日课程设计地点：中北大学指导教师：程耀瑜，李文强系主任：程耀瑜下达任务书日期: 2010 年 12 月 26 日课程设计任务书课程设计任务书目录一摘要 (1)二设计任务 (2)2.1设计背景目的与意义 (2)2.2初始参数及要求 (3)三系统设计 (4)3.1系统工作原理 (4)3.2器件选择 (5)3.3电路设计 (7)3.4电路仿真测试 (9)四总结 (11)4.1结论 (11)4.2优点与不足 (12)4.3心得与体会 (12)五参考文献 (13)一摘要在我们的生活中出租车是重要的交通工具之一，因此出租车收费问题值得我们关注。

本文介绍的出租车计费系统主要是在Multisim环境下运用计数器、数值比较器、LED数字显示管以及各种逻辑门等芯片进行开发设计的。

本文介绍的出租车计费器系统由路程采集电路、路程比较电路、预置起步价电路、路费显示电路组成。

简述了运用电子技术设计数字系统的设计思想和实现过程。

关键词：multisim 计数器出租车计费器二设计任务2.1设计背景、目的和意义2.1.1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，设计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。

2.1.2目的1. 能构实现计费功能2. 计费标准为：按行驶里程收费，起步价3公里以内为8.0元，并在车行3公里后再按4.0 元/公里计费，最高计费为99.9元，车停止不计费，能将车费显示出来。

2.1.3意义在我们是生活中，乘坐出租车是再常见不过的了，因此人们对出租车计费问题也是非常的敏感的。

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，用户不仅要求计费器性能稳定，计费准确，有防作弊功能；同时还要求其具有车票资料打印、ＩＣ卡付费、语音报话、和电脑串行通信等功能。

因此出租车计费器在我们的生活中也是很重要的。

2.2初始参数和要求2.2.1 74LS160计数器的简介74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路结构型式。

2.2.2 74LS85比较器的简介74LS85比较器是一个4位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行。

若最高位已比较出大小，则以后各位大小都对比较结果没有影响；如果最高位相等，则比较次高位；同理，次高位已比较出大小，则以后各位大小对结果没有影响。

如果4位比较都相等，则再看级联信号输入。

级联输入信号是由低位比较器的输出而来。

2.2.3 初始要求电路能够实现初始设定，起步价3公里以内为8.0元，并在车行3公里后再按4.0 元/公里计算，车停止不计费，能将路程及车费显示出来。

2.2.4 所用软件工具本次设计主要使用了Multisim进行电路的设计与仿真。

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

三系统设计3.1系统工作原理本设计方案系统的总体工作原理如图1所示。

按行驶里程收费，起步价3公里以内为8.0元，并在车行3公里后再按4.0 元/公里，最高计费为99.9元，车停止不计费，将路程及车费显示出来。

路程的计算来自于车轮给予的脉冲，车启动后计费器开始工作。

本设计方图1 出租车计费器框图案为设定出租车每行驶5米车轮给路程计数器一个脉冲，同时把路程与预置的3公里进行比较，当路程小于等于3公里时，车费显示为8元。

当路程大于3公里且接收到25米脉冲时，计费器加一毛钱，当加够一块钱时，单位为角的计数器进位到预置为8元的单位为元的计数器。

当单位为元的计数器够十元时进位使十元的计数器开始计数，并把计数器的数据输出端接到数字显示器的数据输入端。

本设计方案，显示的最高车费为99.9元。

本设计方案的系统主要电路图如图2所示。

脉冲发生器为由车轮传来的脉冲。

且此图只显示车费。

图2 系统电路图3.2 器件选择3.2.1 74LS160计数器的功能图3 74LS160芯片图74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路结构型式。

74LS160异步清零端CR为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完成清零功能。

74LS160的预置是同步的。

当置入控制器LD为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3预置为数据输入端P0-P3的数据。

74LS160的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。

当EP、ET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。

对于54/74LS160的EP、ET跳变与CP无关。

74LS160有超前进位功能。

当计数溢出时，进位输出端CO输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分。

在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。

对于54/74LS160，在CP出现前，即使EP、ET发生变化，电路的功能也不受影响。

选择74LS160主要用于接受脉冲，计算路程，及用其进位输出使控制车费的计数器工作进行计费。

3.2.2 74LS85比较器的功能74LS85比较器其功能表如图4所示。

图4 74LS85功能表74LS85比较器是一个4位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行。

若最高位已比较出大小，则以后各位大小都对比较结果没有影响；如果最高位相等，则比较次高位；同理，次高位已比较出大小，则以后各位大小对结果没有影响。

如果4位比较都相等，则再看级联信号输入。

级联输入信号是由低位比较器的输出而来3.2.3 设计所需的器件归纳表1 计费器所需器件3.3电路设计按照设计原理图来一步步分模块进行设计，然后综合。

3.3.1 路程的计数行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后通过计费电路转换成收费金额。

出租车中需要一个能准确获得车轮转动即路程计量信号的装置,以得到标准的脉冲信号送入计费器。

汽车联轴器按圆周间隔嵌入磁钢,用霍尔传感器集成芯片A44E检测并输出脉冲,其工作原理如图5所示,霍尔传感器集成芯片A44E有信号转换、电压放大、整形输出等功能。

而在此电路中为了防止司机作弊,可采用加密传感器的方法,先对霍尔传感器采集到的计数脉冲加密,使计费脉冲以密文方式传输,最后解密为明文脉冲,传送到计价器计费。

在密码传感器中,加密器向解码器发送的是密码,只有加密器和解密器固有密码相同时,解码器才向计价器发送计数脉冲,计价器才计费,因此,新型元器件密码传感器提高了计价器计费可靠性,不法出租车司机也无法使车费增加,同时司机也不能私自更换计价器传感器,实现了计价器由国家计量部门统一安装、维修和年检的统一管理。

图5 路程采集原理设信号发生器为车轮每五米所传来的信号，则即可用74LS160对其进行计数。

用74LS160分别构成五进制、四进制、十进制计数器，采用级联法构成200进制计数器。

200进制计数器每输出一个进位脉冲出租车行驶一公里，并把这个脉冲输入另一个计数器，即实现里程计数功能。

3.3.2 路程与预设值的比较设函数发生器为车轮直接传来的脉冲信号。

预设比较器一端为3，与传来的信号相比较，当小于或等于3公里时，比较器输出为0，即此段时间车费显示为8元。

当传来脉冲信号大于3公里且上面的计数器计数到25米后，通过与门输出高电平，使下一个计数器开始计数。

3.3.3 计数器的预置使单位为元的计数器预置端开始为低电平，3公里以后为高电平。

而在本设计方案中，用上一级传来的进位，用计数器接受，把其与预置的8相加，这样就可以使输出数不会突变，而是在8的基础上循环。

经过前面的设计后，可以说各部分的功能也已基本实现，接着的应把各部分的电路整合起来，整合后的系统电路图如图2所示。

3.4 电路仿真测试3.4.1 系统整体电路运行及车费的显示图6 Protel原理图。

图7 显示起步价电路上图所示状态为出租车行驶里程在3公里以内时显示的金额，即起步价8元。

当行驶里程超过3公里以后，每行驶25米计费器加一角钱。

图8 出租车计费器3.4.2 仿真结论经过路程计数与车费计费的显示表明，该设计基本符合设计要求，实现了计费器的计费功能。

按行驶里程收费，起步价3公里以内为8.0元，并在车行3公里后再按4.0 元/公里计费，最高计费为99.9元，车停止不计费，能将车费显示出来。