数字电路逻辑设计课程设计

### 数字电路逻辑设计课程设计知识点解析 #### 一、设计背景与目标 在现代交通领域，出租车自动计费器的应用极大地提升了乘客乘车体验和服务效率。本次课程设计旨在通过实践操作，让学生掌握数字电路的基本原理及其应用，特别是如何设计一个能够自动计算乘车费用的数字系统。设计的目标包括但不限于： - **行车里程计费**：根据乘客乘车的实际里程来计算费用。 - **等候时间计费**：考虑乘客等待时间，并据此计算费用。 - **起价设置**：设定乘客上车后最初一段距离或时间内的固定费用。 #### 二、具体设计要求 ##### 1. 设计制作一个自动计费器 - **显示功能**：使用三位数码管显示总费用，最大显示值为99.9元。 - **输入功能**：允许用户通过BCD码拨盘输入行车里程单价、等候时间单价以及起价。 - **提示功能**：在车辆启动和停止时发出声音提示，以提醒乘客注意。 ##### 2. 设计方案概述 - **行车里程计费**：通过里程传感器产生脉冲信号，结合预设的单价进行计费。 - **等候时间计费**：将等候时间转换为脉冲信号，并结合单价进行计费。 - **起价计费**：直接预置到计数器中的起价数值。 #### 三、设计方案详解 ##### 1. 行车里程计费 - **传感器**：采用霍尔传感器检测汽车行驶的里程，每前进10米产生一个脉冲信号。 - **计数器**：使用74HC161计数器，每前进1公里累计100个脉冲。 - **乘法器**：通过BCD码比例乘法器（如J690）将脉冲数与每公里单价相乘，得出具体的计费金额。 - **脉冲当量**：例如，若每公里单价为0.5元，则每50个脉冲代表0.5元，即脉冲当量为0.01元/脉冲。 ##### 2. 等候时间计费 - **脉冲发生器**：产生与等候时间成正比的脉冲信号，如100个脉冲/2分钟。 - **乘法器**：同样使用BCD码比例乘法器将脉冲数与每2分钟单价相乘，得出具体的计费金额。 - **脉冲当量**：与行车里程计费相同，为0.01元/脉冲。 ##### 3. 起价计费 - **数据预置**：通过计数器预置端直接将起价数值输入到电路中，如起价8元对应800个脉冲。 #### 四、电路设计原理 ##### 1. 原理框图 - **起价计费**：直接将起价预置到计数器中。 - **行车里程计费与等候时间计费**：两个计费电路的脉冲信号不同时产生，可以使用或门进行求和运算，然后通过计数器对脉冲进行计数，得出总的费用。 ##### 2. 具体电路图 - **行车里程计费电路**： - **传感器**：霍尔传感器检测汽车行驶的里程。 - **计数器**：使用74HC161构成一百进制计数器，每前进1公里产生100个脉冲。 - **乘法器**：使用比例乘法器进行计算，如单价为0.5元/公里，则计费电路输出50个脉冲。 - **等候时间计费电路**： - **计数器**：使用74HC161构成六百进制计数器，计时2分钟。 - **乘法器**：使用比例乘法器进行计算，如单价为0.5元/2分钟，则计费电路输出50个脉冲。 - **时钟电路**： - **时钟信号**：使用555定时器产生1kHz的矩形波信号，通过74LS90进行分频得到1Hz的脉冲信号作为计时基准信号。 - **计数脉冲源**：可以选择500Hz脉冲作为CP1的计数脉冲，提高计数精度。 #### 五、总结 通过以上设计思路和技术方案，我们可以实现一个完整的出租车自动计费器。该计费器不仅能够准确地根据乘客的行车里程和等候时间计算费用，还能通过直观的数码管显示出来，并在车辆启动和停止时给予声音提示，极大地方便了乘客和司机之间的交流。此外，通过灵活调整各项费用的单价，使得计费器能够适应不同的应用场景和地区政策要求，具有很高的实用价值和推广意义。