2024年2月7日发(作者：巴博斯奔驰)

注：1、本实验报告为精简版，简单易懂；

2、报告封面需要自行添加；

3、本人制作使用的是Multisim 11；

附赠：完成的电路图、各部分及总原理图的截图；

地址：/share/link?shareid=209026&uk=823578047（需下载本文档后，把遮盖在地址后半部分上的框框删除才可完全显示，方可下载附赠的内容。PS:不要吝啬你的财富值啦，提供的图绝对能用！）

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数电部分

题目 出租车里程计价器

一、设计任务与要求

1、里程计费用4位数码管显示，最大金额为99.99元；

2、行车里程单价设为1.80元/km；

3、行车时，计费值每公里刷新一次。

二、方案设计与论证

方案一：行车里程计数电路每行车1km输出一个脉冲信号，启动行车单价计数器输出与单价对应的脉冲数，例如，单价是1.80元/km，则设计一个一百八十进制计数器，每公里输出180个脉冲到总费计数器，即每个脉冲为0.01元。

原理框图：

行车里程计数器数据锁存译码显示

方案二：基于VHDL的出租车计费器的设计。采用 FPGA 芯片进行出租车计费器，主要分为分频模块、计量模块、计费模块、控制模块等模块，利用 FPGA 的可编程性，简洁又多变的设计方法，缩短了，研发周期。主要采用了 FPGA 芯片，使用 VHDL 语言进行编程，使其具有了更强的移植性，更加利于产品的升级。

经过上面的两种方案的比较，两种方案各有优缺点,但它们实质是一样的。由于刚刚学完了模电和数电，较两种方案而言，第一种方案对于加强和巩固所学的数电知识十分明显，所以我最终选择了第一种方案。

三、单元电路设计与参数计算

里程计费电路如下图所示。安装在与汽车车轮相接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进10m时闭合一次，即输出一个脉冲信号。汽车每前进

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1km则输出100个脉冲。此时，计费器应累加1km的计费单价，本电路设为1.80元。在图中，干簧继电器产生的脉冲信号经施密特触发器整形到CP0。CP0送入由74LS161（1）和74LS161（2）构成的一百进制计数器，当计数器计满100个脉冲时，一方面使计数器清0，另一方面将RS锁存器的Q1置为1，使74LS161（3）和74LS161（4）组成的一百八十进制计数器开始对标准脉冲CP1，（CP1脉冲为555定时振荡产生的500Hz脉冲）计数，计满180个脉冲后，使计数器清0。RS锁存器复位为0，计数器停止计数。在一百八十进制计数器计数期间，由于Q1 =1，则使P2端输出180个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲的计费是0.01元，成为脉冲当量。

里程计费电路：

显示电路：

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由已知多谐振荡器的振荡频率为f = 1.43/（R1+2R2）C = 500Hz，所以取R1

为430Ω，R2

为500Ω，C为2 uF。

SR锁存器的特性表：

QN

0

0

0

0

S

0

0

1

1

R

0

1

0

1

QN+1

0

0

1

QN

1

1

1

S

0

0

1

1

R

0

1

0

1

QN+1

1

0

1

不确定 不确定 1

74LS161的功能表：

输入

清零

CR非

预置

PE非

输出

预置数据输入

D3 D2 D1 D0

x x x x

进位

使能

CEP CET

x

x

x

x

时钟

CP

Q3 Q2 Q1 Q0

TC

L L L L L L

H

x

L

x

↑ D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0 #

13

H

H

H

H

H

H

L

x

H

x

L

H

x

x

↑

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

保持

保持

计数

#

L

#

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

1．元件清单

元件序号

U29A、U30A

型号

74HC14D_4V

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主要参数

数量 备注

2 施密特触发器

U20-23

L1、L6、L9、L11

74LS161D

74LS161D

430Ω、500Ω

2uF、0.01uF、0.1 uF

5V

4

4

4

4

7

2

2

1

1

2

2

8

12

二进制计数器

二进制计数器

七段显示译码器

七段显示数码管

两输入与非门

四输入与非门

两输入与门

四输入与门

555多谐振荡器

电阻

电容

直流电源

地

U3、U10、U12、U15 74HC4511_5V

U2、U5、U13、U16 SEVEN_SEG_COM_A

U4、U7、U14、U17、74LS00D

U26、U27、U28

U24、U25

U8、U18

U19

U31

R1、R2

C1、C2、C3

VCC

GND

74LS20D

74LS09D

74AS021N

LMC555CH

五、性能测试与分析

七、结论与心得

这一周的实习让我对我们数电有了更多的认识。当然包括在这一周中我们这组做的出租车计费器，不仅对它的内部结构有了认识，更对其内部芯片等的作用有了更多的了解。虽然费了很大的劲才办成了这一件小事，但感觉仍有成就感。

在这次学习的过程中，我们遇到了很多问题。而在所有问题中最主要问题是整个电路的连接问题。我们最初的办法是将整个模块分块做出来，当每个模块都运行正确的时候再将他们整合在一起。虽然有很多次的努力，可是我们没有成功，

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后来经过仔细思考，我试着改变电路整体模块电路中的接线方式。最终才得到了我们的预期结果。

在遇到问题的时候，我先尝试自己解决，在查阅书籍，然后依靠网络的力量，克服难题，其中在做部分模块电路的时候遇到了些瓶颈，心情就开始烦躁，不能静下心来思考问题，经过一段时间的冷静后，才得以专心突破瓶颈，最后取得成功。

经过这一次的课程设计，我深深地体会到了，我们不仅应该专于课内的知识，还应该拓展课外的知识，想要成功既要依靠自身的能力还要有坚强的毅力。

八、参考文献

[1] 康华光.电子技术基础（数字部分）.[M].（第五版）.高等教育出版社

[2] 关静.数字电路应用设计.[M].科学出版社

[3] 陶洪.数字电路设计与项实践.[M].清华大学出版社

[4] 徐绣平.数字电路与逻辑设计.[M].电子工业出版社

[5] 赵玉菊.电子技术仿真与实训.[M].电子工业出版社

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计数器,模块,脉冲,电路,设计,里程,行车