出租车计费器MULTISIM仿真电路设计资料

计费器对出租车计费器的要求也越来越高，用户不仅要求随着出租车行业的发展，卡付费、Id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、二十世纪后流行的。而这些与电子技术的发展是分不开的，语音报话和电脑串行通信等功能，其实现到了飞速发展，数字系统也得半期，随着集成电路和计算机技术的飞速发展，同时为了提高系统的过程。LSI以及UTVLSI法经历了由分立元件、SSI、MSI 到LSILSI逐渐取代了通用全硬件（ASIC)的可靠性与通用性，微处理器和专业集成电路成本低、保密性好而脱颖而出。以其体积小、重量轻、功耗低、速度快、电路，而ASIC）被大量FFLD，尤其是现场可编程逻辑器件（目前，业界大量可编程逻辑器件（FLD)路的开发过程中，以计算机为工作平台，应用在ASIC的制作当中）。在可编程集成电路EDA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(理想的可 FCE设计工作:IC设计,电子电路设计以及术主要能辅助进行三方面的设计在多种平台运件，它能够支持不同结构的器编程逻辑开发系统能符合大量的设计要求:计系统应该能给设计师提行，提供易于使用的界面，并且有广泛的特征。此外，一个设供充分自由的设计输入方法和设计工具选择。器的普计费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，及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场是十分有潜力的。

出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步、停车的音乐提示或语言提示。设计一个出租车计费器，符合所要求的功能。

•           自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用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，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到1km或等候不足10分钟则忽略计费。
      3.在启动和停车时给出声音提示。
  

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。里程传感器山磁铁和干簧管组成，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P3)。里程单价（设2.1元/公里）可由两位（B2=2、B1=1）BCD拨码开关设置，经比例乘法器（如J 690）后将里程讣费变换成脉冲数P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，则P1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P4)，如果等车单价为0.6元/10分钟（置B4=0、B3=6)，经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，则 P2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3元）也可以转换成脉冲数(P0=单价/当量=5/0.1=50个脉冲)或者将P0作为计数器的预置信号（框图所示)。最后行车费用转换成脉冲总数P=P0+P1+P2，其结果用译码显示器显示。

图2.1方案一结构框图

2.1.2方案二

本设计主要介绍了基于电子工作平台MultiSim14设计出租车计价器控制电路。整个自动控制系统由四个主要电路构成:里程计数及显示、计价电路、基本里程判别电路、555秒信号发生器及等候计时电路和清零复位电路。以MultiSim14软件作为开发平台,采用图形方式创建电路、构造电路、调用元器件和测试仪器，该工作平台可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似。该设计不仅仅实现了显示计程车计费的功能，其多功能表现在它可以显示计程车累计走的总路程和里程单价。

图2.2方案二结构框图

2.2方案的分析和比较

比较方案的标准有三个，一是技术指标的比较，哪一种方案完成的技木指标最完善的;二是电路简易的比较，哪一种方案在完成技术指标的条件下，最简单、容易实现;三是经济指标的比较，在完成上指标的情况下，选择价格低廉的方案。经过比较后确定一个最佳方案。在技术方面方案一和方案二都能都很完善，都能满足要求。在电路简易程度上，方案二比方案一简单，方案一需加入比例乘法器，和求和装置，而方案一不需要。经济指标上，方案二需要的都是基本数电原件，而方案一需要的比例乘法器价格较高，需要原件数量上基本相等，所以方案二比方案一经济。

综上所述，方案二最优，所以本设计确定选择方案二!

3 单元电路的设计

3.1 各芯片的用法和功能

3.1.1 555定时器

555定时器是一种集成电路芯片，常被用于定时器、脉冲产生器和振荡电路。555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。

DIP封装的555芯片各引脚功能如下表所示：

表3.1 555定时器芯片各引脚功能表

图3.1 555定时器内部结构图

本电路采用555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号。

用555定时器构成的多谐振荡器如图(a)所示。接通电源后，电容C被充电，当v。上升到2Vcc/3时，是v,为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R和T放电，v。下降。当v。下降到Vcc/3时，v.翻转为高电平。电容器C放电所需时间为

        tPL=R2C ln2

当放电结束时，T截止，Vcc 将通过R、R向电容器C充电，v.由 Vcc/3 上升到2Vcc/3所需时间为

tPH=(R1+R2)C ln 2≈(R1+R2)C

图3.2 555定时器构成多谐振荡器电路图图3.3 输入输出波形

当vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到了一个周期性的举行波。电路的工作波形如图(b)，器振荡频率为

f=1/(tPL+tPH)≈ (R1+2R2)C

图3.40.06ms555多谐振荡脉冲电路

图3.5 0.06ms脉冲波形图

图3.6  6ms  555多谐振荡脉冲电路

图3.7  6ms脉冲波形图

3.3里程计数及计价电路

3.3.1行车里程计费

行程计费电路，其原理是汽车在前进期间，行程传感器会把行程量转化为脉冲个数，并通过计数、译码电路转化为计费收取金额。行程传感器是由磁铁和干簧管组成，变速器涡轮上是磁铁，而干簧继电器通过安装在与车轮相连的磁铁（变速器涡轮上）在汽车每前进10米就闭合一次，并输出一个脉冲信号。汽车每前进1km就会有100个脉冲输出。此刻，计器就会增加1km的计费，本设计电路是每行驶 1 千米收取 1.80 元。在该设计电路中的方波是由LMC555CN定时器构成多谐振荡器产生的脉冲信号整形后得到，并把此方波输入到180进制的计数器中（由三片 74LS192D组成），计数器每计满 180个脉冲，就会使计数器清零，又会使基本 RS 触发器的Q1变为高电平1，使180进制计数器（三片74LS192D构成）启动对标准脉冲（LMC555CN定时器构成多谐振荡器产生的脉冲信号整形后得到的矩形波）计数，每计满一百八十个脉冲时，就会使计数器清零，基本RS触发器归零，即计数器停止计数。在 180 进制计数器计数过程中，一百八十个脉冲信号由与非门 74LS20 输出， 此为汽车每行驶 1 公里的行程计费，也就是我们所设电路中的脉冲当量（每个脉冲的计费为 0.01 元）。

行车里程计费的电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额，在出租车转轴上加装传感器，以便获得“行驶里程信号”。若每前进10米发一个脉冲到一公里，则输出100个脉冲，需要有一个脉冲发生器产生与等候时间成正比的脉冲信号，然后选用BCD码乘法器将里程脉冲数乘以每公里的单价比例系数，由于器件有限，所以此部分通过预算直接将计费电路的里程计费变换为脉冲个数。由于单价为1.8元/公里，则可以用180脉冲代替,，即一个脉冲当量为0.01元/脉冲。0.06豪秒脉冲驱动180进制计数器表示如下。

图3.8 0.06ms脉冲驱动180进制计数器

3.3.2等候里程计费

中途等待计费其原理也是转换成脉冲当量,等待10分钟及以上的信号是由74LS192D构成的中途等待计数器将来自脉冲电路的秒脉冲信号作为15进制计数获得,而向总消费计数器送入一百个计数脉冲是用10分钟及以上信号控制的一个一百进制计数器(等待10分钟单价计数器)。这样,总消费计数器就可以依据起步价所设定的起始值,加上行程脉冲及中途等待时间脉冲即可得到最终的用车行程费用。

中途等待计费电路，由一片74LS192D构成的15进制计数器对脉冲进行计数,当计满一个周期时即等待时间满10分钟时,不仅会对15进制计数器清零,还会使基本RS触发器变为高电平1,此时启动十五进制计数器(10分钟等待单价)开始计数,计数过程中从与非门输出100个计数脉冲。基本RS触发器在计数器计满10分钟等待单价时归零,随后停止计数。而从与非门输出的100个脉冲就是每等待10分钟输出的脉冲个数,而我们所设定的等待单价为1.50元,即此电路中的脉冲当量就是0.01元,电路中与74LS192D相连的手动开关SW3用来控制等待计时的起始信号。电路设计图如下图3.9所示:

图3.9 6ms脉冲驱动15进制计数器

3.3.3起步费计价

收起步费，再以每公里加价是属于阶梯物价，阶梯物价的作用类似首先起到一种调控作用。阶梯物价可以限制高消耗的浪费。同样起步收费同样可以限制消费行为。
其目的是：
    1.为了保证出租车司机的收益，因为按路程计算收费，太短的路程对几乎所有运输业来说成本都比较高，这也是几乎所有运输业里程越长单位里程收费越低，那为什么不采用分段计价呢？这就是第二个目的。

2.为了兼顾到效益情况下，起步费收费方式一定程度方便短途结算的方便，对计程车这类运输工具来说比按里程计费而在短里程提高收费的方法要方便结算得多。

此电路也按当量将起步价转换成脉冲个数，由于起步价为8元，所以用800个脉冲代替，即用800进制计数器表示。如下图3.10所示:

图3.10 0.06ms驱动800进制计数器

3.4总的费用显示电路设计

总的费用显示用0000—9999一万进制表示，最高费用为999.9元。经测试仿真满足要求，其电路如下图所示:

图3.11 总的费用显示电路图

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