出租車計費器MULTISIM仿真電路設計資料

計費器對出租車計費器的要求也越來越高，用戶不僅要求隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，卡付費、Id性能穩(wěn)定，計費準確，有防作弊功能﹔同時還要求其具有車票資料打印、二十世紀后流行的。而這些與電子技術的發(fā)展是分不開的，語音報話和電腦串行通信等功能，其實現(xiàn)到了飛速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)也得半期，隨著集成電路和計算機技術的飛速發(fā)展，同時為了提高系統(tǒng)的過程。LSI以及UTVLSI法經歷了由分立元件、SSI、MSI 到LSILSI逐漸取代了通用全硬件（ASIC)的可靠性與通用性，微處理器和專業(yè)集成電路成本低、保密性好而脫穎而出。以其體積小、重量輕、功耗低、速度快、電路，而ASIC）被大量FFLD，尤其是現(xiàn)場可編程邏輯器件（目前，業(yè)界大量可編程邏輯器件（FLD)路的開發(fā)過程中，以計算機為工作平臺，應用在ASIC的制作當中）。在可編程集成電路EDA融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果的電子設計自動化(理想的可 FCE設計工作:IC設計,電子電路設計以及術主要能輔助進行三方面的設計在多種平臺運件，它能夠支持不同結構的器編程邏輯開發(fā)系統(tǒng)能符合大量的設計要求:計系統(tǒng)應該能給設計師提行，提供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一個設供充分自由的設計輸入方法和設計工具選擇。器的普計費隨著城市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，及也是毫無疑問的，所以未來汽車計費器的市場是十分有潛力的。

出租車自動計費器是根據(jù)客戶用車的實際情況而自動計算、顯示車費的數(shù)字表。數(shù)字表根據(jù)用車起步價、行車里程計費及等候時間計費三項顯示客戶用車總費用，打印單據(jù)，還可設置起步、停車的音樂提示或語言提示。設計一個出租車計費器，符合所要求的功能。

•           自動計費器具有行車里程計費、等候時間計費和起步費三部分，三項計費統(tǒng)一用4位數(shù)碼管顯示，最大金額為99.99元。
      2.行車里程單價設為1.80元/km，等候時間計費設為1.5元/10分鐘，起步費設為8.00元。要求行車時，計費值每公里刷新一次；等候時每10分鐘刷新一次；行車不到1km或等候不足10分鐘則忽略計費。
      3.在啟動和停車時給出聲音提示。
  

汽車在行駛時，里程傳感器將里程數(shù)轉換成與之成正比的脈沖個數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路變成收費金額。里程傳感器山磁鐵和干簧管組成，磁鐵置于變速器渦輪上，每行駛100米，磁鐵與干簧管重合一次，即輸出一個脈沖信號，則10個脈沖/公里（設為P3)。里程單價（設2.1元/公里）可由兩位（B2=2、B1=1）BCD撥碼開關設置，經比例乘法器（如J 690）后將里程訃費變換成脈沖數(shù)P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，則P1為21個脈沖，即脈沖當量為0.1元/脈沖。

同理,等車計費也可以轉換成脈沖當量,這需要由脈沖發(fā)生器產生10個脈沖/10分鐘（設為P4)，如果等車單價為0.6元/10分鐘（置B4=0、B3=6)，經比例乘法器后將等車計費變換成脈沖數(shù)P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，則 P2為6個脈沖，即得到相同的脈沖當量為0.1元/脈沖。同理，起步價（設3元）也可以轉換成脈沖數(shù)(P0=單價/當量=5/0.1=50個脈沖)或者將P0作為計數(shù)器的預置信號（框圖所示)。最后行車費用轉換成脈沖總數(shù)P=P0+P1+P2，其結果用譯碼顯示器顯示。

圖2.1方案一結構框圖

2.1.2方案二

本設計主要介紹了基于電子工作平臺MultiSim14設計出租車計價器控制電路。整個自動控制系統(tǒng)由四個主要電路構成:里程計數(shù)及顯示、計價電路、基本里程判別電路、555秒信號發(fā)生器及等候計時電路和清零復位電路。以MultiSim14軟件作為開發(fā)平臺,采用圖形方式創(chuàng)建電路、構造電路、調用元器件和測試儀器，該工作平臺可以對電子元器件進行一定程度的非線性仿真，不僅測試儀器的圖形與實物相似，而且測試結果與實際調試基本相似。該設計不僅僅實現(xiàn)了顯示計程車計費的功能，其多功能表現(xiàn)在它可以顯示計程車累計走的總路程和里程單價。

圖2.2方案二結構框圖

2.2方案的分析和比較

比較方案的標準有三個，一是技術指標的比較，哪一種方案完成的技木指標最完善的;二是電路簡易的比較，哪一種方案在完成技術指標的條件下，最簡單、容易實現(xiàn);三是經濟指標的比較，在完成上指標的情況下，選擇價格低廉的方案。經過比較后確定一個最佳方案。在技術方面方案一和方案二都能都很完善，都能滿足要求。在電路簡易程度上，方案二比方案一簡單，方案一需加入比例乘法器，和求和裝置，而方案一不需要。經濟指標上，方案二需要的都是基本數(shù)電原件，而方案一需要的比例乘法器價格較高，需要原件數(shù)量上基本相等，所以方案二比方案一經濟。

綜上所述，方案二最優(yōu)，所以本設計確定選擇方案二!

3 單元電路的設計

3.1 各芯片的用法和功能

3.1.1 555定時器

555定時器是一種集成電路芯片，常被用于定時器、脈沖產生器和振蕩電路。555可被作為電路中的延時器件、觸發(fā)器或起振元件。

DIP封裝的555芯片各引腳功能如下表所示：

表3.1 555定時器芯片各引腳功能表

圖3.1 555定時器內部結構圖

本電路采用555定時器構成的多諧振蕩器產生脈沖信號。

用555定時器構成的多諧振蕩器如圖(a)所示。接通電源后，電容C被充電，當v。上升到2Vcc/3時，是v,為低電平，同時放電三極管T導通，此時電容C通過R和T放電，v。下降。當v。下降到Vcc/3時，v.翻轉為高電平。電容器C放電所需時間為

        tPL=R2C ln2

當放電結束時，T截止，Vcc 將通過R、R向電容器C充電，v.由 Vcc/3 上升到2Vcc/3所需時間為

tPH=(R1+R2)C ln 2≈(R1+R2)C

圖3.2 555定時器構成多諧振蕩器電路圖圖3.3 輸入輸出波形

當vc上升到2Vcc/3時，電路又翻轉為低電平。如此周而復始，于是，在電路的輸出端就得到了一個周期性的舉行波。電路的工作波形如圖(b)，器振蕩頻率為

f=1/(tPL+tPH)≈ (R1+2R2)C

圖3.40.06ms555多諧振蕩脈沖電路

圖3.5 0.06ms脈沖波形圖

圖3.6  6ms  555多諧振蕩脈沖電路

圖3.7  6ms脈沖波形圖

3.3里程計數(shù)及計價電路

3.3.1行車里程計費

行程計費電路，其原理是汽車在前進期間，行程傳感器會把行程量轉化為脈沖個數(shù)，并通過計數(shù)、譯碼電路轉化為計費收取金額。行程傳感器是由磁鐵和干簧管組成，變速器渦輪上是磁鐵，而干簧繼電器通過安裝在與車輪相連的磁鐵（變速器渦輪上）在汽車每前進10米就閉合一次，并輸出一個脈沖信號。汽車每前進1km就會有100個脈沖輸出。此刻，計器就會增加1km的計費，本設計電路是每行駛 1 千米收取 1.80 元。在該設計電路中的方波是由LMC555CN定時器構成多諧振蕩器產生的脈沖信號整形后得到，并把此方波輸入到180進制的計數(shù)器中（由三片 74LS192D組成），計數(shù)器每計滿 180個脈沖，就會使計數(shù)器清零，又會使基本 RS 觸發(fā)器的Q1變?yōu)楦唠娖?，使180進制計數(shù)器（三片74LS192D構成）啟動對標準脈沖（LMC555CN定時器構成多諧振蕩器產生的脈沖信號整形后得到的矩形波）計數(shù)，每計滿一百八十個脈沖時，就會使計數(shù)器清零，基本RS觸發(fā)器歸零，即計數(shù)器停止計數(shù)。在 180 進制計數(shù)器計數(shù)過程中，一百八十個脈沖信號由與非門 74LS20 輸出， 此為汽車每行駛 1 公里的行程計費，也就是我們所設電路中的脈沖當量（每個脈沖的計費為 0.01 元）。

行車里程計費的電路將汽車行駛的里程數(shù)轉換成與之成正比的脈沖個數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路變成收費金額，在出租車轉軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號”。若每前進10米發(fā)一個脈沖到一公里，則輸出100個脈沖，需要有一個脈沖發(fā)生器產生與等候時間成正比的脈沖信號，然后選用BCD碼乘法器將里程脈沖數(shù)乘以每公里的單價比例系數(shù)，由于器件有限，所以此部分通過預算直接將計費電路的里程計費變換為脈沖個數(shù)。由于單價為1.8元/公里，則可以用180脈沖代替,，即一個脈沖當量為0.01元/脈沖。0.06豪秒脈沖驅動180進制計數(shù)器表示如下。

圖3.8 0.06ms脈沖驅動180進制計數(shù)器

3.3.2等候里程計費

中途等待計費其原理也是轉換成脈沖當量,等待10分鐘及以上的信號是由74LS192D構成的中途等待計數(shù)器將來自脈沖電路的秒脈沖信號作為15進制計數(shù)獲得,而向總消費計數(shù)器送入一百個計數(shù)脈沖是用10分鐘及以上信號控制的一個一百進制計數(shù)器(等待10分鐘單價計數(shù)器)。這樣,總消費計數(shù)器就可以依據(jù)起步價所設定的起始值,加上行程脈沖及中途等待時間脈沖即可得到最終的用車行程費用。

中途等待計費電路，由一片74LS192D構成的15進制計數(shù)器對脈沖進行計數(shù),當計滿一個周期時即等待時間滿10分鐘時,不僅會對15進制計數(shù)器清零,還會使基本RS觸發(fā)器變?yōu)楦唠娖?,此時啟動十五進制計數(shù)器(10分鐘等待單價)開始計數(shù),計數(shù)過程中從與非門輸出100個計數(shù)脈沖�；�本RS觸發(fā)器在計數(shù)器計滿10分鐘等待單價時歸零,隨后停止計數(shù)。而從與非門輸出的100個脈沖就是每等待10分鐘輸出的脈沖個數(shù),而我們所設定的等待單價為1.50元,即此電路中的脈沖當量就是0.01元,電路中與74LS192D相連的手動開關SW3用來控制等待計時的起始信號。電路設計圖如下圖3.9所示:

圖3.9 6ms脈沖驅動15進制計數(shù)器

3.3.3起步費計價

收起步費，再以每公里加價是屬于階梯物價，階梯物價的作用類似首先起到一種調控作用。階梯物價可以限制高消耗的浪費。同樣起步收費同樣可以限制消費行為。
其目的是：
    1.為了保證出租車司機的收益，因為按路程計算收費，太短的路程對幾乎所有運輸業(yè)來說成本都比較高，這也是幾乎所有運輸業(yè)里程越長單位里程收費越低，那為什么不采用分段計價呢？這就是第二個目的。

2.為了兼顧到效益情況下，起步費收費方式一定程度方便短途結算的方便，對計程車這類運輸工具來說比按里程計費而在短里程提高收費的方法要方便結算得多。

此電路也按當量將起步價轉換成脈沖個數(shù)，由于起步價為8元，所以用800個脈沖代替，即用800進制計數(shù)器表示。如下圖3.10所示:

圖3.10 0.06ms驅動800進制計數(shù)器

3.4總的費用顯示電路設計

總的費用顯示用0000—9999一萬進制表示，最高費用為999.9元。經測試仿真滿足要求，其電路如下圖所示:

圖3.11 總的費用顯示電路圖

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