用74系列芯片做的电路

中北大学

课 程 设 计 说 明 书

学生姓名: 学 院: 专 业: 题 目:

学 号： 仪器与电子学院

微电子科学与工程

出租车计价器电路设计

指导教师： 马游春

2014 年 1 月 2 日

用74系列芯片做的电路

目录

1设计目的……………………………………………………………………………2 2设计要求……………………………………………………………………………2 3设计内容……………………………………………………………………………2

1设计过程………………………………………………………………………………………2 2设计所用器件简介……………………………………………………………………………4 3设计所需器件归纳……………………………………………………………………………7

4设计结果/仿真结果 ………………………………………………………………8 5心得体会 …………………………………………………………………………10 6参考文献 …………………………………………………………………………10 附件…………………………………………………………………………………11

用74系列芯片做的电路

一、 设计目的

1.掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；

2.学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；

3.掌握锁存器、计数器、加法器等中规模数字集成器件的逻辑功能和使用方法； 4.学习掌握硬件电路设计的全过程。

二、 设计要求

1.查阅所用器件技术资料，详细说明设计的出租车计价器工作流程；

2.里程数精确到1公里，起步价按5元/3公里，超出里程单价按1元/1公里进行计价。 3.等候时按1元/15分钟计价。设置一个计时按键处理等候等突发事件； 4.整理设计内容，编写设计说明书。

三、 设计内容 1 设计过程

使用NI Multisim12.0软件绘制原理图。 应用NI Multisim10对所设计的电路进行仿真。 使用ALTIUM DESIGNER制作PCB版图。 1.1设计思路

出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动显示用车费用的数字仪表。仪表根据用车起价、行车里程计费及等候时间计费三项求得客户用车的总费用，通过数码自动显示。 里程传感器可用干簧继电器实现，安装在与汽车车轮相连接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进十米闭合一次，即输出一个脉冲信号，实验用一个脉冲源模拟。 通过信号发生器模拟汽车车轮上传感器传来的脉冲信号,用计数器进行计数,然后触发里程计数器进行累加,依次向高位进位并用4位数码管显示路程；另一方面，将传来的脉冲通过比较器与3公里进行比较,大于三公里时开始触发价格计数器累加,并利用加法器与5元相加 ，也依次向高位进位并用4位数码管显示价格。 1.2 工作原理及硬件框图

本设计方案系统的总体工作原理如图6所示。有两种收费方式（通过按键实现两种收费方式的转换）：按行驶里程收费，起步费为5.0元，并在车行3公里后再按1.0 元/公里：按等候时间计费，当车停止不走时，按1.0元/15分钟计费。最高计费为9999.9元，当乘客到达目的地时，将路程及车费显示出来。

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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。本设计方案为设定每100米车轮给路程计数器一个脉冲，并通过显示器把路程显示出来，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5元。当路程大于3公里且接收到100米脉冲时，计费器加一毛钱。当加够一块钱时，计数器进位，与预置5元的加法器相加。当加法器够十元，进位，使十元的计数器工作，计数。本设计方案，显示的最高车费为9999.9 元。

图1 工作原理图 1.3电路设计注意事项

与3公里比较时，由于脉冲是从0开始累加的，而进行里程计费时，只有大于3公里才开始计费，故每次脉冲从0到3，计费器都不会进行计费。为了解决这个问题，本次设计让计数器第一次计到9时同步置数到任意大于3的数（本次设计为4），即一次行车需考虑一次是否大于3公里。具体电路如图2.

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图2 与3公里比较电路

预置5元时，与3公里比较电路一样，只需考虑第一次预置5。本次设计是这样实现的：

只要十位、百位、千位中的任一不为零，计费器均不预置5，即只有第一次计费时预置5.具体电路如图3.

图3 预置五元电路

2 设计所用器件简介

. 2.1 74LS160计数器的功能

图4 74LS160芯片图

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74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、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与数据输入端P0-P3一致。对于54/74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数器控制端CEP、CET为高电平，则LD应避免由低至高电平的跳变，而54/74LS160无此种限制。 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CEP、CET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CEP、CET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（TC）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CEP、CET、/MR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，及用其进位输出控制车费的计数器工作进行计费。

2.2 74LS283加法器组成预置数计数器

图5 74LS283芯片图

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图6 74LS283结构图

74LS283加法器是4为超前进位加法器，能够实现两个数值信号的相加。在本设计中，先使加法器A端设为5，B端为计数器所输出的数值信号。而在本设计方案中，用上一级传来的进位，用计数器输出，与5相加，这样就可以使输出数是从5到9，后又可从0到9循环。 2.3 74LS85比较器的组成和内部结构

74LS85比较器的内部结构主要如图4所示，其功能表如图5所示。

图7 74LS85芯片图

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图8 74LS85结构图

图9 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 设计所需器件归纳

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表1 所需的器件

四、 设计结果/仿真结果

6公里电路仿真图

图10 电路仿真图

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47公里电路仿真图

图11 电路仿真图

电路仿真图：行车6.4公里（5+3.4*1元），候时10.5分钟（10.5/1.5*1角）

图12 电路仿真图

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五、 心得体会

设计电路时，设计原理明了，设计步骤清晰，设计电路基本达到设计的要求；这次的课程设计使我对所学的数电知识起到了加深和巩固的作用，也使我有的了搭建和调试实验电路的能力；锻炼了我主动学习的能力、与他人合作的能力，及从各种渠道获得一定的资料共同加以学习研究，提高了个人的综合动手能力。使我对Multisim12.0有了更深入的了解。

经过这次课程设计使我学会了很多，也成熟了许多。

在这此设计之前，其实我并没有真正的接触过电子类的课程设计。刚到手的时候，想着应该不难吧。但等到动手画电路图的时候感觉不知从何入手，感觉有点乱，有点慌。经过多处搜索和多方建议，终于把一个小电路画出来了，可是一次模拟不出电路就觉得很失望。但是在同学们和老师的鼓励下，我慢慢地调整了心态，慢慢的做。俗话说得好，“万事开头难”。

此次的课程设计，让我懂得了实践的重要性，即使课本知识掌握的很好，如果不经常应用，也只是一些支离破碎的知识，与实际还是有一定的差距的，而课本知识的运用而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好也没用。这次课程设计恰好是将课本知识的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手能力的培养三者结合起来，让我们做到真正的学以致用。

这次设计让我明白了一个道理，再做任何事情之前，不管它难不难，都应把态度摆好，都要认真地去对待，这样就不会慌，不会忙手忙脚的，到最后才不会后悔！在以后的毕业设计甚至在以后的工作中，它起到了很重要的作用。人的一生，不是没有意义的事，就不去做了。很多事，都是在做完之后，才会觉得有没有意义，才会知道有没有收获！我在这次设计中得到的宝贵经验，就是我的收获！

六、 参考文献

童诗白．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，2002 张建华．数字电子技术．北京：机械工业出版社，2004

陈汝全．电子技术常用器件应用手册．北京：机械工业出版社，2005 毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：机械工业出版社，2005 潘永雄．电子线路CAD实用教程．西安：西安电子科技大学出版社，2002 张亚华．电子电路计算机辅助分析和辅助设计．北京：航空工业出版社，2004

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附件

附图A 电路原理图

附图B PCB图