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電子信息工程一班

指導(dǎo)教師：毛*

一．設(shè)計任務(wù)與要求

二．主要器件性能討論與選擇

三．設(shè)計原理與實現(xiàn)方案論證

1.里程計數(shù)及顯示

2.加法器模塊電路

3.里程判別電路

4.秒信號發(fā)生器及等待計時電路

5.清零復(fù)位電路

四．完整的電路設(shè)計原理圖

五．電路調(diào)試過程與方法

1．標(biāo)號問題

2. 元件調(diào)整

4. 器件、結(jié)點

六．設(shè)計與調(diào)試過程遇到的問題與解決辦法

七．實驗心得體會與總結(jié)

1.用數(shù)字集成電路設(shè)計出租車計價器控制邏輯電路，指標(biāo)如下：

1）顯示功能(里程，單價，總價等)；

2）可預(yù)置功能（起步價、單價）；

3）行車按里程收費；

4）等候按時間收費，如每10分鐘增收1公里的費用；

5）按下計價鍵后，汽車運行計費功能，行車時侯時關(guān)斷；停車侯時計數(shù)，運行計費關(guān)斷；

6）復(fù)位清零功能，按下復(fù)位鍵，顯示裝置清0（里程與侯時清0，總價顯示清0）。

1）強化學(xué)生對數(shù)電知識掌握，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維與數(shù)字電路設(shè)計能力；

2）由于學(xué)生剛接觸設(shè)計型實驗，本設(shè)計實驗案例可讓學(xué)生體會整個設(shè)計過程，通過對項目設(shè)計來激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

器件選擇：計數(shù)器可用74LS160、74LS90等，顯示可用譯碼、驅(qū)動、顯示三合一器件CL002（7seg-BCD）或共陰、共陽顯示組件（74LS248、LC5011-11或74LS247、LA5011-11）。

1.74LS244: 為3態(tài)8位緩沖器，一般用作總線驅(qū)動器。74LS244沒有鎖存的功能。地址鎖存器就是一個暫存器，它根據(jù)控制信號的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來。它主要用于三態(tài)輸出，作為地址驅(qū)動器、時鐘驅(qū)動器、總線驅(qū)動器和定向發(fā)送器等。

X表示不定狀態(tài)

Z表示高阻態(tài)

2.74LS90: 是異步二—五—十進(jìn)制加法計數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計數(shù)器。

通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對計數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：

(1)計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計數(shù)器。

(2)計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計數(shù)器。

(3)若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計數(shù)器。

a) 異步清零當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，

3. 74ls160: 是十進(jìn)制計數(shù)器,也就是說它只能記十個數(shù),從0000-1001（0-9到9之后再來時鐘,就回到0.首先是clk,這是時鐘,之后是rco這是輸。MR是復(fù)位，低電頻有效。load是置數(shù)信號，當(dāng)他為低電平時，在始終作用下讀入D0到D3。另外D0到D3是置數(shù)端，Q0到Q3是輸出端

4.74LS273:是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器， 1D～8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q～8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作數(shù)據(jù)鎖存器,地址鎖存器。

第一腳WR：主清除端，低電平觸發(fā)，即當(dāng)為低電平時，芯片被清除，輸出全為0（低電平）；

CP（CLK）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)CP從低到高電平時，D0~D7的數(shù)據(jù)通過芯片，為0時將數(shù)據(jù)鎖存，D0~D7的數(shù)據(jù)不變。

5.74LS283:4位二進(jìn)制超前進(jìn)位全加器。

在出租車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號”。

設(shè)汽車每走1Km發(fā)一個脈沖,里程的計數(shù)顯示，可用十進(jìn)制、譯碼顯示。該模塊涉及時序電路相關(guān)知識，如計數(shù)器（74ls60,74ls90等）、譯碼驅(qū)動器、顯示器等中規(guī)模芯片相關(guān)知識。

侯時模塊設(shè)計類似于里程計數(shù)模塊，不同的是脈沖信號可由石英晶振經(jīng)分頻后獲得。簡易的也可用555定時器近似獲得，涉及脈沖信號產(chǎn)生相關(guān)知識。但在這個實驗中使用直接的脈沖信號。

該模塊功能為計價，由兩部分組成:

一是里程計價：在起價公里以內(nèi)（如5公里內(nèi)），按起步價收費；若超過起價公里，則每走一公里，計價器則加上每公里的單價款。

二是等候計價；汽車運行時，自動關(guān)斷計時等待，而當(dāng)要等候計數(shù)時，需要手動按動“等候”計費開關(guān)，進(jìn)行計時，時間到（如10分鐘），則輸出1公里的脈沖。相當(dāng)于里程增加1公里，數(shù)字顯示均為十進(jìn)制數(shù)，因此，加法也要以BCD碼相加。該模塊涉及到加法器74LS283(包括K圖化簡)、門電路及碼制轉(zhuǎn)換相關(guān)知識、觸發(fā)器等時序電路相關(guān)知識。

當(dāng)所設(shè)置的起價公里數(shù)到時，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。下圖為5公里時觸發(fā)器動作。

里程判別電路輸出控制（起步價與起步價之后計費）鎖存器（可用74224）的輸出，結(jié)合里程和侯時脈沖控制74273的clk端，最終控制總價按公里顯示,鎖存器也可選擇74LS175等。

秒信號這里用cp信號直接代替。候時計數(shù)器每10分鐘輸出一個脈沖。個位秒計數(shù)器為60進(jìn)制，分計數(shù)器為十進(jìn)制，這樣就組成了600進(jìn)制計數(shù)器。

清零復(fù)位后，要使各計數(shù)均清0，顯示器中僅有單價和起步價顯示外，其余均顯示為0

四．完整的電路設(shè)計原理圖

仿真過程中遇到了很多的問題，在遇到問題后根據(jù)除出現(xiàn)的情況按照邏輯真值表進(jìn)行調(diào)整。

1．標(biāo)號問題：在英文輸入狀態(tài)下按A鍵輸入net=*#即可進(jìn)行快速標(biāo)號，十分方便。

2. 元件調(diào)整：雙擊原件即可調(diào)整原件參數(shù)。如果在運行狀態(tài)，這個操作會導(dǎo)致總電源的關(guān)閉。

3. 接線問題：當(dāng)且僅當(dāng)元件、結(jié)點不移動的情況下，連線不移動，新接連線會自動調(diào)整，可用鼠標(biāo)移動到線上拖動，若線上出現(xiàn)小方框，說明線太密，不能移動。

4. 器件、結(jié)點圈選以后可以整體移動。圈內(nèi)的器件、結(jié)點相對位置不會移動，導(dǎo)線兩端均在圈內(nèi)則不移動，導(dǎo)線兩端在圈外亦不移動。

1.由于還未學(xué)習(xí)555電路，所以在本次設(shè)計中將本用555電路的信號發(fā)生部分替換成了直接使用的CP信號。

經(jīng)過多天的努力終于實現(xiàn)了本設(shè)計的要求，對各個芯片的功能和原理有了進(jìn)一步的了解和掌握。雖然在仿真過程中遇到了不少困難，但是這樣更加鍛煉了我。在這次課程設(shè)計中，我在找到錯誤時，學(xué)會分析錯誤產(chǎn)生的原因，讓我更好的了解到芯片每一個引腳所起的作用。這也為以后的電路設(shè)計積累了寶貴的經(jīng)驗。這次課程和設(shè)計讓我學(xué)到了很多東西。總之，這次設(shè)計不光增強了我的思維能力，更讓我學(xué)會了分析問題和解決問題的方法

全部資料51hei下載地址（含仿真原理圖與word格式的實驗報告）：

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