計(jì)費(fèi)器對(duì)出租車計(jì)費(fèi)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(fèi)、Id性能穩(wěn)定，計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確，有防作弊功能﹔同時(shí)還要求其具有車票資料打印、二十世紀(jì)后流行的。而這些與電子技術(shù)的發(fā)展是分不開的，語(yǔ)音報(bào)話和電腦串行通信等功能，其實(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的過程。LSI以及UTVLSI法經(jīng)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(chǎng)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(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，應(yīng)用在ASIC的制作當(dāng)中）。在可編程集成電路EDA融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(理想的可 FCE設(shè)計(jì)工作:IC設(shè)計(jì),電子電路設(shè)計(jì)以及術(shù)主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)在多種平臺(tái)運(yùn)件，它能夠支持不同結(jié)構(gòu)的器編程邏輯開發(fā)系統(tǒng)能符合大量的設(shè)計(jì)要求:計(jì)系統(tǒng)應(yīng)該能給設(shè)計(jì)師提行，提供易于使用的界面，并且有廣泛的特征。此外，一個(gè)設(shè)供充分自由的設(shè)計(jì)輸入方法和設(shè)計(jì)工具選擇。器的普計(jì)費(fèi)隨著城市建設(shè)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(jì)費(fèi)器的市場(chǎng)是十分有潛力的。

出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器是根據(jù)客戶用車的實(shí)際情況而自動(dòng)計(jì)算、顯示車費(fèi)的數(shù)字表。數(shù)字表根據(jù)用車起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)及等候時(shí)間計(jì)費(fèi)三項(xiàng)顯示客戶用車總費(fèi)用，打印單據(jù)，還可設(shè)置起步、停車的音樂提示或語(yǔ)言提示。設(shè)計(jì)一個(gè)出租車計(jì)費(fèi)器，符合所要求的功能。

•           自動(dòng)計(jì)費(fèi)器具有行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等候時(shí)間計(jì)費(fèi)和起步費(fèi)三部分，三項(xiàng)計(jì)費(fèi)統(tǒng)一用4位數(shù)碼管顯示，最大金額為99.99元。
      2.行車?yán)锍虇蝺r(jià)設(shè)為1.80元/km，等候時(shí)間計(jì)費(fèi)設(shè)為1.5元/10分鐘，起步費(fèi)設(shè)為8.00元。要求行車時(shí)，計(jì)費(fèi)值每公里刷新一次；等候時(shí)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(jì)費(fèi)。
      3.在啟動(dòng)和停車時(shí)給出聲音提示。
  

汽車在行駛時(shí)，里程傳感器將里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖個(gè)數(shù)，然后由計(jì)數(shù)譯碼電路變成收費(fèi)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(gè)脈沖信號(hào)，則10個(gè)脈沖/公里（設(shè)為P3)。里程單價(jià)（設(shè)2.1元/公里）可由兩位（B2=2、B1=1）BCD撥碼開關(guān)設(shè)置，經(jīng)比例乘法器（如J 690）后將里程訃費(fèi)變換成脈沖數(shù)P1=P3(1B2+0.1B1)。由于P3=10，則P1為21個(gè)脈沖，即脈沖當(dāng)量為0.1元/脈沖。

同理,等車計(jì)費(fèi)也可以轉(zhuǎn)換成脈沖當(dāng)量,這需要由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生10個(gè)脈沖/10分鐘（設(shè)為P4)，如果等車單價(jià)為0.6元/10分鐘（置B4=0、B3=6)，經(jīng)比例乘法器后將等車計(jì)費(fèi)變換成脈沖數(shù)P2=P4(0B4+0.1B3)。由于P4=10，則 P2為6個(gè)脈沖，即得到相同的脈沖當(dāng)量為0.1元/脈沖。同理，起步價(jià)（設(shè)3元）也可以轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)(P0=單價(jià)/當(dāng)量=5/0.1=50個(gè)脈沖)或者將P0作為計(jì)數(shù)器的預(yù)置信號(hào)（框圖所示)。最后行車費(fèi)用轉(zhuǎn)換成脈沖總數(shù)P=P0+P1+P2，其結(jié)果用譯碼顯示器顯示。

圖2.1方案一結(jié)構(gòu)框圖

2.1.2方案二

本設(shè)計(jì)主要介紹了基于電子工作平臺(tái)MultiSim14設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器控制電路。整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)由四個(gè)主要電路構(gòu)成:里程計(jì)數(shù)及顯示、計(jì)價(jià)電路、基本里程判別電路、555秒信號(hào)發(fā)生器及等候計(jì)時(shí)電路和清零復(fù)位電路。以MultiSim14軟件作為開發(fā)平臺(tái),采用圖形方式創(chuàng)建電路、構(gòu)造電路、調(diào)用元器件和測(cè)試儀器，該工作平臺(tái)可以對(duì)電子元器件進(jìn)行一定程度的非線性仿真，不僅測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物相似，而且測(cè)試結(jié)果與實(shí)際調(diào)試基本相似。該設(shè)計(jì)不僅僅實(shí)現(xiàn)了顯示計(jì)程車計(jì)費(fèi)的功能，其多功能表現(xiàn)在它可以顯示計(jì)程車?yán)塾?jì)走的總路程和里程單價(jià)。

圖2.2方案二結(jié)構(gòu)框圖

2.2方案的分析和比較

比較方案的標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)，一是技術(shù)指標(biāo)的比較，哪一種方案完成的技木指標(biāo)最完善的;二是電路簡(jiǎn)易的比較，哪一種方案在完成技術(shù)指標(biāo)的條件下，最簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn);三是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較，在完成上指標(biāo)的情況下，選擇價(jià)格低廉的方案。經(jīng)過比較后確定一個(gè)最佳方案。在技術(shù)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(jiǎn)易程度上，方案二比方案一簡(jiǎn)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(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(jià)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(jīng)濟(jì)。

綜上所述，方案二最優(yōu)，所以本設(shè)計(jì)確定選擇方案二!

3 單元電路的設(shè)計(jì)

3.1 各芯片的用法和功能

3.1.1 555定時(shí)器

555定時(shí)器是一種集成電路芯片，常被用于定時(shí)器、脈沖產(chǎn)生器和振蕩電路。555可被作為電路中的延時(shí)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(shí)器芯片各引腳功能表

圖3.1 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

本電路采用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。

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

        tPL=R2C ln2

當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，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(shí)間為

tPH=(R1+R2)C ln 2≈(R1+R2)C

圖3.2 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路圖圖3.3 輸入輸出波形

當(dāng)vc上升到2Vcc/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到了一個(gè)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(jì)數(shù)及計(jì)價(jià)電路

3.3.1行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)

行程計(jì)費(fèi)電路，其原理是汽車在前進(jìn)期間，行程傳感器會(huì)把行程量轉(zhuǎn)化為脈沖個(gè)數(shù)，并通過計(jì)數(shù)、譯碼電路轉(zhuǎn)化為計(jì)費(fèi)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(jìn)10米就閉合一次，并輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。汽車每前進(jìn)1km就會(huì)有100個(gè)脈沖輸出。此刻，計(jì)器就會(huì)增加1km的計(jì)費(fèi)，本設(shè)計(jì)電路是每行駛 1 千米收取 1.80 元。在該設(shè)計(jì)電路中的方波是由LMC555CN定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)整形后得到，并把此方波輸入到180進(jìn)制的計(jì)數(shù)器中（由三片 74LS192D組成），計(jì)數(shù)器每計(jì)滿 180個(gè)脈沖，就會(huì)使計(jì)數(shù)器清零，又會(huì)使基本 RS 觸發(fā)器的Q1變?yōu)楦唠娖?，使180進(jìn)制計(jì)數(shù)器（三片74LS192D構(gòu)成）啟動(dòng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖（LMC555CN定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)整形后得到的矩形波）計(jì)數(shù)，每計(jì)滿一百八十個(gè)脈沖時(shí)，就會(huì)使計(jì)數(shù)器清零，基本RS觸發(fā)器歸零，即計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。在 180 進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)過程中，一百八十個(gè)脈沖信號(hào)由與非門 74LS20 輸出， 此為汽車每行駛 1 公里的行程計(jì)費(fèi)，也就是我們所設(shè)電路中的脈沖當(dāng)量（每個(gè)脈沖的計(jì)費(fèi)為 0.01 元）。

行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)的電路將汽車行駛的里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖個(gè)數(shù)，然后由計(jì)數(shù)譯碼電路變成收費(fèi)金額，在出租車轉(zhuǎn)軸上加裝傳感器，以便獲得“行駛里程信號(hào)”。若每前進(jìn)10米發(fā)一個(gè)脈沖到一公里，則輸出100個(gè)脈沖，需要有一個(gè)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生與等候時(shí)間成正比的脈沖信號(hào)，然后選用BCD碼乘法器將里程脈沖數(shù)乘以每公里的單價(jià)比例系數(shù)，由于器件有限，所以此部分通過預(yù)算直接將計(jì)費(fèi)電路的里程計(jì)費(fèi)變換為脈沖個(gè)數(shù)。由于單價(jià)為1.8元/公里，則可以用180脈沖代替,，即一個(gè)脈沖當(dāng)量為0.01元/脈沖。0.06豪秒脈沖驅(qū)動(dòng)180進(jìn)制計(jì)數(shù)器表示如下。

圖3.8 0.06ms脈沖驅(qū)動(dòng)180進(jìn)制計(jì)數(shù)器

3.3.2等候里程計(jì)費(fèi)

中途等待計(jì)費(fèi)其原理也是轉(zhuǎn)換成脈沖當(dāng)量,等待10分鐘及以上的信號(hào)是由74LS192D構(gòu)成的中途等待計(jì)數(shù)器將來自脈沖電路的秒脈沖信號(hào)作為15進(jìn)制計(jì)數(shù)獲得,而向總消費(fèi)計(jì)數(shù)器送入一百個(gè)計(jì)數(shù)脈沖是用10分鐘及以上信號(hào)控制的一個(gè)一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器(等待10分鐘單價(jià)計(jì)數(shù)器)。這樣,總消費(fèi)計(jì)數(shù)器就可以依據(jù)起步價(jià)所設(shè)定的起始值,加上行程脈沖及中途等待時(shí)間脈沖即可得到最終的用車行程費(fèi)用。

中途等待計(jì)費(fèi)電路，由一片74LS192D構(gòu)成的15進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)滿一個(gè)周期時(shí)即等待時(shí)間滿10分鐘時(shí),不僅會(huì)對(duì)15進(jìn)制計(jì)數(shù)器清零,還會(huì)使基本RS觸發(fā)器變?yōu)楦唠娖?,此時(shí)啟動(dòng)十五進(jìn)制計(jì)數(shù)器(10分鐘等待單價(jià))開始計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)過程中從與非門輸出100個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。基本RS觸發(fā)器在計(jì)數(shù)器計(jì)滿10分鐘等待單價(jià)時(shí)歸零,隨后停止計(jì)數(shù)。而從與非門輸出的100個(gè)脈沖就是每等待10分鐘輸出的脈沖個(gè)數(shù),而我們所設(shè)定的等待單價(jià)為1.50元,即此電路中的脈沖當(dāng)量就是0.01元,電路中與74LS192D相連的手動(dòng)開關(guān)SW3用來控制等待計(jì)時(shí)的起始信號(hào)。電路設(shè)計(jì)圖如下圖3.9所示:

圖3.9 6ms脈沖驅(qū)動(dòng)15進(jìn)制計(jì)數(shù)器

3.3.3起步費(fèi)計(jì)價(jià)

收起步費(fèi)，再以每公里加價(jià)是屬于階梯物價(jià)，階梯物價(jià)的作用類似首先起到一種調(diào)控作用。階梯物價(jià)可以限制高消耗的浪費(fèi)。同樣起步收費(fèi)同樣可以限制消費(fèi)行為。
其目的是：
    1.為了保證出租車司機(jī)的收益，因?yàn)榘绰烦逃?jì)算收費(fèi)，太短的路程對(duì)幾乎所有運(yùn)輸業(yè)來說成本都比較高，這也是幾乎所有運(yùn)輸業(yè)里程越長(zhǎng)單位里程收費(fèi)越低，那為什么不采用分段計(jì)價(jià)呢？這就是第二個(gè)目的。

2.為了兼顧到效益情況下，起步費(fèi)收費(fèi)方式一定程度方便短途結(jié)算的方便，對(duì)計(jì)程車這類運(yùn)輸工具來說比按里程計(jì)費(fèi)而在短里程提高收費(fèi)的方法要方便結(jié)算得多。

此電路也按當(dāng)量將起步價(jià)轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)，由于起步價(jià)為8元，所以用800個(gè)脈沖代替，即用800進(jìn)制計(jì)數(shù)器表示。如下圖3.10所示:

圖3.10 0.06ms驅(qū)動(dòng)800進(jìn)制計(jì)數(shù)器

3.4總的費(fèi)用顯示電路設(shè)計(jì)

總的費(fèi)用顯示用0000—9999一萬(wàn)進(jìn)制表示，最高費(fèi)用為999.9元。經(jīng)測(cè)試仿真滿足要求，其電路如下圖所示:

圖3.11 總的費(fèi)用顯示電路圖

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