出租車計價器控制電路設(shè)計

數(shù)字電路課程設(shè)計出租車計價器控制電路設(shè)計實(shí)驗(yàn)案例相關(guān)說明實(shí)驗(yàn)案例名稱：出租車計價器控制電路設(shè)計

12實(shí)驗(yàn)學(xué)時：8學(xué)時3使用對象：2013級物教4實(shí)驗(yàn)課程名稱：數(shù)字電路

contents實(shí)驗(yàn)案例的引入1實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程42實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計思想3實(shí)驗(yàn)報告56考核內(nèi)容與方法

實(shí)驗(yàn)案例提出與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確定

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(fèi)；4） 等候按時間收費(fèi)，如每10分鐘增收1公里的費(fèi)用；5） 按下計價鍵后，汽車運(yùn)行計費(fèi)功能，行車時侯時關(guān)斷；停車侯時計數(shù)，運(yùn)行計費(fèi)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）。擴(kuò)展功能：1）白天與夜晚收費(fèi)的切換功能鍵2）系統(tǒng)時間顯示功能3）你想得到的能用數(shù)字電路知識實(shí)現(xiàn)的任何功能實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的本項目是?？频湍昙墧?shù)字電路教學(xué)的一配套實(shí)驗(yàn)，教學(xué)目的：強(qiáng)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；由于學(xué)生剛接觸設(shè)計型實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計實(shí)驗(yàn)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。項目設(shè)計思想

此項目案例的設(shè)計思想是利用實(shí)驗(yàn)項目驅(qū)動數(shù)字電路課課程教學(xué)，因此，實(shí)驗(yàn)需要包含數(shù)字電路教學(xué)大綱（專科）中90%左右內(nèi)容：BCD碼、卡諾圖化簡、邏輯函數(shù)表達(dá)式、單元門電路等數(shù)字邏輯的基礎(chǔ)知識；組合電路設(shè)計（中規(guī)模集成加法器電路74LS283應(yīng)用，譯碼器，顯示器）、觸發(fā)器、時序邏輯電路（計數(shù)器芯片應(yīng)用）和脈沖波形的產(chǎn)生（555電路）等基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字邏輯思維和數(shù)字電路設(shè)計能力，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。教學(xué)實(shí)施過程理解出租車計價器控制電路功能要求根據(jù)設(shè)計要求，首先進(jìn)行系統(tǒng)分析

系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)哪些功能，根據(jù)系統(tǒng)功能劃分模塊進(jìn)行設(shè)計，各模塊設(shè)計時需要哪些課程中相關(guān)的理論知識，模塊與模塊之間應(yīng)如何連接，以滿足系統(tǒng)功能要求）根據(jù)上述分析結(jié)果，回歸到課程中相關(guān)的理論知識復(fù)習(xí)及整理上來，比如計費(fèi)等功能實(shí)現(xiàn)所需知識；模塊化設(shè)計即系統(tǒng)中單元電路設(shè)計的具體實(shí)施，相關(guān)知識及相關(guān)設(shè)計方法運(yùn)用，模塊調(diào)試與功能實(shí)現(xiàn)。針對高職高專一年級學(xué)生，注意指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會查閱數(shù)據(jù)手冊等，培養(yǎng)基本功。系統(tǒng)設(shè)計模塊之間的控制與接口電路設(shè)計，多個單元電路聯(lián)調(diào)直至系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試，系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)。要完成整個系統(tǒng)設(shè)計，只是孤立掌握各知識點(diǎn)是不行的，教師要引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)字邏輯相關(guān)知識實(shí)現(xiàn)各模塊間邏輯關(guān)系的正確描述。最后考察系統(tǒng)穩(wěn)定性，合理性，可擴(kuò)展性及擴(kuò)展功能的實(shí)現(xiàn)；具體實(shí)驗(yàn)時，針對不同層次學(xué)生做必要的個別指導(dǎo)在實(shí)驗(yàn)完成后，可以分組以項目演講、答辯、評講的形式進(jìn)行交流，了解不同解決方案及其特點(diǎn)，拓寬思維,學(xué)習(xí)交流不同解決方案的特點(diǎn)。同時學(xué)生可以告訴老師自己的作品還將進(jìn)行哪些方面的改進(jìn)；（做設(shè)計時每個同學(xué)獨(dú)立做，做好后給一次課時間進(jìn)行同學(xué)間的交流，一種方案派一位同學(xué)上臺講述其設(shè)計，講述后接受答辯及同學(xué)提問，答辯者可以適當(dāng)加分）在設(shè)計中，要注意學(xué)生設(shè)計的規(guī)范性，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊構(gòu)成撰寫設(shè)計總結(jié)報告.教師對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，同時突出學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)原理簡介

實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理簡介

里程計數(shù)及顯示電路加法器模塊電路里程判別電路秒信號發(fā)生器及等待計時電路清零復(fù)位電路主要單元電路：

1.里程計數(shù)及顯示

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。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）。2.加法器模塊電路該模塊功能為計價，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(fèi)；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(yùn)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(fèi)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。3.里程判別電路當(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(fèi)）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。4.秒信號發(fā)生器及等待計時電路秒信號可用32768Hz石英晶振經(jīng)CD4060分頻后獲得。簡易的可用555定時器近似獲得。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。5.清零復(fù)位電路清零復(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。實(shí)驗(yàn)報告需要反映以下工作：設(shè)計任務(wù)與要求主要器件性能討論與選擇設(shè)計原理與實(shí)現(xiàn)方案論證完整的電路設(shè)計原理圖電路調(diào)試過程與方法設(shè)計與調(diào)試過程中遇到的問題與解決辦法實(shí)驗(yàn)心得體會與總結(jié)

實(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收：功能與性能指標(biāo)的完成程度，完成時間。實(shí)驗(yàn)質(zhì)量：電路方案的合理性。自主創(chuàng)新：功能構(gòu)思、電路設(shè)計的創(chuàng)新性，自主思考與獨(dú)立、實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)報告：實(shí)驗(yàn)報告的規(guī)范性與完整性。

考核內(nèi)容

考核方法

正確計費(fèi)——30分正確顯示(里程，單價，總價等)——10分可預(yù)置功能——10分復(fù)位清零——10分方案合理優(yōu)秀——10分?jǐn)U展功能——15分實(shí)驗(yàn)報告——15分

有機(jī)地“串聯(lián)”了數(shù)電大綱（?？疲┲屑s90%內(nèi)容：

包含了

BCD碼、卡諾圖、門、組合電路、時序電路和脈沖信號等知識，基本功能要求難度不太大，適合于電子類專業(yè)?？频湍昙墝W(xué)生，實(shí)施好了該項目可有效驅(qū)動數(shù)字電路教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其邏輯思維能力和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計基本功；分層次教學(xué)：基本要求+擴(kuò)