车用电子计程表

合肥工业大学

课程设计

设计题目：车用电子计程表 班 级：光信息11-1班

2013年7月13日

目录

一．设计任务……………………………………………………...………………………………….2

1.1 设计目的和意义……………………………………………………………………………………….2

车用电子计程表

1.1.1 目的…………………………………………………………………………..………………...2 1.1.2 意义………………………………………………………………………………………………2 1.2初始参数和要求…………………………………………………………………………………………2 1.2.1 74LS90芯片的简介………………………………………………………….....……….2

74LS192芯片的简介……………………………………………………...…………….3

555芯片的简介…………………………………………………………………………….4 1.2.2 初始要求……………………………………………………………………………………….5 1.2.3 所用软件工具……………………………………………………………………………….5

二．方案设计……………………………………………………………………………………..…..7 三．系统设计…………………………………………………………………………..……………..7

3.1 电路设计……………………………………………………………………………………………………8

3.1.1 分频计数器……………………………………………………………………...……………8 3.1.2 555单稳电路…………………………………………………………………………………9 3.1.3 555多谐电路…………………………………………………………………………………9 3.1.4 计数器计数显示……………………………………………………………….………….10 3.2 电路仿真测试………………………………………………………………………………….………..10

3.2.1 系统整体电路运行…………………………………………………………….…………10 3.2.2 仿真结论…………………………………………………………………………….…………10

四．系统常见问题及解决方法………………………………………….……………10 五．总结…………………………………………………………………………………………..………….11

5.1 总结………………………………………………………………………………………………..…………..11 5.2 优点与不足………………………………………………………………………………………………….11 5.3 心得与体会………………………………………………………………………………………………….11

车用电子计程表

一．设计任务

1.1设计目的和意义

1.1.1 目的：能够实现计程功能

1.1.2 意义：在现代城市中，随着社会节奏的加快和生活频率的提高，人们的生活标准也逐渐提高。私家车，出租车日益贴近人们的日常生活，因此对计程器进行设计和改革是必须的。

本课程设计的任务就是设计一计数器，使我们学的只是能更好的应用到实际中去。

1.2 初始参数和要求

1.2.1 各芯片简介：

（1）74LS90功能：十进制计数器（÷2 和÷5）

原理说明：本电路是由4 个主从触发器和用作除2 计数器及计数周期长度为除5 的3 位2 进制计数器所用的附加选通所组成。有选通的零复位和置9 输入。 为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B 输入同QA 输出连接，输入计数脉冲可加到输入A 上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。 LS90 可以获得对称的十分频计数，办法是将QD 输出接到A 输入端，并把输入计数脉冲加到B 输入端，在QA 输出端处产生对称的十分频方波。

注1：对于BCD（十进）计数，输出QA 连到输入B 计数 注2：对于5-2 进制计数，输出QD 连到输入A 计数

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74ls90引脚图

（2）74LS192功能： 同步十进制可逆计数器

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数 等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：

74LS192的引脚排列及逻辑符号 （a）引脚图 （b）逻辑符号

图中：PL为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，TCU为非同步进位输出端，TCD为非同步错位输出端。P0.P1.P2.P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0.Q1.Q2.Q3为输出端

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74ls192功能表

（3）555功能

ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。 ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555. ne555属于cmos工艺制造.

555引脚图

1.地GND 2.触发 3.输出 4.复位 5.控制电压 6.门限(阈值） 7.放电 8电源电压Vcc

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1.2.2初始要求：

功能要求：

（1）最大行车里程99.9km。LED显示，单位为km,具有100m分辨率。 （2）通过开关可设置为多种型号，以适用于多种型号自行车，摩托车。 （3）要求节能，低消耗。 参数要求：

（1）f取10nHZ，周期要小于Tc。

（2）K1要考虑Tc和其触发脉冲的间隔。 （3）Tc和K2要使比例为1/100。 1.2.3所用软件工具

Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench）公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。本次制作，我们所用的是Multisim 12

二．方案设计

设计原理如下：

有一个电子脉冲器一般是挂在车轮上，车轮每转一圈发射一个电子脉冲信号，一次累加就是车子的计费里程。

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三系统设计

3.1电路设计

3.1.1 分频计数器

计数器可以用于时钟脉冲计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等等。按触发方式分同步计数器和异步计数器。按计数容量分二进制计数器和非二进制计数器。按计数值的增减分加( 法) 计数器、减(法) 计数器和可逆计数器。本计数器电路依靠74LS192来完成,74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能.

3.1.2 555单稳电路

电路中只有一种稳定工作状态的触发器叫做单稳态触发器，其特点[2]：在无外触发信号作用时，电路处于一种稳定工作状态，称为稳态；当输入端有外加触发冲信号的上升沿或下降沿（由电路而定）作用时，输出状态立即发生跳变。电路进

入暂时稳态状态，称为暂稳态。电路自动恢复原先的稳态，其暂稳态时间与电阈值电压及外接R、C 参数有关。按电路结构，单稳态触发器可分为微分型和积分型两种。前者适用于窄脉冲触发，后者适用于宽脉冲触发。无论哪种电路结构，其单稳态的产生都源于电容的充放电原理。

单稳态触发器电路输出脉冲宽度的计算

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输出u0的脉冲宽度tW也就是暂稳态的持续时间，可根据uC的波形计算。根据RC电路瞬态过程的分析，可得到：uC=uC（∞）+[uC（0+）-uC（∞）]exp（- tτ） （1）

当式（1）中t=tW，时间常数τ=RC 时，可得：tW=RCln uC（∞）-uC（0+）uC

8

（∞）-uC（tW） （2）由uC波形图可知，式（2）中uC（∞）=VCC， uC（0+=0 V， uC（tW）=23VCC。代入式（1）可得：tW=RCln VCC-0VCC-23VCC=1.1RC （3这种电路产生的脉冲宽度可以从几微秒到数分钟。可通过改变R、C 元件参数调节脉冲宽度，精度可达0.1%[4]。综上所述，用555 定时器构成的单稳态触发器负脉冲触发形式，且暂稳态维持时间为TW=lnRC≈1.1RC，仅与电路本身的参数RC 有关。

单稳态触发器实验电路如下：

3.1.3 555多谐电路

振荡周期TT1T2。T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。充电时间

T1(R1R2)Cln20.7(R1R2)C 放电时间

T2R2Cln20.7R2C 矩形波的振荡周期

TT1T2ln2(R12R2)C0.7(R12R2)C因此改变R1、R2和电容C的值，便可

改变矩形波的周期和频率。对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q，q=（脉宽tw）/（周期T），tw指输出一个周期内高电平所占时间。电路输出矩形波的占空比qT1T1RR21。 TT1T2R12R2

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3.1.4 计数器计数显示

电路设计, 此电路主要实现脉冲的输出及计数的停止与启动。当按下启动键之后,计数器会自动清零并开始计数;按下停止键之后,计数器停止计数,并在LED显示结果。脉冲的获取依靠轮子的转动而使开关管高低电平的改变获得。

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3.2 电路仿真测试

3.2.1 系统整体电路运行

3.2.2 仿真结论

经过路程计数的显示表明，该设计基本符合设计要求，实现了计程功能。

四系统常见问题及解决方法

1.在连线时出现有时正常，有时未显示的情况, 后经检验发 现是由于面包板内接触不良导致。

2.在检测74LS90驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况,经老师检查发现是接地端未接地导致。从而发现multisim存在一些不足的地方。

五总结

5.1 总结

1.设计原理明了，设计步骤清晰，设计电路达到设计要求；

2.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，也使我有了搭建和调试实验电路的能力；

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3.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，提高个人的综合动手能力； 4.使我对multisim有了更深入的了解。 5.2 优点与不足

优点：设计实现了预分频，多档选择，分频，计数显示，清零等功能。 不足：布局不是很合理。 5.3 心得与体会

在此次设计过程中, 更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。在连接十进制的接法中, 要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能, 那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。在设计电路中, 往往是先仿真后连接实物图, 但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,例如仿真的连接示意图中,没有接地端和VCC, 因此在实际的电路连接中往往容易遗漏。在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的。此次设计重在于仿真和接线, 虽然能把电路图接出来, 并能正常显示, 但对于电路本身的原理并不是十分熟悉。总的来说,通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力。