基于Multisim的出租車計(jì)費(fèi)器仿真研究

周來秀

（湖南城市學(xué)院 物理與電信工程系 湖南 益陽(yáng) 413000）

基于Multisim的
出租車計(jì)費(fèi)器仿真研究

周來秀

（湖南城市學(xué)院 物理與電信工程系 湖南 益陽(yáng) 413000）

建立了基于Multisim的出租車計(jì)費(fèi)器仿真模型，給出了仿真結(jié)果。仿真和分析表明設(shè)計(jì)方案合理。教學(xué)實(shí)踐證明，通過實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，最大程度的發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

數(shù)字電子技術(shù)；項(xiàng)目教學(xué)法；出租車計(jì)費(fèi)器

引言

數(shù)字電子技術(shù)是目前發(fā)展最快的科學(xué)之一，是一門邏輯性、實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。涉及內(nèi)容多而又抽象，更新發(fā)展快。學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)態(tài)度和質(zhì)量將直接影響到學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來在相關(guān)領(lǐng)域思維素質(zhì)的形成和潛能的發(fā)揮。因此如何充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，突出學(xué)生創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果，是擺在每位教師面前的重要課題。

本文通過實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法[1]，讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)中來，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目出租車計(jì)費(fèi)器為例，借助Multisim[2]仿真軟件輔助數(shù)字電路設(shè)計(jì)，讓學(xué)生確定設(shè)計(jì)方案，通過軟件仿真進(jìn)行各種測(cè)試分析，調(diào)試、修改和完善自己設(shè)計(jì)的電路，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭接具體電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證成功后，再做出實(shí)際的硬件電路，從而激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)。進(jìn)一步發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性, 挖掘其潛能，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

1 基于Multisim的出租車計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)

圖2 少于1.5公里仿真結(jié)果

圖3 大于1.5公里仿真結(jié)果

1.1 出租車計(jì)費(fèi)器原理框圖

出租車計(jì)費(fèi)器根據(jù)乘客乘坐時(shí)汽車行駛路程的多少計(jì)價(jià)，并在行駛過程中同步顯示車費(fèi)。從起步價(jià)3元開始，汽車?yán)锍涛礉M1.5公里時(shí)，均按起步價(jià)計(jì)算。超過1.5公里，則在起步價(jià)基礎(chǔ)上按每0.1公里加0.2元計(jì)算。

路程和計(jì)費(fèi)可通過十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。要設(shè)計(jì)一個(gè)精度為0.1公里，計(jì)費(fèi)范圍為99.9元的計(jì)費(fèi)器，則需有6個(gè)數(shù)碼管，前三個(gè)用來顯示路程，后三個(gè)用來顯示計(jì)價(jià)。起價(jià)（X.X元）可以通過計(jì)數(shù)器的置數(shù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)置。這里行車?yán)锍逃妹}沖信號(hào)代替，每來一個(gè)脈沖代表0.1公里路程。

出租車計(jì)費(fèi)器主要由路程計(jì)數(shù)電路、比較器電路、計(jì)費(fèi)電路、顯示電路和時(shí)鐘脈沖信號(hào)源等組成，其原理框圖如圖1所示。

1.2 計(jì)費(fèi)器總體設(shè)計(jì)電路

總設(shè)計(jì)思路出來后，在具體實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中, 引入虛擬仿真環(huán)節(jié), 將實(shí)際的開發(fā)過程和實(shí)驗(yàn)調(diào)試在Multisim集成環(huán)境下完成，將會(huì)大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)開發(fā)過程。在Multisim環(huán)境下設(shè)計(jì)的出租車計(jì)費(fèi)器電路如圖2所示。其中，計(jì)費(fèi)器的所有清0功能通過開關(guān)J6完成。初始值設(shè)定部分包括里程置數(shù)和起價(jià)置數(shù)兩部分。里程置數(shù)由開關(guān)J3和J11完成；起價(jià)置數(shù)部分由比較器U6和反相器U17A產(chǎn)生置數(shù)信號(hào)，由開關(guān)J7和U7（74LS160N）進(jìn)位輸出接入異或門U16A產(chǎn)生置數(shù)脈沖，從而使U8（74LS160N）獲得起價(jià)并通過數(shù)碼管顯示。

汽車行駛路程計(jì)數(shù)部分主要由計(jì)數(shù)器74LS160N和數(shù)碼管組成。用74LS160N芯片（U1～U3）的級(jí)聯(lián)進(jìn)行路程累加。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，這里汽車行駛路程用脈沖信號(hào)表示，每個(gè)脈沖表示0.1公里路，通過數(shù)碼管顯示出來并且數(shù)碼管最后一位表示小數(shù)。

路程比較電路主要由三片7485N（U4～U6）數(shù)值比較器和預(yù)置1.5km輸入端組成。當(dāng)行程小于1.5km時(shí)，U6的5腳OAGTB（>）輸出為0，從而使計(jì)數(shù)器U7、U9處于保持狀態(tài)；7腳OAGTB（<）輸出為1，經(jīng)反相后變?yōu)?加到U8 9腳LOAD，從而使計(jì)費(fèi)器一直顯示起步價(jià)。當(dāng)行程大于1.5km時(shí)，U6的5腳OAGTB（>）輸出為1，從而使計(jì)數(shù)器U7、U9處于可計(jì)數(shù)狀態(tài)；7腳OAGTB（<）輸出為0，經(jīng)反相后變?yōu)?，這樣U8 的9腳沒有置數(shù)信號(hào)也處于可計(jì)數(shù)狀態(tài)。

計(jì)費(fèi)電路主要由三片74LS160N（U7～U9）級(jí)聯(lián)與數(shù)碼管組成。當(dāng)路程小于1.5公里時(shí)顯示器起步價(jià)。當(dāng)里程大于1.5公里時(shí)，在起步價(jià)基礎(chǔ)上，按每超過0.1公里路增加0.2元費(fèi)用計(jì)算。

2 仿真結(jié)果與分析

2.1 行程小于1.5公里仿真結(jié)果

當(dāng)行程小于等于1.5公里時(shí)，U6的7腳輸出1，通過反相器U17A后變?yōu)?，這樣U8置數(shù)端9腳為有效的置數(shù)信號(hào)0，使U8處于置數(shù)狀態(tài)，在時(shí)鐘脈沖下降沿作用下，將并行數(shù)據(jù)輸入端的0011（十進(jìn)制數(shù)3）送到計(jì)數(shù)器輸出端，從而使數(shù)碼顯示器顯示3元。由于U7、U9的計(jì)數(shù)使能端ENP、ENT與U6輸出端5腳相連，其輸出為0， 這樣ENP=ENT=0，使得U7、U9處于保持狀態(tài)，于是計(jì)費(fèi)顯示器一直顯示3元。其仿真結(jié)果如圖2所示。

2.2 行程大于1.5公里仿真結(jié)果

當(dāng)行程大于1.5公里時(shí)，比較器7485得到比較結(jié)果A>B, U6的7端輸出為0，通過反相器使得U8的9腳為1，置數(shù)無效，U8處于可計(jì)數(shù)狀態(tài)，其計(jì)數(shù)工作過程為：U7輸出1001前進(jìn)位輸出為0加在異或門輸入端，而開關(guān)J7加在異或門輸入端的邏輯值為1，這樣異或門輸出1；當(dāng)U7為1001時(shí)進(jìn)位輸出為1，由于異或門輸入均為1，因而輸出為0，這樣使得U8的時(shí)鐘脈沖端2腳正好得到一個(gè)下降沿而計(jì)數(shù)。另外，U6的5腳輸出1，此時(shí)與5腳相連的U7、U9的使能端ENP=ENT=1，使U7、U9處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。其仿真結(jié)果如圖3所示。

通過上面的項(xiàng)目實(shí)施和理論聯(lián)系實(shí)際,讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)中來，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣。借助Multisim仿真軟件，學(xué)生看到自己的虛擬設(shè)計(jì)成果，進(jìn)而產(chǎn)生想在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭接實(shí)際電路和調(diào)試電路的欲望, 這樣學(xué)生可以把前期的理論分析仿真和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聯(lián)系起來, 真正理解出租車計(jì)費(fèi)器電路的原理和掌握電子開發(fā)的技能，從而達(dá)到事半功倍的效果。

3 結(jié)論

以Multisim為設(shè)計(jì)平臺(tái), 項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施使學(xué)生學(xué)習(xí)目的更加明確。不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與設(shè)計(jì)的積極性，而且學(xué)生可以利用該軟件進(jìn)行自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和分析問題、解決問題的能力, 從而有效地提高教學(xué)質(zhì)量。

[1] 聞紫云.項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技信息.2009, ( 8):167-168

[2] 黃培根.Multisim 10 虛擬仿真和業(yè)余制版實(shí)用技術(shù)[ M] .北京:電子工業(yè)出版社.2008

Simulation Study on Taxi Meter Based on Multisim

ZHOU Lai-xiu
(Department of Physics and Electronic Information Engineering，Hunan City University，Yiyang，Hunan 413000，China)

The taxi meter model is established in the Multisim,the simulation results are given. Simulation and analyses shows that the design scheme is reasonable.Teaching practice have proved that the project teaching method can arouse the students' fervor and enthusiasm for study,arouse the greatest curiosity of the students and have improved the teaching quality

digital electronics; project teaching method; the taxi meter

TN79

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.048

湖南省教育廳科研項(xiàng)目(編號(hào):10C0507)

周來秀（1969-），女，湖南益陽(yáng)人，講師，碩士，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娮有畔ⅰ?/p>