基于Multisim的出租車計費器仿真研究

周來秀

（湖南城市學院 物理與電信工程系 湖南 益陽 413000）

基于Multisim的
出租車計費器仿真研究

周來秀

（湖南城市學院 物理與電信工程系 湖南 益陽 413000）

建立了基于Multisim的出租車計費器仿真模型，給出了仿真結果。仿真和分析表明設計方案合理。教學實踐證明，通過實施項目教學法，激發了學生的學習興趣和學習熱情，最大程度的發揮學生的主觀能動性，從而達到提高教學質量的目的。

數字電子技術；項目教學法；出租車計費器

引言

數字電子技術是目前發展最快的科學之一，是一門邏輯性、實踐性、應用性很強的學科。涉及內容多而又抽象，更新發展快。學生對該課程的學習態度和質量將直接影響到學生對后續課程的學習以及將來在相關領域思維素質的形成和潛能的發揮。因此如何充分調動學生的學習積極性，突出學生創新能力、學習能力和實踐能力的培養，提高該課程的教學質量與教學效果，是擺在每位教師面前的重要課題。

本文通過實施項目教學法[1]，讓學生主動參與到教學中來，以激發他們的學習興趣和學習熱情。以實訓項目出租車計費器為例，借助Multisim[2]仿真軟件輔助數字電路設計，讓學生確定設計方案，通過軟件仿真進行各種測試分析，調試、修改和完善自己設計的電路，在實驗平臺上搭接具體電路進行實驗，驗證成功后，再做出實際的硬件電路，從而激發他們的創新意識。進一步發揮學生的主觀能動性, 挖掘其潛能，達到提高教學質量的目的。

1 基于Multisim的出租車計費器設計

圖2 少于1.5公里仿真結果

圖3 大于1.5公里仿真結果

1.1 出租車計費器原理框圖

出租車計費器根據乘客乘坐時汽車行駛路程的多少計價，并在行駛過程中同步顯示車費。從起步價3元開始，汽車里程未滿1.5公里時，均按起步價計算。超過1.5公里，則在起步價基礎上按每0.1公里加0.2元計算。

路程和計費可通過十進制加法計數器實現。要設計一個精度為0.1公里，計費范圍為99.9元的計費器，則需有6個數碼管，前三個用來顯示路程，后三個用來顯示計價。起價（X.X元）可以通過計數器的置數端進行數據預置。這里行車里程用脈沖信號代替，每來一個脈沖代表0.1公里路程。

出租車計費器主要由路程計數電路、比較器電路、計費電路、顯示電路和時鐘脈沖信號源等組成，其原理框圖如圖1所示。

1.2 計費器總體設計電路

總設計思路出來后，在具體實訓環節中, 引入虛擬仿真環節, 將實際的開發過程和實驗調試在Multisim集成環境下完成，將會大大簡化設計開發過程。在Multisim環境下設計的出租車計費器電路如圖2所示。其中，計費器的所有清0功能通過開關J6完成。初始值設定部分包括里程置數和起價置數兩部分。里程置數由開關J3和J11完成；起價置數部分由比較器U6和反相器U17A產生置數信號，由開關J7和U7（74LS160N）進位輸出接入異或門U16A產生置數脈沖，從而使U8（74LS160N）獲得起價并通過數碼管顯示。

汽車行駛路程計數部分主要由計數器74LS160N和數碼管組成。用74LS160N芯片（U1～U3）的級聯進行路程累加。為了簡化設計，這里汽車行駛路程用脈沖信號表示，每個脈沖表示0.1公里路，通過數碼管顯示出來并且數碼管最后一位表示小數。

路程比較電路主要由三片7485N（U4～U6）數值比較器和預置1.5km輸入端組成。當行程小于1.5km時，U6的5腳OAGTB（>）輸出為0，從而使計數器U7、U9處于保持狀態；7腳OAGTB（<）輸出為1，經反相后變為0加到U8 9腳LOAD，從而使計費器一直顯示起步價。當行程大于1.5km時，U6的5腳OAGTB（>）輸出為1，從而使計數器U7、U9處于可計數狀態；7腳OAGTB（<）輸出為0，經反相后變為1，這樣U8 的9腳沒有置數信號也處于可計數狀態。

計費電路主要由三片74LS160N（U7～U9）級聯與數碼管組成。當路程小于1.5公里時顯示器起步價。當里程大于1.5公里時，在起步價基礎上，按每超過0.1公里路增加0.2元費用計算。

2 仿真結果與分析

2.1 行程小于1.5公里仿真結果

當行程小于等于1.5公里時，U6的7腳輸出1，通過反相器U17A后變為0，這樣U8置數端9腳為有效的置數信號0，使U8處于置數狀態，在時鐘脈沖下降沿作用下，將并行數據輸入端的0011（十進制數3）送到計數器輸出端，從而使數碼顯示器顯示3元。由于U7、U9的計數使能端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，于是計費顯示器一直顯示3元。其仿真結果如圖2所示。

2.2 行程大于1.5公里仿真結果

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

通過上面的項目實施和理論聯系實際,讓學生主動參與到教學中來，能夠提高學生學習該門課程的興趣。借助Multisim仿真軟件，學生看到自己的虛擬設計成果，進而產生想在數字電路實驗平臺上搭接實際電路和調試電路的欲望, 這樣學生可以把前期的理論分析仿真和實驗現象聯系起來, 真正理解出租車計費器電路的原理和掌握電子開發的技能，從而達到事半功倍的效果。

3 結論

以Multisim為設計平臺, 項目教學法的實施使學生學習目的更加明確。不僅調動了學生參與設計的積極性，而且學生可以利用該軟件進行自主創新設計，充分調動學生學習積極性,培養學生動手能力和分析問題、解決問題的能力, 從而有效地提高教學質量。

[1] 聞紫云.項目教學法在數字電路教學中的應用[J].科技信息.2009, ( 8):167-168

[2] 黃培根.Multisim 10 虛擬仿真和業余制版實用技術[ M] .北京:電子工業出版社.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目(編號:10C0507)

周來秀（1969-），女，湖南益陽人，講師，碩士，主要研究領域為電子信息。