可以说，出租车已经成为我国城市公共交通的重要组成部分。 它们日益成为现代城市不可或缺的基础设施和人们日常生活、工作中最不可或缺的交通工具。 。 其中，出租车服务与出租车计价器密切相关。 因此，出租车必须安装出租车计价器后才能投入运营。 出租车计价器主要根据整个行程的行驶里程和等待时间长短，直接显示乘客最终支付的费用。 也可以说，计价器是出租车司机与出租车乘客之间进行公允价值结算的工具。 因此，出租车计价器的定价是否准确，将直接关系到乘客和出租车司机之间有形的经济利益。 根据我国相关法律法规，出租车计价器属于国家第一批强制检定的工作计量器具。 这也是为什么近年来我国国家质量技术监督部门着力加强监督管理。 几种关键测量仪器之一。 1.2 设计意义和目的出租车是我国城市交通极其重要的组成部分，因此行业的健康发展近年来越来越受到社会各界的关注。 毫无疑问，乘客和司机之间交易的重要标准就是出租车计价器，不仅因为它是整个出租车行业蓬勃发展的重要标志，也是出租车日常运营中最重要的计量工具。 。
因此，一款性能优良的计价器对于出租车司机和乘客来说都是非常有必要的。 本设计以数字电路芯片为核心，易于连接，结构简单，成本较低，电路设计相对简单。 出租车开机后开始充电。 仪表开机后显示预设起始价格、里程收费单价和等待时间收费单价。 出租车停站后，可以显示本次行程应收的总费用。 本设计分析了自动出租车计价器的原理，设计了一种可以在日常生活中正常使用的自动出租车计价器。 最后通过仿真软件Multisim10对仪表电路进行仿真和调试。 根据仿真结果对设计中的缺陷进行修改和调试，最终得到正确的仿真结果，从而验证了设计的正确性。 1.3 研究现状及应用前景随着我国国民经济的快速发展，出租车作为上世纪末在我国逐渐发展起来的新兴产业，已成为我国各城市公共日常交通的重要组成部分。国家。 出租车计价器从最初使用到现在的广泛使用，大体经历了三代发展。 最初使用的出租车计价器一般采用机械齿轮结构，只能完成最基本的里程计数功能。 随着科学技术的不断发展，第二代出租车计价器采用了机械齿轮结构和简单计算机相结合的方式，实现了最初的半机械半电子方式。 可以完成里程统计。 此时您还可以完成计费工作。
如今，基于集成电路的第三代计费表已得到广泛应用。 作为电子计费表，其功能随着日常的需要和科技的进步而不断发展和完善。 特别是单片机技术出现并广泛使用后，现代出租车计价器在结构和功能上已基本形成。 它不仅可以完成显示里程统计和价格计算的基本任务，还可以完成一些出租车计价器计算。 设备还具有票据打印、声音提示、报警等功能。 而根据行驶里程计算通行费时具有较高的精度和良好的稳定性和可靠性，是出租车计价器在日常使用中必须具备的主要功能。 由于各大城市旅游业发展良好，出租车行业逐渐成为外界了解城市的窗口和城市文明的象征。 如今，计量装置在我国大中城市的出租车上普遍使用，计量技术的发展已成定势。 随着城市基础设施建设不断加快，作为城市文明象征的出租车行业也将随着城市建设不断发展。 因此，出租车计价器将会流行起来是毫无疑问的。 因此，在不久的将来，出租车计价器的发展前景还是非常乐观的。 1.4 设计步骤 自动出租车计价器的总体设计步骤如下：首先分析本课题的设计要求，确定初步设计思路。 日常生活中的士计价器是根据行驶里程、候车时间等进行收费的。因此，总电路应包含上述模块，将起步价、候车时间费、行驶里程费相加，最后得到结果。 收费金额。
在几种可行方案中，根据技术指标、电路简单性、经济指标等多项因素确定最佳方案。 根据最终确定的最佳方案的要求，进行相应的电路结构设计、电路芯片选型和相应的布线方法。 4、通过Multisim软件进行仿真，分别讨论不同的驾驶情况，观察仿真结果是否达到预期效果，并对设计过程中存在的一些问题进行修改和补充。 5、经过多次模拟和修改，得到最终结果。 2 总体方案设计及选型 2.1 设计要求 自动出租车计价器是根据客户用车的实际情况自动计算并显示车费的数字计价器。 应具有以下功能 1、自动计价器具有里程计费功能，分为等待时间计费和起步费三部分。 三个计费项目显示在4位数码管上。 最高金额为99.99元。 2、需要设置行驶里程单价、等待时间充电、开始充电。 行驶中每公里刷新一次，等待时间刷新一次。 如果行驶距离小于1公里或等待时间小于10分钟，则充电将被忽略。 3、启动、停止时有声音提示。 2.2总体方案的选择一般来说，基于计数器设计的出租车自动计价器首先要把行驶距离、等待时间等信号转化为标准脉冲信号，然后利用计数器对这些不同的信号进行计算。 单独统计来自源头的脉冲信号，加上预设的车辆起始价格。 三者相加后，由解码器解码，由数码管驱动。 最后，四位数码管上显示要收费的价格。 总成本。
有两种可能的解决方案： 方案一：图2-1 系统方案框图 系统方案框图如图2-1 所示。 将行驶里程和等待时间分别转换成同价的脉冲信号，然后通过计数器对这些输入电路中的脉冲信号进行计数，并按照预设的方式向计数器发送一个初始值，作为出租车的起步价。 在实际行驶过程中，出租车每行驶1公里就会输出几个脉冲信号，行驶里程单价计数器就会输出单价对应的脉冲数。 假设行驶里程单价为1.8元/公里，那么可以设计一个180位十进制的计数器，每行驶1公里向总计数器输出180个脉冲。 也就是说，每个脉冲信号代表0.01元。 如果等待时间设置为10分钟，那么就需要设计一个十六进制计数器来对标准时间信号中的“秒”脉冲进行计数，这样就可以得到10分钟的信号。 为了简化电路，可以将600个脉冲信号进行分频，变成150个脉冲信号，也就是说用10分钟的信号来控制150位计数器，将这150个脉冲发送到总计数器。柜台。 这样，将起始价格设定的初始值加上里程脉冲和等待时间脉冲发送到总计数器，就可以得到总行驶成本[1]。 方案二： 图2-2 系统方案框图 系统方案框图如图2-2所示。 首先，通过控制开关控制起拍价的计算。 如果最终金额未达到起始价，则按起始价收取。 当计算的金额达到起始价格时，您可以使用控制开关选择是否按里程或等待时间收费。 选择计费方式后，相应的脉冲源将向计数器输入脉冲信号，计数器将计数结果通过基本逻辑门电路输入到总计数器，然后通过译码器驱动数码管显示最终计费金额。
系统方案比较有几个标准：一是比较技术指标，看哪种方案完成后最符合设计要求，是最完整的方案； 二是比较电路的简单程度，哪一种方案在第一种方案的基础上，电路更简单，更容易实现； 三是比较经济指标，在几种可行方案中选择成本相对较低的方案。 表 2-1 两种方案所需元件数量比较 方案 1 方案 2 555 定时器 1274LS160/74LS1611311 电压源 11 电容 54 电阻 75 滑动变阻器 12 开关 33 与门/与非门 82 或门/或非门 6274LS903 -74LS1232 -74LS484-74LS2732-方案一和方案二所需元件如表2-1所示。 通过对比表2-1中的数据可以看出，在实现相同功能的前提下，实现方案一所需的数字电路芯片和元器件数量远远多于方案一，无论是在类型和数量。 二。 这意味着当两种方案都满足设计要求时，采用上述元件的第二种方案的电路会更简单； 从经济指标来看，实施第二种方案所需的部件数量较少，符合经济最优。 标准。 因此，根据方案选择的标准，经过仔细比较和分析，在上述两个方案中，第二个方案是最好的。 3 设计电路 3.1 脉冲发生电路 图3-1 脉冲发生电路 脉冲发生电路的主要功能是为整个电路提供定时或计数参考信号。
图3-1所示脉冲发生电路为两个脉冲信号源，分别为等待时间计费电路和里程计费电路提供稳定的脉冲信号输入。 在等待时间充电电路中，这部分电路接受的时间信号是标准秒脉冲，因此555定时器产生的矩形脉冲信号的频率为1Hz。 在行驶里程计费电路中，假设出租车的里程计费单价为1.80元/公里，那么每行驶一公里就需要向外界输出180个脉冲信号(即每个脉冲信号代表0.01元的金额)。 考虑到现实生活中出租车的行驶速度大致为每小时60公里，这意味着行驶每小时向外界输出10800个脉冲信号，因此555定时器产生的矩形脉冲信号的频率应为3Hz 。 在设计脉冲发生电路时，主要以555定时器为核心进行设计。 在数字电路学科中，555定时器是一种多用途数模混合集成电路，可以用来方便地构造施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。 555定时器组成的各种电路通过定时控制实现信号的产生和转换，完成其他控制功能。 555定时器可以由TTL电路或CMOS电路组成。 它是一种可以产生延时和各种脉冲信号的控制电路。 由于其灵活性和方便性，555定时器已被应用于波形产生与转换、测量与控制、家用电器、电子玩具等众多领域[2]。
3.2 起价计费 图3-2 起价计费电路 起价计费电路如图3-2 所示。 汽车启动后，打开仪表电源，拨动控制开关，使计数器按起步价计费。 当里程金额未达到起步价时，按起步价收费； 当总金额达到或超过起始价格时，达到金额时，通过控制开关关闭里程充电电路，然后进行充电。 出租车计价器中预设的起步价为8.00元，因此需要设计一个800位的计数器进行计数。 如图3-2所示，同步800十进制计数器由三片74161芯片组成。 每个74161芯片的A、B、C、D引脚均接地（低电平），以十进制计数器的方式连接。 当表示个位161芯片计数到9后，通过与非门将高电平1变为低电平0。 它一方面向自己的引脚输入低电平信号以将自身清零，另一方面输入信号表示十。 因此，代表百位和十位的两个161芯片也以同样的方式连接。 当代表百位数的161芯片计数到8时，该引脚连接一个非门，将计数结果输入到总计数器中。 此时800基计数器达到800，数码管上显示。 在设计计数器时，主要使用数字芯片74161。 74161芯片是4位同步二进制计数器。 它不仅可以灵活地应用于各种数字电路中，而且可以实现单片机系统中的许多重要功能。
其功能表如表3-1所示。 表 3-1 4 位同步二进制计数器功能表工作状态 74161×0×××置零↑10××预置数×1101 保持×11×0 保持（但 C=0）↑1111 从 74161 功能计数表 可以理解，在类似的异步置零数字芯片中，当clear端为低电平时，即74161芯片的引脚输入为0时，无论时钟引脚的输入状态如何，整个计数器立即清零，此时芯片、、、引脚的输出全部为“0”。 当=“1”和=“0”时，该引脚输入上升沿信号动作后，74161芯片引脚、、、的输出状态分别与并行数据输入端、、、的输入状态相同，称为同步设定功能。 只有当====“1”时，施加引脚输入的上升沿信号后，计数器的累计计数加1，这是本设计中最常用的计数功能。 另外，74161芯片还有一个进位输出端，该引脚的数字逻辑关系为=····。 为了灵活应用计数器的置零或置数功能，还可以用74161芯片组成十六进制以下的任意分频器[3]。 3.3 里程计量 出租车正常行驶时，安装在车轴上的里程传感器将里程数转变为与里程数成正比的脉冲数。 这些脉冲信号通过里程计，然后通过翻译器进行翻译。 该代码将其转换为费用金额并显示。
假设出租车每行驶10米通过传感器发出一个脉冲信号，那么行驶一公里就会输出100个脉冲。 需要脉冲发生器产生与等待时间成正比的脉冲信号，然后用BCD码乘法器将里程脉冲数乘以每公里单价比例系数。 为了使参考电路更加简洁，可以通过计算直接计算出行驶里程。 计费以脉冲数表示。 设定行驶里程单价为1.8元/公里，那么可以用180个脉冲信号来表示，也就是说1个脉冲信号代表0.01元。 图3-3 里程充电电路 行驶里程充电电路如图3-3 所示。 里程计费电路的计数器由三个74161芯片、一个与非门和一个与门组成。 三个161芯片连接起来组成一个180位的计数器。 开关闭合后，代表个位数的161芯片接收到脉冲信号源。 脉冲，整个计数器开始计数。 当计数到179时，与非门输出信号将计数器清零，计数结果输入总计数器，输入总电荷。 当下一个行驶里程脉冲信号到来时，里程计数计数器从“000”开始计数，依次循环。 图中，当启动充电电路中的计数器达到800时，选择控制开关至“准备行驶”并闭合开关。 此时开始正常行驶里程计费。 3.4 等待时间充电 等待时间充电电路如图3-4 所示。 等待时间充电电路的计数器由两片74161芯片、一个与非门和一个与门组成。 两个161芯片连接起来组成一个十六进制计数器。 指示个位的161芯片接受脉冲信号源发送的脉冲。 整个计数器开始计数。 当计数到14时，通过与非门输出信号将计数器清零，并将计数结果输入到总计数器中，进入总充电。 当下一个等待时间里程脉冲信号到来时，里程计费计数器从“00”开始计数，依次循环。
图3-4 等待时间计费电路设置等待时间计费为10分钟0.4元，即0.04元/分钟。 如果换算成标准秒脉冲计算，每15秒总收费金额增加0.01元。 出租车正常运营时，需要先将控制开关拨至“等待充电”，这样整个等待充电电路才能正常工作。 555定时器发出标准秒脉冲信号，计数器对其进行计数。 3.5 总体电路 总计费部分采用四颗74161芯片组成万位计数器，负责接收起车计费电路、等待时间计费电路、行驶里程计费电路通过门输入的信号。电路，对总费用进行计数并显示在4位数码管中。 总费用显示范围为00.00-99.99元，基本可以满足日常生活中的驾驶需求。 出租车计价器总体设计电路如图3-5所示。 控制开关负责选择“准备行驶”和“等待计费”，单掷开关负责计算起价后正常行驶里程计费，轻触按钮负责手动清零整个电路。 图3-5 总体设计电路图 实际操作时：关闭开关，在控制开关上选择“准备驱动”，按下轻触按钮清除电路； 起价充电电路开始工作，计算起价； 达到起始价后，关闭开关，开始正常行驶充电； 在控制开关上选择“等待充电”，出租车将停止行驶，进入等待充电状态。
4.电路仿真。 制定设计方案并根据选定的方案设计相应的参考电路后，需要进行软件仿真和调试。 这样做的目的是通过仿真来发现设计中的缺陷。 通过纠正错误或差错，所设计的电路在功能指标、性能指标等方面均能满足设计要求，并且还具有较好的稳定性和可靠性。 因此，仿真和调试的过程不仅是对设计内容进行检验的过程，也是对设计结果不断修改和完善的过程。 这也是理论知识和实践技能综合运用的重要过程。 本设计主要使用EDA软件Multisim10对所设计的电路进行仿真。 Multisim是加拿大Interactive Image Technoligics（简称IIT公司）推出的一款基于Windows的仿真工具，适用于板级模拟/数字电路板设计工作。 包括电路原理图图形化输入、电路硬件描述语言输入方式，并具有丰富的仿真分析能力。 Multisim 10是一款具有工业品质、使用灵活、功能强大的电子仿真软件[4]。 Multisim 10包含许多虚拟设备，不仅包括普通实验室常见的各种仪器，如示波器、万用表、函数发生器等，还包括许多普通实验室中很难见到的仪器，如逻辑分析仪。 、网络分析仪等。这些虚拟仪器提供了快速获得仿真结果的手段，同时为在实验室中使用这些仪器做好准备[5]。
以本设计为例，参考电路设计完成后，使用Multisim 10进行仿真。 可以使用各种类型的元件来构建电路。 设计方案实施后，方便电路调试。 如果在调试过程中发现不完善或不足之处，可以立即修改和完善，这也是使用该软件的一大优势。 通过Multisim软件对设计的自动出租车计价器电路进行了仿真。 以下是出租车费用在起步价以内、超过起步价以及等待时间计费的几种情况。 1、计费金额在起始价格以内，如图4-1所示。 这时，出租车刚刚开始行驶。 关闭开关并将选择器开关转到“准备行驶”。 出租车进入起步价计费状态，如图4-1所示。 中启动充电电路的计数器显示计数为534，不足800。由于最终计费金额未达到起始价，因此应按起始价8元收费。 图 4-1 充电金额在起步价以内且超过起步价后的模拟图 图 4-2 行驶超过起步价后的模拟图 PAGEPAGE 26 如图 4-2，此时，起步价充电出租车线路 计数器已达到 800。关闭开关并选择“准备出行”。 出租车将进入正常里程计费状态。 总票价中显示的金额是起始价格和里程的总和。 等待时间充电 图4-3 等待时间充电仿真图如图4-3 所示。 出租车起步价充电电路中的计数器达到800，开关闭合，出租车进入正常里程充电状态，行驶一定距离后，在控制开关上选择“等待充电”。 此时出租车停止行驶，进入等待时间充电状态。 总收费中显示的金额为起步价、里程收费和等待时间收费。 费用总和。
5 结论与展望本文在满足稳定可靠、优质经济等基本要求的前提下，结合出租车日常驾驶的实际情况，探讨了自动出租车计价器的优化设计，并根据所选方案进行了主要数字电路芯片的选型和确定以及相应的接线方式，完成了脉冲发生电路、起步价计费电路、行驶里程计费电路和等待时间计费电路的设计。 仿真过程中，计费电路主要实现以下功能： (1) 出租车计价器开始计费前，按下触摸按钮清零电路，计价器上显示的金额相应被清零。 ; （2）出租车起步后，如果起步价收费线路未达到起步价，则按照起步价计费； (3)当充电量达到起始价格时，关闭开关，开始正常行驶充电； （4）当出租车停止行驶并进入等待时间计费状态时，拨动开关进行等待时间计费。 本设计的设计原理清晰，设计步骤清晰。 所设计的电路基本满足设计要求。 在现实生活中，由于城市建设的不断发展和人们生活水平的日益提高，出租车已经成为人们生活中日常出行的常规选择，特别是在火车站、汽车站、医院、商场、学校等场所。 在人群密集、人流量较大的地方，出租车相比其他交通方式的优势更加明显。 因此，出租车计价器的重要性自然不言而喻。 出租车计价器在方便人们出行的同时，也保证了司机和乘客双方的切身利益。
目前使用的出租车计价器大多是基于数字电路和微控制器设计的。 在精准计费基本功能的前提下，各种辅助功能也不断丰富。 随着科学技术的不断进步，越来越多先进的技术和硬件系统将不断应用于各个领域，计费系统将更加准确、公平。 未来，出租车计费系统也将得到更好的发展。参考文献[1]梅凯祥，梅俊金。 电子电路设计与制作[M]． 北京：北京理工大学出版社，2010.1：142-148。 [2] 严石. 数字电子技术基础[M]． 北京:高等教育出版社,2006.5:489-491.[3] 秦晋平. 数字电子与EDA技术[M]． 科学出版社，2011.8：220-222。[4] Zhang Xinxi.Multisim10电路模拟和应用[M]，机械行业出版社，2010.2：2-4 [5] Zhao Yongjie，Wang Guoyu。 Multisim10电路模拟技术的应用[M]。 电气
