基于Multisim的出租车计费器仿真研究

周来秀

（湖南城市学院 物理与电信工程系 湖南 益阳 413000）

基于Multisim的
出租车计费器仿真研究

周来秀

（湖南城市学院 物理与电信工程系 湖南 益阳 413000）

建立了基于Multisim的出租车计费器仿真模型，给出了仿真结果。仿真和分析表明设计方案合理。教学实践证明，通过实施项目教学法，激发了学生的学习兴趣和学习热情，最大程度的发挥学生的主观能动性，从而达到提高教学质量的目的。

数字电子技术；项目教学法；出租车计费器

引言

数字电子技术是目前发展最快的科学之一，是一门逻辑性、实践性、应用性很强的学科。涉及内容多而又抽象，更新发展快。学生对该课程的学习态度和质量将直接影响到学生对后续课程的学习以及将来在相关领域思维素质的形成和潜能的发挥。因此如何充分调动学生的学习积极性，突出学生创新能力、学习能力和实践能力的培养，提高该课程的教学质量与教学效果，是摆在每位教师面前的重要课题。

本文通过实施项目教学法[1]，让学生主动参与到教学中来，以激发他们的学习兴趣和学习热情。以实训项目出租车计费器为例，借助Multisim[2]仿真软件辅助数字电路设计，让学生确定设计方案，通过软件仿真进行各种测试分析，调试、修改和完善自己设计的电路，在实验平台上搭接具体电路进行实验，验证成功后，再做出实际的硬件电路，从而激发他们的创新意识。进一步发挥学生的主观能动性, 挖掘其潜能，达到提高教学质量的目的。

1 基于Multisim的出租车计费器设计

图2 少于1.5公里仿真结果

图3 大于1.5公里仿真结果

1.1 出租车计费器原理框图

出租车计费器根据乘客乘坐时汽车行驶路程的多少计价，并在行驶过程中同步显示车费。从起步价3元开始，汽车里程未满1.5公里时，均按起步价计算。超过1.5公里，则在起步价基础上按每0.1公里加0.2元计算。

路程和计费可通过十进制加法计数器实现。要设计一个精度为0.1公里，计费范围为99.9元的计费器，则需有6个数码管，前三个用来显示路程，后三个用来显示计价。起价（X.X元）可以通过计数器的置数端进行数据预置。这里行车里程用脉冲信号代替，每来一个脉冲代表0.1公里路程。

出租车计费器主要由路程计数电路、比较器电路、计费电路、显示电路和时钟脉冲信号源等组成，其原理框图如图1所示。

1.2 计费器总体设计电路

总设计思路出来后，在具体实训环节中, 引入虚拟仿真环节, 将实际的开发过程和实验调试在Multisim集成环境下完成，将会大大简化设计开发过程。在Multisim环境下设计的出租车计费器电路如图2所示。其中，计费器的所有清0功能通过开关J6完成。初始值设定部分包括里程置数和起价置数两部分。里程置数由开关J3和J11完成；起价置数部分由比较器U6和反相器U17A产生置数信号，由开关J7和U7（74LS160N）进位输出接入异或门U16A产生置数脉冲，从而使U8（74LS160N）获得起价并通过数码管显示。

汽车行驶路程计数部分主要由计数器74LS160N和数码管组成。用74LS160N芯片（U1～U3）的级联进行路程累加。为了简化设计，这里汽车行驶路程用脉冲信号表示，每个脉冲表示0.1公里路，通过数码管显示出来并且数码管最后一位表示小数。

路程比较电路主要由三片7485N（U4～U6）数值比较器和预置1.5km输入端组成。当行程小于1.5km时，U6的5脚OAGTB（>）输出为0，从而使计数器U7、U9处于保持状态；7脚OAGTB（<）输出为1，经反相后变为0加到U8 9脚LOAD，从而使计费器一直显示起步价。当行程大于1.5km时，U6的5脚OAGTB（>）输出为1，从而使计数器U7、U9处于可计数状态；7脚OAGTB（<）输出为0，经反相后变为1，这样U8 的9脚没有置数信号也处于可计数状态。

计费电路主要由三片74LS160N（U7～U9）级联与数码管组成。当路程小于1.5公里时显示器起步价。当里程大于1.5公里时，在起步价基础上，按每超过0.1公里路增加0.2元费用计算。

2 仿真结果与分析

2.1 行程小于1.5公里仿真结果

当行程小于等于1.5公里时，U6的7脚输出1，通过反相器U17A后变为0，这样U8置数端9脚为有效的置数信号0，使U8处于置数状态，在时钟脉冲下降沿作用下，将并行数据输入端的0011（十进制数3）送到计数器输出端，从而使数码显示器显示3元。由于U7、U9的计数使能端ENP、ENT与U6输出端5脚相连，其输出为0， 这样ENP=ENT=0，使得U7、U9处于保持状态，于是计费显示器一直显示3元。其仿真结果如图2所示。

2.2 行程大于1.5公里仿真结果

当行程大于1.5公里时，比较器7485得到比较结果A>B, U6的7端输出为0，通过反相器使得U8的9脚为1，置数无效，U8处于可计数状态，其计数工作过程为：U7输出1001前进位输出为0加在异或门输入端，而开关J7加在异或门输入端的逻辑值为1，这样异或门输出1；当U7为1001时进位输出为1，由于异或门输入均为1，因而输出为0，这样使得U8的时钟脉冲端2脚正好得到一个下降沿而计数。另外，U6的5脚输出1，此时与5脚相连的U7、U9的使能端ENP=ENT=1，使U7、U9处于计数状态。其仿真结果如图3所示。

通过上面的项目实施和理论联系实际,让学生主动参与到教学中来，能够提高学生学习该门课程的兴趣。借助Multisim仿真软件，学生看到自己的虚拟设计成果，进而产生想在数字电路实验平台上搭接实际电路和调试电路的欲望, 这样学生可以把前期的理论分析仿真和实验现象联系起来, 真正理解出租车计费器电路的原理和掌握电子开发的技能，从而达到事半功倍的效果。

3 结论

以Multisim为设计平台, 项目教学法的实施使学生学习目的更加明确。不仅调动了学生参与设计的积极性，而且学生可以利用该软件进行自主创新设计，充分调动学生学习积极性,培养学生动手能力和分析问题、解决问题的能力, 从而有效地提高教学质量。

[1] 闻紫云.项目教学法在数字电路教学中的应用[J].科技信息.2009, ( 8):167-168

[2] 黄培根.Multisim 10 虚拟仿真和业余制版实用技术[ M] .北京:电子工业出版社.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

湖南省教育厅科研项目(编号:10C0507)

周来秀（1969-），女，湖南益阳人，讲师，硕士，主要研究领域为电子信息。