摘要：出租车计价器是加强行业管理、减少司机与乘客纠纷的重要系统设备。本文采用以计数器为核心，将行车里程、等候时间按相同的比价转换成脉冲信号，然后对这些脉冲进行计数的方法，实现对出租车的多功能计价，输出采用8段数码显示管。该计价器能实现基本的计价，还可以根据白天，黑夜，中途等待来调节单价，同时在不计价的时候作为时钟为司机和乘客提供方便。
关键词：出租车计价器；里程计费电路；等候时间计费电路；计数、锁存、显示电路；时钟电路；置位电路和脉冲产生电路
中图分类号：TP302 文献标识码：A
出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步、停车的音乐提示或语言提示。
1.设计方案
(1)自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用4位数码管显示，最大金额为99.99元。
(2)行车里程单价设为1.80元/km，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到lkm或等候不足10分钟则忽略计费。
(3)在启动和停车时给出声音提示脚。
自动计费采用计数器电路来实现，将行车里程、等候时间分别按相同的比价转换成脉冲信号，然后对这些脉冲进行计数，起价可以通过预置送入计数器作为初值，如图1的原理框图所示。行车里程计数电路每行车lkm输出一个脉冲信号，启动行车单价计数器输出与单价对应的脉冲数。例如单价是1.80元/km，则设计一个一百八十进制计数器，每公里输出180个脉冲到总费计数器，即每个脉冲为0.01元。等候时间计数器将来自时钟电路的秒脉冲作六百进制计数，得到10分钟信号，用10分钟信号控制一个一百五十进制计数器(等候10分钟单价计数器计费为1.5元)向总费计数器输入150个脉冲。这样，总费计数器根据起步价所置的初值，加上里程脉冲、等候时间脉冲即可得到总的用车费用例。
上述方案中，如果将里程单价计数器和10分钟等候单价计数器用比例乘法器完成，则可以得到较简练的电路。它将里程脉冲乘以单价比例系数得到代表里程费用的脉冲信号，等候时间脉冲乘以单位时间的比例系数得到代表等候时间的时间费用脉冲，然后将这两部分脉冲求和。
如果总费计数器采用BCD码加法器，即利用每计满lkm的里程信号、每等候10分钟的时间信号控制加法器加上相应的单价值，就能计算出用车费用。
1.1里程计费电路设计
里程计费电路如图2所示。安装在与汽车轮相接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进10m闭合一次，即输出一个脉冲信号。汽车每前进1km则输出100个脉冲。此时，计费器应累加lkm的计费单价，本电路设为1.80元。在图2中，干簧继电器产生的脉冲信号经施密特触发器整形得到CP0。CP0送入由两片74HCl61构成的一百进制计数器，当计数器计满100个脉冲时，一方面使计数器清0，另一方面将基本Rs触发器的Q1置为1，使74HCl61(3)和(4)组成的一百八十进制计数器开始对标准脉冲CPl计数，计满180个脉冲后，使计数器清0。Rs触发器复位为0，计数器停止计数。在一百八十进制计数器计数期间，由于QI=I，则p2=。使P2端输出180个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲的计费是O.Ol元，称为脉冲当量。
1.2等候时间计费电路设计
等候时间计费电路如图3所示，由74HCl61(1)、(2)、(3)构成的六百进制计数器对秒脉冲CP2作计数，当计满一个循环时也就是等候时间满10分钟。一方面对六百进制计数器清O，另一方面将基本RS触发器置为1，启动74HCl61(4)和(5)构成的一百五十进制计数器(10分钟等候单价)开始计数，计数期间同时将脉冲从P1输出。在计数器计满10分钟等候单价时将Rs触发器复位为0，停止计数。从P1输出的脉冲数就是每等候10分钟输出150个脉冲，表示单价为1.50元，即脉冲当量为0.01元。等候计时的起始信号由接在74HCl61(1)的手动开关给定。
1.3计数、锁存、显示电路设计
如图4所示，其中计数器由4位BCD码计数器74LSl60构成，对来自里程计费电路的脉冲P2和来自等候时间的计费脉冲P1进行十进制计数。计数器所得到的状态值送入由2片8位锁存器74LS273构成的锁存电路锁存，然后由七段译码器74LS48译码后送到共阴数码管显示。
计数、译码、显示电路为使显示数码不闪烁，需要保证计数、锁存和计数器清零信号之间正确的时序关系，如图5所示。由图5的时序结合图4的电路可见，在Q2或Q1为高电平1期间，计数器对里程脉冲P2或等候时间脉冲P1进行计数，当计数完lkm脉冲(或等候10分钟脉冲)则计数结束。现在应将计数器的数据锁存到74LS273中以便进行译码显示，锁存信号由74LSl23(1)构成的单稳态电路实现，当Q1或Q2由1变0时启动单稳电路延时而产生一个正脉冲，这个正脉冲的持续时间保证数据锁存可靠。锁存到74LS273中的数据由74LS48译码后，在显示器中显示出来。只有在数据可靠锁存后才能清除计数器中的数据。因此，电路中用74LSl23(2)设置了第二级单稳电路，该单稳电路用第一级单稳输出脉冲的下跳沿启动，经延时后第二级单稳的输出产生计数器的清零信号。这样就保证了“计数一锁存一清零”的先后顺序，保证计数和显示的稳定可靠。
图4中的S2为上电开关，能实现上电时自动置入起步价目，s3可实现手动清零，使计费显示为00.00。其中，小数点为固定位置。
1.4时钟电路设计
时钟电路提供等候时间计费的计时基准信号，同时作为里程计费和等候时间计费的单价脉冲源，电路如图6所示。
在图6中，555定时器产生lkHz的矩形波信号，经74LS90组成的3级十分频后，得到1Hz的脉冲信号，可作为计时的基准信号。同时，可选择经分频得到的500Hz脉冲作为CPl的计数脉冲。也可采用频率稳定度更高的石英晶体振荡器。
1.5置位电路和脉冲产生电路的设计
在数字电路的设计中，常常还需要产生置位、复位的信号，如sD、RD。这类信号分高电平有效、低电平有效两种。由于实际电路在接通电源瞬间的状态往往是随机的，需要通过电路自动产生置位、复位电平使之进入预定的初始状态，如前面设计中的图4，其中s2就是通过上电实现计数器的数据预置。图7表示了几种上电自动置位、复位或置数的电路。
在图7(a)中，当s接通电源时，由于电容C两端电压不能突变仍为零，使RD为O，产生Q置0的信号。此后，c被充电使c两端的电压上升到RD为1时，D触发器进入计数状态。图7(b)则由于非门对开关产生的信号进行了整形而得到更好的负跳变波形。图7(c)和图7(d)中的CC4013是CMOS双D触发器，这类电路置位和复位信号是高电平有效，由于开关闭合时电容可视为短路而产生高电平，使RD=I，Q=0；若将此信号加到SD，则SD=I，Q＝1；置位、复位过后，电容充电而使RD(SD)变为0，电路可进入计数状态。图7(e)是用开关电路产生点动脉冲，每按一次开关产生一个正脉冲，使触发器构成的计数器计数1次；图7(f)是用开关电路产生负脉冲，每按一次开关产生一个负脉冲。2
