C語(yǔ)言出租車(chē)計(jì)價(jià)器課程設(shè)計(jì).doc

出租車(chē)計(jì)價(jià)器課程設(shè)計(jì)目錄前言1、 系統(tǒng)工作原理1.1 功能說(shuō)明1.2 基本原理2、 硬件設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單元2.2 A44E霍爾傳感器檢測(cè)單元2.3 AT24C01存儲(chǔ)單元2.4 鍵盤(pán)調(diào)整單元2.5 顯示單元3、 軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)主程序3.2 中斷程序3.2.1 里程計(jì)數(shù)中斷程序3.2.2 中途等待中斷程序3.3 計(jì)算程序3.4 顯示程序3.5 鍵盤(pán)程序4、 總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 系統(tǒng)源程序前言 隨著出租車(chē)行業(yè)的發(fā)展，出租車(chē)已經(jīng)是城市交通的重要組成部分，從加強(qiáng)行業(yè)管理以及減少司機(jī)與乘客的糾紛出發(fā)，具有良好性能的計(jì)價(jià)器對(duì)出租車(chē)司機(jī)和乘客來(lái)說(shuō)都是很必要的。而采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試。而采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎貙?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)為主控器，以A44E霍爾傳感器測(cè)距，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車(chē)的多功能的計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)，并采用AT24C01實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)等信息，輸出采用8段數(shù)碼顯示管。本電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器不但能實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)，而且還能根據(jù)白天，黑夜和中途等待來(lái)調(diào)節(jié)單價(jià)。第一章系統(tǒng)工作原理1.1 功能說(shuō)明 出租車(chē)計(jì)價(jià)器根據(jù)乘客乘坐汽車(chē)行駛距離和等候時(shí)間的多少進(jìn)行計(jì)價(jià),并在行程中同步顯示車(chē)費(fèi)值。從起步價(jià)開(kāi)始，當(dāng)汽車(chē)程行駛未滿3公里時(shí)，均按起步價(jià)計(jì)算。過(guò)3公里后,實(shí)現(xiàn)每1公里單價(jià)收費(fèi)，中間遇暫停時(shí)，計(jì)程數(shù)不再增加，開(kāi)始計(jì)時(shí)收費(fèi)，測(cè)距收費(fèi)和測(cè)時(shí)收費(fèi)的和便構(gòu)成了一位乘客的車(chē)費(fèi)。同時(shí)，白天和夜晚價(jià)格不同，可以進(jìn)行切換。白天單價(jià)、夜晚單價(jià)、等待單價(jià)和起步價(jià)格都可通過(guò)獨(dú)立鍵盤(pán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。（默認(rèn)起步價(jià)為5元/3公里，里程單價(jià)白天為1.5元/公里，夜晚為1.8元/公里，等待計(jì)時(shí)單價(jià)為0.5元/5分鐘）1.2 基本原理 計(jì)數(shù)器系統(tǒng)主要由五部分組成：A44E霍爾傳感器、AT89S52單片機(jī)、獨(dú)立鍵盤(pán)、EEPROM AT24C01和顯示數(shù)碼管。 霍爾傳感器安裝在車(chē)輪上，主要檢測(cè)汽車(chē)行進(jìn)的公里數(shù)，并產(chǎn)生一系列相應(yīng)的脈沖輸出，脈沖送到單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)定通過(guò)計(jì)算脈沖數(shù)換算出行駛公里數(shù)，再根據(jù)從EEPROM中讀取的價(jià)格等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行金額的計(jì)算，計(jì)算好的金額、里程和單價(jià)都實(shí)時(shí)地顯示在數(shù)碼管上。獨(dú)立鍵盤(pán)可以調(diào)節(jié)價(jià)格等相關(guān)數(shù)據(jù)，按下相應(yīng)的按鈕，產(chǎn)生信號(hào)交由單片機(jī)處理并實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，調(diào)節(jié)好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到EEPROM中，掉電后可以使調(diào)好的數(shù)據(jù)不丟失，下次得電后直接從EEPROM讀到單片機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單元 主控機(jī)系統(tǒng)采用了Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89S52單片機(jī)，它含有256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)置8K 的電可擦除FLASH ROM，可重復(fù)編程，大小滿足主控機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以不必再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。復(fù)位電路和晶振電路是AT89S52 工作所需的最簡(jiǎn)外圍電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示。圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 AT89S52 的復(fù)位端是一個(gè)史密特觸發(fā)輸入，高電平有效。RST端若由低電平上升到高電平并持續(xù)2個(gè)周期，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位操作。在復(fù)位電路中，按一下復(fù)位開(kāi)關(guān)就使在RST端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，外接11.0592M 晶振和兩個(gè)30pF 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘電路。2.2 A44E霍爾傳感器檢測(cè)單元 A44E 屬于開(kāi)關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.518V），其輸出的信號(hào)符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的IO 端口上，而且其最高檢測(cè)頻率可達(dá)到1MHZ。A44E 集成霍耳開(kāi)關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍耳電勢(shì)發(fā)生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門(mén)輸出E五個(gè)基本部分組成。 在輸入端輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出，該VH信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門(mén)輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)（即Bop）時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓（相對(duì)于地電位），使三極管導(dǎo)通，此時(shí)OC門(mén)輸出端輸出低電壓，三極管截止，使OC門(mén)輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍爾開(kāi)關(guān)完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作。A44E霍爾傳感器原理如圖3所示。 圖3 A44E霍爾傳感器原理 里程計(jì)算是通過(guò)安裝在車(chē)輪上的霍爾傳感器檢測(cè)到的脈沖信號(hào)，送到單片機(jī)產(chǎn)生中斷，單片機(jī)再根據(jù)程序設(shè)定，計(jì)算出里程。其原理如圖4所示。 圖4 傳感器測(cè)距示意圖 本系統(tǒng)選擇了將A44E的脈沖輸出口接到P3.3口外部中斷1作為信號(hào)的輸入端（這樣可以減少程序設(shè)計(jì)的麻煩），車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)是1米），霍爾開(kāi)關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到1000次時(shí)，即1公里，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)增加，如圖5。圖5 A44E霍爾元件接線圖2.3 AT24C01存儲(chǔ)單元 存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開(kāi)的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。AT24C01 是Ateml公司的1KB的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10uA(5.5V)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8 腳的DIP 封裝，使用方便。AT24C02芯片引腳配置如圖6所示。存儲(chǔ)單元電路連接如圖7所示。圖 7 存儲(chǔ)單元電路原理圖 圖中R4、R5 是上拉電阻，其作用是減少AT24C01 的靜態(tài)功耗。由于AT24C01的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（時(shí)鐘脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)P2.2和P2.3口連接，進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)。 每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià)，系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序，將單價(jià)信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序，將存儲(chǔ)器內(nèi)的單價(jià)等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。2.4 鍵盤(pán)調(diào)整單元 當(dāng)單價(jià)等信息需要進(jìn)行修改時(shí)，就要用到鍵盤(pán)進(jìn)行修改。由于調(diào)節(jié)信息不多，故采用4個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán)即可，分別實(shí)現(xiàn)清零、切換、增大、減小和功能等作用。電路原理如圖8所示。圖8 鍵盤(pán)調(diào)整單元接線圖S1：接P1.0口，對(duì)上一次的計(jì)費(fèi)進(jìn)行清零，為下次載客準(zhǔn)備S2：接P1.1口，實(shí)現(xiàn)白天和夜晚單價(jià)的切換；當(dāng)功能鍵S4按下時(shí)，S2可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增大。S3：接P1.2口，當(dāng)功能鍵S4按下時(shí)，S3可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行減小。S4：接P1.3口，按1次，進(jìn)入調(diào)整白天單價(jià)；按2次，進(jìn)入調(diào)整夜晚單價(jià)；按3次，進(jìn)入調(diào)整等待單價(jià)；按4次，進(jìn)入調(diào)整起步價(jià)；按5次，返回。2.5 顯示單元 顯示單元由7個(gè)8段共陽(yáng)數(shù)碼管組成，采用動(dòng)態(tài)掃描進(jìn)行顯示。前三個(gè)數(shù)碼管分別接P3.0、P3.1和P3.2，用于顯示總金額；中間兩個(gè)分別接P3.4和P3.5，用于顯示里程；后邊兩個(gè)分別接P3.6和P3.7，用于顯示單價(jià)。電路如圖9所示。 圖9 數(shù)碼管顯示圖第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)主程序 在主程序模塊中，需要完成對(duì)各參量和接口的初始化、出租車(chē)起價(jià)和單價(jià)的初始化以及中斷、計(jì)算、循環(huán)等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng)/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價(jià)格寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)程和計(jì)價(jià)等不同的操作。當(dāng)汽車(chē)運(yùn)行起來(lái)時(shí)，就啟動(dòng)計(jì)價(jià)，根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷行駛里程是否已超過(guò)起步價(jià)公里數(shù)。若已超過(guò)，則根據(jù)里程值、每公里的單價(jià)數(shù)和起步價(jià)數(shù)來(lái)計(jì)算出當(dāng)前的總金額，并將結(jié)果存于總金額寄存器中；中途等待時(shí)，無(wú)脈沖輸入，不產(chǎn)生中斷，當(dāng)時(shí)間超過(guò)等待設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)，并把等待價(jià)格加到總金額里，然后將總金額、里程和單價(jià)送數(shù)碼管顯示出來(lái)。程序流程如圖10所示。 圖10 主程序流程圖 圖11 計(jì)算程序流程圖3.2 中斷程序 3.2.1 里程計(jì)數(shù)中斷程序 每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次，當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖計(jì)滿1000次時(shí)，進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中，里程變量加一。主函數(shù)中總金額也相應(yīng)地變化。 3.2.2 中途等待中斷程序 在中途等待中斷程序中，每1ms產(chǎn)生一次中斷，將當(dāng)前里程值送入某個(gè)緩存變量，每5分鐘將緩存變量中的值和當(dāng)前里程值比較，當(dāng)汽車(chē)停止，霍爾傳感器5分鐘沒(méi)有輸出信號(hào)，當(dāng)前里程值和緩存變量?jī)?nèi)的值相同，則進(jìn)入等待計(jì)時(shí)，每5分鐘記一次價(jià)格。3.3 計(jì)算程序 計(jì)算程序根據(jù)里程數(shù)分別進(jìn)入不同的計(jì)算公式。如果里程大于3公里，則執(zhí)行公式：總金額=起步價(jià)+（里程-3）*單價(jià)+等待時(shí)間*等待單價(jià)；否則，執(zhí)行公式：總金額=起步價(jià)+等待時(shí)間*等待單價(jià)。程序流程圖如圖11所示。3.4 顯示程序 顯示程序利用定時(shí)器每1ms產(chǎn)生一次中斷，相應(yīng)變量置位，點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管，顯示一位數(shù)據(jù)，利用主函數(shù)內(nèi)的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，同時(shí)根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫留現(xiàn)象，即可實(shí)現(xiàn)顯示。3.5 鍵盤(pán)程序 鍵盤(pán)采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒(méi)有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。流程圖如圖12。 圖12 鍵盤(pán)程序流程圖第四章 總結(jié) 經(jīng)過(guò)這些天有關(guān)于出租車(chē)計(jì)價(jià)器的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用有了更深的了解。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還是碰到了許多的問(wèn)題。比如，對(duì)于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示和鍵盤(pán)的延時(shí)防抖的綜合編程不能較好地解決；對(duì)于代碼的前后順序及調(diào)用掌握得還不夠好；對(duì)于一些相關(guān)的應(yīng)用軟件沒(méi)能熟練掌握。通過(guò)這幾天晚上的苦想和反復(fù)調(diào)試，以及參考網(wǎng)上的程序，最終還是把問(wèn)題解決了。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是自己的動(dòng)手能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力得到了很大的提高，也充分體會(huì)到了自己設(shè)計(jì)東西的樂(lè)趣、學(xué)會(huì)查閱資料和對(duì)別人的東西融會(huì)變通的重要性，也明白了很多知識(shí)光靠趴在書(shū)本上學(xué)是學(xué)不到其中的精髓的，必須親自去試著實(shí)踐，親自去經(jīng)歷才能對(duì)它們真正的掌握，凡事都要自己去動(dòng)下手，去實(shí)踐一下，遇到困難，永遠(yuǎn)不要沮喪氣餒。在動(dòng)手的過(guò)程中，不僅能增強(qiáng)實(shí)踐能力，而且在理論上可以有更深的認(rèn)識(shí)；這次設(shè)計(jì)給了我極大的鼓舞和信心，相信在以后的學(xué)習(xí)中可以通過(guò)不斷的摸索和實(shí)踐來(lái)提高其他方面的知識(shí)。參考文獻(xiàn)1 馬淑華，王鳳文，張美金編著. 單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第二版）. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007.2 譚浩強(qiáng)著. C程序設(shè)計(jì)（第三版）. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.附錄A 系統(tǒng)原理圖源程序 #include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); uchar code table=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90; sbit exter=P33; /外部中斷 sbit key0=P10; /清零sbit key1=P11; /切換/+sbit key2=P12; /-sbit key3=P13; /功能鍵 sbit p30=P30; /數(shù)碼管各位控制sbit p31=P31;sbit p32=P32;sbit p34=P34;sbit p35=P35;sbit p36=P36;sbit p37=P37; sbit SDA=P23; /IIC引腳sbit SCL=P22; uint inter,aa,bb,temp,temp1;uint zongjine,licheng,dengdai;uint key3num,qiehuantemp,delaytemp;uchar danjia1,danjia2,danjia3,danjia,qibu; void delay(uint x) /延時(shí)時(shí)基為1ms int i,j; for(i=x;i0;i-) for(j=340;j0;j-); void start() /IIC開(kāi)始位 SDA = 1; SCL = 1; delayNOP(); SDA = 0; delayNOP(); SCL = 0; void stop() / IIC停止位 SDA = 0; delayNOP(); SCL = 1; delayNOP(); SDA = 1; void respons() /IIC應(yīng)答位 uchar i; SCL=1; delayNOP(); while(SDA=1)&(i250) i+; SCL=0; delayNOP(); uchar read_byte() / 從EEPROM讀到MCU uchar i,j; for(i=0;i8;i+) SCL=1; j=1; j|=SDA; SCL=0; return(j); void write_byte(uchar date) / 從MCU寫(xiě)到EEPROM uchar i,temp; temp=date; for(i=0;i8;i+) temp=temp1; SCL=0; delayNOP(); SDA=CY; delayNOP(); SCL=1; delayNOP(); SCL=0; delayNOP(); SDA=1; delayNOP(); void write_data(uchar addr, uchar date) / 在指定地址addr處寫(xiě)入數(shù)據(jù)date start(); write_byte(0xa0); respons(); write_byte(addr); respons(); write_byte(date); respons(); stop(); uchar read_data(uchar addr) / 在指定地址addr讀取數(shù)據(jù) uchar date; start(); write_byte(0xa0); respons(); write_byte(addr); respons(); start(); write_byte(0xa1); respons(); date=read_byte(); stop(); return date; void display(uint zongjine0,uint licheng0,uint danjia0) /數(shù)碼管顯示 uint jbai,jshi,jge,lshi,lge,dshi,dge; uint numwei,numshu; /數(shù)碼管位置分配 jbai=zongjine0/100; jshi=zongjine0%100/10; jge=zongjine0%100%10; lshi=licheng0/10; lge=licheng0%10; dshi=danjia0/10; dge=danjia0%10; /數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 if(aa) aa=0; numshu+; if(numshu=7) numshu=0; P3=0xff; switch(numwei) case 0:p30=0;P0=tablejbai;break; case 1:p31=0;P0=tablejshi&0x7f;break; case 2:p32=0;P0=tablejge;break; case 3:p34=0;P0=tablelshi;break; case 4:p35=0;P0=tablelge;break; case 5:p36=0;P0=tabledshi&0x7f;break; case 6:p37=0;P0=tabledge;break; numwei+; if(numwei=7) numwei=0; void keyscan() /鍵盤(pán)掃描 if(key3=0) /功能鍵調(diào)節(jié) delay(5); if(key3=0) key3num=1; while(!key3); delay(5); while(!key3); while(key3num) if(key3num=1) /調(diào)白天單價(jià) if(key1=0) delay(5); if(key1=0) danjia1+; if(danjia1=100) danjia1=0; while(!key1); delay(5); while(!key1); if(key2=0) delay(5); if(key2=0) danjia1-; if(danjia1=-1) danjia1=99; while(!key2); delay(5); while(!key2); display(1,0,danjia1); if(key3num=2) /調(diào)夜晚單價(jià) write_data(1,danjia1); if(key1=0) delay(5); if(key1=0) danjia2+; if(danjia2=100) danjia2=0; while(!key1); delay(5); while(!key1); if(key2=0) delay(5); if(key2=0) danjia2-; if(danjia2=-1) danjia2=99; while(!key2); delay(5); while(!key2); display(2,0,danjia2); if(key3num=3) /調(diào)等待單價(jià) write_data(2,danjia2); if(key1=0) delay(5); if(key1=0) danjia3+; if(danjia3=100) danjia3=0; while(!key1); delay(5); while(!ke