機電一體化畢業(yè)設計（論文）基于單片機的出租車計價系統(tǒng)設計

1、 鄂東職院機電工程系2008屆畢業(yè)設計（論文）題 目：出 租 車 計 價 系 統(tǒng)學生姓名： 指導教師： 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 0516班 完成時間： 2007年11月28日 鄂東職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名王鑫專業(yè)班級機電0516學號56課題名稱出租車計價系統(tǒng)指導教師及職稱楊 寶 平（以下內(nèi)容指導教師可根據(jù)實際情況進行調(diào)整）一、課題介紹1、目的 使學生對所學知識系統(tǒng)化的運用2、任務 設計系統(tǒng)的硬件結構及軟件框圖3、擬重點解決的問題 （1）計價器的系統(tǒng)硬件框圖（2）系統(tǒng)采用8052作為中央cpu單元，主要分為語音模塊、 顯示模塊、時鐘模塊、 打印模塊和ic卡管理模塊 （3

2、）分別介紹系統(tǒng)的各項功能特性。二、主要內(nèi)容1、主要技術指標 計價器；單片機；微型打印機；ic卡2、設計方案、設計方法、設計手段采用單片機控制。利用單片機豐富的io端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)本的里程計價功能和價格調(diào)節(jié)、時鐘顯示功能、打印功能等。由于驗證條件有限，我們采用電動機附帶霍爾元件作為車輪，電機為3v 的直流電機，每分的轉(zhuǎn)速可以達到幾千轉(zhuǎn)，我們設定電機每轉(zhuǎn)一圈為車輪轉(zhuǎn)動1 米，當電機轉(zhuǎn)動達到1000圈時，就表示已經(jīng)到達了一公里，系統(tǒng)自動將當前的單價加到總金額上。設定白天的單價是2.5 元，起步價為5 元（包含3 公里），分別行駛不同里程測得數(shù)據(jù)進行驗證。3、主要工作程序1. 對現(xiàn)有出租車

3、計價器進行了深入細致的分析。出租車計價器雖然體積小，但它卻要具備多項功能，我們通過對硬件電路及軟件程序的分析，充分了解了現(xiàn)有計價器的各項功能的實現(xiàn)原理.2. 由于計價器的工作環(huán)境惡劣，因此功能的實現(xiàn)必須可靠。但在實際運行中，它難免會出現(xiàn)問題。通過對計價器的分析，我們解決了現(xiàn)有計價器存在的問題，如亂報單價問題。3. 在出租車計價器原有的軟件基礎上，為滿足客戶要求做了多種改動方案.出租車計價在不同的地方有不同的方式，例如:起租里程不同;加價距離不同:等候時間不同等等。4. 完成了微型打印機的硬件及軟件設計工作.打印機的種類多，在綜合考慮其性價比基礎之上，選擇點陣針式打印機，并繪制了打印機的硬件電路

4、，編寫出了打印驅(qū)動程序。三、主要儀器設備計價器；單片機；微型打印機；ic卡四、主要資料及參考文獻1、張友德，等.單片微型機原理、應用與實驗.復旦大學出版社，1996.2、王卓人，等. ic卡的技術與應用.電子工業(yè)出版社，1999. 3、劉向東，等. 打印機結構原理與使用維修.機械工業(yè)出版社，1998.4、蔡美琴等. mcs-51系列單片機系統(tǒng)及其應用.高等教育出版社2004.5、張鑫、華臻、陳書謙單片機原理及應用電子工業(yè)出版社，20056、馬忠梅 籍順心等. 單片機的c語言應用程序設計.北京航空航天大學出版社2005.7、黃智偉. fpga系統(tǒng)設計與實踐.電子工業(yè)出版社.2005.8、趙不賄等

5、在系統(tǒng)可編程器件與開發(fā)技術機械工業(yè)出版社2001.五、預期設計（論文）成果（1） 不同情況具有不同的收費標準。（2） 能進行手動修改單價（3） 具有數(shù)據(jù)的復位功能（4） io 口分配的簡易要求（5） 數(shù)據(jù)輸出（6） 能夠在掉電的情況下存儲單價等數(shù)據(jù)（7） 能夠顯示當前的系統(tǒng)時間（8） 打印票據(jù)任務下達時間2007 年 05 月 20 日畢業(yè)設計（論文）開始與完成時間2007 年 06 月 01 日至2007 年 12 月 10 日預計畢業(yè)答辯時間2007 年 12 月 15 日畢 業(yè) 設 計 進 度 安 排周次工作內(nèi)容檢 查 方 式第七周 至 第八周開題報告第八周 至 第九周收集資料第九周 至

6、 第十周整理資料第十一周 至 第十二周畢業(yè)設計第十二周 至 第十三周畢業(yè)答辯專業(yè)教研室負責人意見簽名：年月日系審核意見（系 公 章）年月日任務下達人簽字年月日任務接受人簽字年月日備注：1、此表由各專業(yè)教研室統(tǒng)一規(guī)格后打印。2、本任務書一式三份，由指導教師填寫相關欄目，經(jīng)系審核同意后，系、指導教師和學生各執(zhí)一份。3、本任務書須與學生的畢業(yè)設計（論文）一并按要求裝訂存檔。鄂東職業(yè)技術學院教務處誠 信 聲 明本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)設計（論文）出租車計價系統(tǒng)是在楊寶平教師的指導下，根據(jù)任務書的要求，獨立撰寫的。本設計（論文）中所引用的其他個人或集體已發(fā)表的文字和研究成果，或為獲得教育機構的學位

7、或證書所使用過的材料，均已明確注明。凡為本文的撰寫所提供的各種形式的幫助，本人在致謝中已經(jīng)明確表達了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果。畢業(yè)論文（設計）作者簽名：王鑫2007年11月23日目錄第一章 出租車的歷史 1 1.1出租車計價器發(fā)展概況 11.2 出租車行業(yè)的管理現(xiàn)狀 1第二章 出租車計價器的制作 22.1電路的功能單元設計 22.1.1 里程計算、計價單元的設計 22.1.2 數(shù)據(jù)顯示單元的設計 42.1.3 at24c02 掉電存儲單元的設計 62.1.4 按鍵單元的設計 72.1.5 設計總框圖 72.1.6 設計總體電路圖 72.2、程序設計 82.2.1 模塊介紹 82.2

8、.2 程序流程圖 9第三章 現(xiàn)有的出租車計價器總體功能結構分析123.1 出租車計價操作流程概述123.1.1 出租車計價器的工作原理123.2系統(tǒng)硬件結構及功能特性123.2.1 語音模塊123.2.2 顯示模塊133.2.3 時鐘模塊143.2.4 打印模塊143.2.5 ic卡管理模塊153.3系統(tǒng)軟件結構16第四章 現(xiàn)有出租車計價器的各項改進工作164.1 日歷時鐘芯片與亂加單價問題的解決164.1.1日歷時鐘芯片ds12887功能概述174.1.2亂報單價問題的解決204.2 軟件的改進及其抗干擾措施214.3軟件的抗干擾措施22第五章 打印機驅(qū)動電路及其程序的設計225.1 打印機

9、的選擇235.2 m-150ii針式打印機原理235.3打印機硬件接口電路的設計245.4 打印數(shù)據(jù)的保存255.5打印驅(qū)動程序的設計25參考文獻26結束語27致謝詞28附件129附件237題目：出租車計價系統(tǒng)摘要：計價器顯示的營運金額是營運里程與價格的函數(shù)（等候時間一般折算成一定比例的里程來計算）。出租車計價器通過傳感器與行駛車輛連接。出租汽車的實際里程通過傳感器的脈沖信號在計價器里折算成一定的計價營運里程。目前市場上出租車計價器功能主要有具有數(shù)據(jù)的復位功能、白天/晚上轉(zhuǎn)換功能、數(shù)據(jù)輸出功能、計時計價功能等等，但能夠進行語音播報數(shù)據(jù)信息的出租車計價器還是比較少見的，針對這一點我們來設計一款多

10、功能出租車計價器，在原有功能的基礎上增加單價輸出、單價調(diào)整、路程輸出、顯示當前的系統(tǒng)時間、語音播報數(shù)據(jù)信息等功能。關鍵詞：計價器；單片機；微型打印機；ic卡出租車計價系統(tǒng) 第1頁第一章 出租車的歷史1.1出租車計價器發(fā)展概況出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新興行業(yè)，隨著出租車的產(chǎn)生，計價器也就應運而生。但當時在全國還沒有一家企業(yè)能夠生產(chǎn)，因而那個時期的計價器是由臺灣引進。臺灣是計價器的主要生產(chǎn)場地，目前全世界的計價器中有90%為臺灣所生產(chǎn)?，F(xiàn)今我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要是集中在北京、上海，沈陽和廣州等地.我國第一家生產(chǎn)計價器的是重慶市起重機廠，最早的計價器全部采用機械齒輪構，只能

11、完成簡單的計程功能，可以說，早期的計價器就是個里程表。隨著科學技術的發(fā)展，產(chǎn)生了第二代計價器。它采用了手搖計算機與機械結構相結合的方式，實現(xiàn)了半機械半電子化。此時它在計程的同時還可完成計價的工作.大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產(chǎn)生了第三代計價器，也就是全電子化的計價器。它的功能也在不斷完善.當單片機出現(xiàn)并應用于計價器后，現(xiàn)代出租車計價器的模型也就基本具備了，它可以完成計程，計價，顯示等基本工作。單片機以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進了計價器的發(fā)展。出租車計價器在最初使用時具備的主要功能是根據(jù)行駛里程計價，要求精度高，可靠性好.隨著電子技術的發(fā)展以及對計價器的不斷改進和完善，便產(chǎn)生了諸多的附加功能。例如:(1

12、)led顯示功能，數(shù)碼管的使用讓計價器實現(xiàn)多屏顯示的功能，可同時顯示各項營運數(shù)據(jù)，使乘客一目了然;(2)永久時鐘功能，在非營運狀態(tài)下，日歷時鐘芯片的使用使計價器可以顯示永久時鐘;(3)存儲功能，可存儲多項營運數(shù)據(jù)，便于查詢。新型數(shù)據(jù)存儲器的應用使得計價器的營運數(shù)據(jù)在掉電情況下還可以保存10年;(4)語音功能，實現(xiàn)語音報價及語音提示等?？梢哉f計價器的發(fā)展史反應了現(xiàn)代科技的發(fā)展史。1.2 出租車行業(yè)的管理現(xiàn)狀在我國，經(jīng)濟尚處于發(fā)展階段，由于人民的生活水平以及道路交通的限制，私家汽車的擁有率在短期內(nèi)不會有較大提高，因此出租車扮演著重要角色。出租車計價器則是出租車上必不可少的重要儀器，它是負責出租車營

13、運收費的專用智能化儀表.由于出租車數(shù)量的快速增長，出租車的行業(yè)管理也就產(chǎn)生了一系列問題。在我國的各大城市中，對出租車行業(yè)的管理方式歸納起來可以分為兩大類:第一類管理模式是由出租車出租車計價系統(tǒng) 第2頁司機以向私人老板承包的方式進行的，司機只須每天向老板交納一定的租賃費用，最終由老板按出租車數(shù)量向地方和國家交一定的費用即可。因此這種管理模式相對簡單，但存在的問題也較多，主要體現(xiàn)在以下兩點：1.稅收嚴重流失2.現(xiàn)有的出租車票據(jù)不統(tǒng)一:目前國內(nèi)出租車普遍使用的發(fā)票為客運汽車發(fā)票，眾所周知，汽車客運發(fā)票的面值一般來講為整數(shù)，如5角，1元，10元一張等。這在實際使用中一是會給乘客帶來不便。例如，計價器顯

14、示計價13.4元，而客運汽車發(fā)票面值為5元一張和10元一張，此時司機給乘客的發(fā)票或者為15元，或者為10元，與實際計價肯定存在誤差，給乘客帶來不便;二是給單位造成損失。在有些情況下，司機多給乘客發(fā)票，乘客若憑此發(fā)票報銷，會給單位財政帶來損失。第二章 出租車計價器的制作利用單片機豐富的io端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調(diào)節(jié)、時鐘顯示功能。其原理如圖2所示。 圖2單片機控制方案2.1電路的功能單元設計2.1.1里程計算、計價單元的設計里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器a44e檢測到的信號，送到單片機，經(jīng)處理計算,送給顯示單元的。其原理如圖2-1-1所示。出租車計價系統(tǒng) 第

15、3頁 圖2-1-1傳感器測距示意圖由于a44e 屬于開關型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.518v），其輸出的信號符合ttl 電平標準，可以直接接到單片機的io 端口上，而且其最高檢測頻率可達到1mhz。 圖2-1-2 集成開關型霍耳傳感器原理圖a44e 集成霍耳開關由穩(wěn)壓器a、霍耳電勢發(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 門輸出e 五個基本部分組成。在輸入端輸入電壓cc v ，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍耳效應原理，當霍耳片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍耳電勢差h v 輸出，該h v 信號經(jīng)放大器放

16、大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到oc 門輸出。當施加的磁場達到.工作點.(即op b )時，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導通，此時oc 門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為.開.。當施加的磁場達到.釋放點.(即rp b )時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使oc 門輸出高電壓，這種狀態(tài)為.關.。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關完成了一次開關動作。其集成霍耳開關外形及接線如圖2-1-3 所示。出租車計價系統(tǒng) 第4頁 圖2-1-3 集成霍耳開關外形及接線我們選擇了p3.2 口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0（這樣可以減少程序設計的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們設車輪的周長是1

17、 米），霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈計數(shù)，當計數(shù)達到1000 次時，也就是1 公里，單片機就控制將金額自動的加增加，其計算公式：當前單價 公里數(shù)=金額。2.1.2數(shù)據(jù)顯示單元的設計由于設計要求有單價（2 位）、路程（2 位）、總金額（3 位）顯示輸出，加上我們另外擴展了時鐘顯示（包含時分秒的顯示），采用lcd 液晶段碼顯示，在距離屏幕1 米之外就無法看清數(shù)據(jù)，不能滿足要求，而且在白天其對比度也不能夠滿足要求，因此我們采用6 位led數(shù)碼管的分屏顯示，如圖2-2-4ad 所示： 圖2-1-2-1 a 時鐘顯示（圖中顯示為12 點34 分46 秒） 圖2-1-2-1 b 總金額

18、和單價顯示（圖中顯示為總金額12.3 元,每公里4.6 元）出租車計價系統(tǒng) 第5頁 圖2-1-2-1c 路程和單價顯示（圖中顯示為總路程12 公里,當前單價4.6 元）圖2-1-2-1 d單價調(diào)整顯示（圖中顯示為右起白天單價4 .6 元/晚上7.8 /中途等待1.2 元）數(shù)據(jù)的分屏的顯示是通過按鍵s1 來實現(xiàn)切換的，如圖2-1-5所示。 圖2 -2-2 s1 切換顯示屏在出租車不走的時候，按下s1，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分屏顯示；車在行走的時候只有總金額和單價顯示屏在顯示，當?shù)竭_目的地的時候，客戶要求查看總的里程的時候，就可以按下s1 切換到里程和單價顯示屏，供客戶查詢。顯示電路的電路原理圖如圖2-1

19、-3所示。出租車計價系統(tǒng) 第6頁 圖2-1-2-3顯示器原理圖從單片機串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（74hc164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。移位寄存器74hc164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動，插頭1（header1）接電源，插頭2（header2）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個整流管d1d3 的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。2.1.3at24c02 掉電存儲單元的設計掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的單價信息。at24c02 是atmel 公司的2kb 字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到2.5v，

20、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。其電路如圖2-1-3-1 所示。 圖2-1-3-1 掉電存儲電路原理圖出租車計價系統(tǒng) 第7頁圖中r8、r10 是上拉電阻，其作用是減少at24c02 的靜態(tài)功耗，由于at24c02 的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線scl（移位脈沖）和sda（數(shù)據(jù)/地址）與單片機傳送數(shù)據(jù)。每當設定一次單價，系統(tǒng)就自動調(diào)用存儲程序，將單價信息保存在芯片內(nèi)；當系統(tǒng)重新上電的時候，自動調(diào)用讀存儲器程序，將存儲器內(nèi)的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使

21、用。2.1.4按鍵單元的設計電路共采用了四個按鍵，s1、s2、s3、s4，其功能分別是：s1 分屏顯示切換按鍵，s2功能設定按鍵，s3 ./白天晚上切換按鍵，s4 ./中途等待開關。2.1.5設計總框圖 圖2-5 總體設計框圖2.1.6設計總體電路圖出租車計價系統(tǒng) 第8頁 圖2-6總體電路圖2.2程序設計2.2.1模塊介紹該計程計價系統(tǒng)的軟件設計分為以下幾個模塊：(1)主程序模塊在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、出租車起價和單價的初始化、中斷向量的設計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設置啟動/清除標志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主

22、程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。其程序流程如圖所示.當按下s1時，就啟動計價，將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計算和判斷出行駛里程是否已超過起價公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價數(shù)和起價數(shù)來計算出當前的累計價格，并將結果存于價格寄存器中，然后將時間和當前累計價格送顯示電路顯示出來。當?shù)竭_目的地的時候，由于霍爾開關沒有送來脈沖信號，就停止計價，顯示當前所應該付的金額和對應的單價，到下次啟動計價時，系統(tǒng)自動對顯示清零，并重新進行初始化過程。出租車計價系統(tǒng) 第9頁(2)定時中斷服務程序在定時中斷服務程序中，每100ms 產(chǎn)生一次中斷，當產(chǎn)生10 次中斷的時

23、候，也就到了一秒，送數(shù)據(jù)到相應的顯示緩沖單元，并調(diào)用顯示子程序?qū)崟r顯示。其程序流程如圖所示.(3)里程計數(shù)中斷服務程序每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當里程計數(shù)器對里程脈沖計滿1000 次時，就有程序?qū)斍翱傤~，使微機進入里程計數(shù)中斷服務程序中。在該程序中，需要完成當前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結果存入里程和總額寄存器中。其程序流程如圖所示.(4)中途等待中斷服務程序當在計數(shù)狀態(tài)下霍爾開關沒有輸出信號，片內(nèi)的t1 定時器便被啟動，每當計時到達10分鐘，就對當前金額加上中途等待的單價，以后每十分鐘都自動加上中途等待的單價。當中途等待結束的時候，也就自動切換到正常的計價。

24、(5)顯示子程序服務程序由于是分屏顯示數(shù)據(jù)，所以就要用到4 個顯示子程序，分別是：時分秒顯示子程序（hms_dis）、金額單價顯示子程序（cp_dis）、路程單價顯示子程序(dp_dis)、單價調(diào)節(jié)子程序(pa_dis)。其程序流程如圖所示.（6）鍵盤服務程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當沒有按鍵按下的時候，單片機循環(huán)主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應的子程序處理，處理結束再返回。其程序流程如圖所示.2.2.2程序流程圖（1）主程序流程圖如圖2-2-2-1 所示。開始初始化數(shù)據(jù)出租車計價系統(tǒng) 第10頁否s1按下？是是s4按下？否設定晚上單價設定默認 單價（白天）否按下s4？是啟動計價器設

25、定中途等待單價圖2-2-2-1 主程序流程圖否是到一公里？是否否是顯示金額及單價s3按下？顯示路程和單價s3按下？總路程加1總金額加1是里程中斷？停止計價和里程計數(shù)是否s4按下？返回時間顯示是否傳感有信號？ （ 2）計價流程圖如圖2-2-2-2 所示。出租車計價系統(tǒng) 第11頁 圖2-2-2-2計價流程圖（ 3）單價時間調(diào)整流程圖如圖2-2-2-3 所示。出租車計價系統(tǒng) 第12頁 圖2-2-2-3 單價時間調(diào)整流程圖第三章 現(xiàn)有的出租車計價器總體功能結構分析若要對現(xiàn)有的出租車計價器進行改進和設計，首先必須了解出租車的工作原理，其次要熟悉現(xiàn)有計價器的硬件及軟件結構。在本章中，首先闡述了出租車計價器

26、的工作原理和操作過程，其次論述了現(xiàn)有計價器的硬件及軟件結構。3.1 出租車計價操作流程概述3.1.1出租車計價器的工作原理出租車計價器是記錄出租車行駛里程并將里程折合為金額計算的儀表。它的工作原理可以用以下公式進行描述:假如圖示為一出租車車輪，以角速度 轉(zhuǎn)動，在某段營運時間范圍內(nèi)計量的圈數(shù)和金額為:1. n= w(t2,-t, )/2ji圈數(shù)t,營運起始時間t,:營運終止時間s=n x c3公里后，則按超過的里程加價。3.1.2出租車計價流程出租車計價的操作流程如下:乘客上車空車3.2系統(tǒng)硬件結構及功能特性計價器的系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。系統(tǒng)需要輸入的外部信號有傳感器信號和空車燈信號。 傳感器

27、與出租車轉(zhuǎn)軸相連，車輪轉(zhuǎn)動一圈即發(fā)出一個脈沖信號，用于計算路程?？哲嚐粜盘?用于判斷出租車是否處于空車狀態(tài)。系統(tǒng)采用8052作為中央cpu單元，主要分為語音模塊、 顯示模塊、時鐘模塊、打印模塊和ic卡管理模塊。以下分別介紹系統(tǒng)的各項功能特性。 3.2.1語音模塊考慮到計價器產(chǎn)品的微型化、智能化，語音芯片采用了集成度較高的isdl420芯片，其最大 特點是采用eeprom進行模擬信息直接存取而不必經(jīng)過a/d和da轉(zhuǎn)出租車計價系統(tǒng) 第13頁換。它內(nèi)部帶有話筒放大 器、自動增益控制時鐘、揚聲器驅(qū)動電路等，采用+5v電源供電。語音模塊與主系統(tǒng)的接口如圖2所示，主系統(tǒng)通過8155擴展芯片的pa口與isd

28、l420芯片相連。 設計過程中，先將固定語音部分(上、下車用語)信息存儲到isdl420內(nèi)部的不同起點地址中 。營運過程中根據(jù)上、下車的不同營運狀態(tài)來實現(xiàn)不同語音功能播放。 語音芯片工作時，系統(tǒng)首先將主程序指針轉(zhuǎn)入放音處理程序，根據(jù)發(fā)音地址尋找isdl420中 的發(fā)音單元，然后將信號送到揚聲器發(fā)出聲音。主cpu完成送音程序后，立刻轉(zhuǎn)入其他子程 序。3.2.2顯示模塊顯示模塊用于顯示計價器在營運過程中的各種詳細營運數(shù)據(jù)，如時間、單價、總價、等候時 間及行車里程等。采用的元器件為顯示接口芯片8279及l(fā)ed數(shù)碼管，其接口電路如圖3所示。出租車計價系統(tǒng) 第14頁3.2.3時鐘模塊本系統(tǒng)采用dsl28

29、87實時時鐘芯片。它自身帶有地址鎖存功能，與主系統(tǒng)8052芯片的接口十 分簡單，如圖4所示。ad0ad7為雙向地址/數(shù)據(jù)復用總線。as為地址選通輸入，其下電后，利用軟件對dsl2887進行初始化，即各寄存器寫入初始值 。3.2.4打印模塊打印出租車專用發(fā)票，包括車牌號、上車時間、下車時間、等候時間、營運里程、單價 、金額及日期等。本系統(tǒng)單獨設計了智能微打電路： 采用接口插板方式與主機相連，這特點使得出租車計價系統(tǒng) 第15頁計價器的票據(jù)打印在功能上與主系統(tǒng)一體化， 而在檢查、維修時又可單獨進行。本系統(tǒng)中所用微打的打印頭是epson公司生產(chǎn)的model 15 0型打印頭。它是一種機械點陣式4針打印

30、機構，有4個水平安裝、且在同一滑架上的電磁 鐵打針。該微打采用了單獨的單片機系統(tǒng)，考慮到微打自身的性能要求，使用intel公司的8 051芯片。微打與主單片機通過并行接口相連，其接口圖如圖5所示。當 所需要打印的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在打印機i/o0i/o7上時，stb只要從高電平轉(zhuǎn)到低電平，再從 低電平 轉(zhuǎn)到高電平，就可把數(shù)據(jù)送入打印機。這時打印機將busy線置為忙(高電平)，禁止新數(shù)據(jù)輸 入，當打印機取走數(shù)據(jù)并處理完畢后，busy線被置為閑(低電平)，同時送出回答脈沖ack通 知系統(tǒng)，可以再次輸入數(shù)據(jù)。 3.2.5ic卡管理模塊該功能通過ic卡完成。計價器營運當中所需使用的一些計量參數(shù)，如：晝夜單價、起

31、租里程 、起租金額等，通過程序設置在ic卡中。同時，利用ic卡存儲司機的詳細營運數(shù)據(jù)及進行ic卡 控管設置，實現(xiàn)統(tǒng)一管理、營運數(shù)據(jù)查詢。在本系統(tǒng)中，ic卡座與8155的pc口相連。其具體連接為：pci口接卡座的復位端rst，pc0口 接卡座的時鐘脈沖端clk，pc2口接卡座的數(shù)據(jù)輸入輸出端i/o，pc3口接卡座的vdd端。ic卡的供電采用了獨立電源的方式，并受控于8052。當有卡插入時，便開始向ic卡提供所需 的電源。如果插入的是一張電源與地擊穿的壞卡或金屬片之類的物體，就會造成供電回路的 短路現(xiàn)象，干擾整個設備的工作。采用ic卡獨立供電方式，當出現(xiàn)ic卡電源短路情況時，電 源穩(wěn)壓器因輸出過載

32、而形成短路保護，輸出低電平，cpu檢測到低電平時，對ic卡的供電便 會中斷。 出租車計價系統(tǒng) 第16頁 3.3系統(tǒng)軟件結構該系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，系統(tǒng)程序固化在單片機內(nèi)部rom中。主程序的程序框圖如 圖6所示，其中包含了若干子程序和中斷服務程序。子程序的功能包括系統(tǒng)初始化、鍵處理 、顯示、語音與數(shù)據(jù)的傳送處理等，中斷服務程序包括行駛脈沖的計數(shù)與處理，時間的計數(shù) 與處理，掉電保護處理、打印機處理等。第四章 現(xiàn)有出租車計價器的各項改進工作在本章中，詳細介紹了對上述提出的現(xiàn)有出租車計價器存在的各項問題的解決方案及其實施工作。4. 1 日歷時鐘芯片與亂加單價問題的解決出租車計價系統(tǒng) 第17頁計價器在

33、工作中，對出租車所行駛里程的計價是分時進行的。當時間處于白天時間段時，例如7: ooam- 21: oopm，應按白天單價計價;當時間處于夜間時，如21: pm一一-07: am，此時應按夜間單價計價。根據(jù)這項要求，在軟件設計中加入了晝夜判斷子程序，在計車資前，先執(zhí)行該子程序，并按照執(zhí)行結果取單價。在該子程序中判斷晝夜時間的主要依據(jù)就是日歷時鐘芯片中的時鐘數(shù)據(jù)。若子程序判斷出此時進行了晝夜時間段的更替，則通過語音電路報出相應時間段的單價，并按此單價加價。在計價器工作中，發(fā)現(xiàn)它存在有亂報單價問題。也就是說，當此時處于白天時，計價器會報出夜間單價，并按夜間單價計價，若運行一段時間后，又恢復到白天單

34、價。在夜間運行時，也報出白天單價。晝夜判斷功能的實現(xiàn)是根據(jù)從日歷時鐘芯片中讀取的時鐘數(shù)據(jù)進行的，因此若解決存在的問題，關鍵要了解日歷時鐘芯片的特點。4.1.1日歷時鐘芯片ds12887功能概述。日歷時鐘芯片選用dalls公司設計生產(chǎn)的ds12887芯片，該芯片具有下述特點:1.管腳與日歷時鐘芯片mc146818b及ds1287兼容.2.在斷電情況下，數(shù)據(jù)可保存10年不變。3.芯片內(nèi)部具有時鐘電路，可自動記錄秒，分鐘，小時，星期，日，月，年等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式有兩種，二進制和bcd碼形式。小時數(shù)據(jù)方式可采用12小時形式或24小時形式記錄。4.芯片內(nèi)部還包含有114字節(jié)的nvsram區(qū)，14字節(jié)專用寄

35、存器和時鐘數(shù)據(jù)寄存器。5.具有總線兼容的中斷信號irq, 3個獨立的中斷源.4.1.1.1寄存器地址映射圖日歷時鐘芯片ds12887包含有128個字節(jié)的隨機存儲寄存器ram，其中前14個字節(jié)為日歷時鐘數(shù)據(jù)專用的寄存器，后114個字節(jié)為一般的通用寄存器，可用來保存數(shù)據(jù).前10個字節(jié)為時鐘，日歷以及報警單元，后4個為專用的控制寄存器，其中寄存器c和寄存器d為只讀寄存器，寄存器a的第7位是只讀位，秒寄存器的高4位為只讀位，其余的寄存器均為可讀寫的寄存器.(1)時鐘，日歷單元的介紹出租車計價系統(tǒng) 第18頁在芯片ds12887內(nèi)部具有一個自動計時單元電路，它可以自動記錄秒，分鐘，小時等時鐘數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)

36、保存在相應的單元中，同時芯片內(nèi)部還有一個100年日歷，可自動記錄日歷數(shù)據(jù).通過對寄存器的訪問，便可獲知時鐘和日歷數(shù)據(jù).這10個寄存器的內(nèi)容還可以由程序初始化，數(shù)據(jù)方式既可以是二進制碼的形式，也可以是bcd碼形式，但這10個字節(jié)數(shù)據(jù)的存儲必須采取同種方式.當需要對這些字節(jié)初始化時，首先確定數(shù)據(jù)的存儲方式，然后將寄存器b中的數(shù)據(jù)方式位(dm)置為相應的格式，第三步，將寄存器b中的置位位(set)置為1，接著把數(shù)據(jù)寫入須初始化的單元，在數(shù)據(jù)寫完后，必須將寄存器b中的置位位(set)清0，以便時鐘電路能夠自動校正時鐘和日歷數(shù)據(jù).下表則說明了以二進制碼方式和bcd碼方式存儲數(shù)據(jù)的格式。寄存器 存儲的數(shù)據(jù)

37、 數(shù)據(jù)范圍 二進制碼表示范圍 bcd碼表示范圍0 秒 0-59 00-3b 00-591 秒定時 0-59 00-3b 00-592 分鐘 0-59 00-3b 00-593 分鐘定時 0-59 00-3b 00-594 12小時方式 24小時方式 1- 120-23 01-0cam81-8cpm00-17 01- 12am81-92pm 00-235 12小時定時 24小時定時 1- 120-23 01-0cam81-8cpm00-17 01-12am 81-92pm 00-236 星期 1-7 01-07 01-077 日 1-31 01-1f 01-318 月 1-12 01-1c 01

38、-129 年 0-99 00-63 00-99小時寄存器數(shù)據(jù)計時方式有兩種，一種是12小時計時方式，一種是24小時計時方式。當選擇12小時方式時，為了區(qū)分上午和下午，就用數(shù)據(jù)的高位來表示.若數(shù)據(jù)的第8位為1，則代表此時是下午;若第8位為0，則表示此時為上午.時鐘電路在每秒鐘都會對這10個單元的數(shù)據(jù)進行校正，使它們都增加1秒，并判斷是否到達定時單元所設定的時間.需注意的是在對數(shù)據(jù)進行校正時，不能訪問這些單元，否則會使數(shù)據(jù)據(jù)產(chǎn)生混亂。出租車計價系統(tǒng) 第19頁(2).定時單元的介紹在前10個時鐘日歷單元寄存器中，有3個定時單元，分別為秒定時，分鐘定時以及小時定時.這3個定時單元有兩種使用方法:第一:

39、當在這3個單元中寫入每天指定的時間后，若定時中斷使能位為高電平，則在每天的指定時刻，均會發(fā)出中斷信號.第二:當在這3個單元中寫入00- ff之間的任意一個非定時數(shù)據(jù)時，則會產(chǎn)生如下情形:若在小時定時單元中寫入該范圍的任意一個數(shù)據(jù)時，芯片在每小時會發(fā)出一次中斷請求信號;若在小時定時單元和分鐘定時單元寫入該范圍的數(shù)據(jù)，則芯片在每分鐘發(fā)出一次中斷信號;若在這3個定時單元中都寫入該范圍的數(shù)據(jù)，則芯片在每秒鐘發(fā)出一次中斷信號.4.1.1.2 中斷為了使芯片的功能更加完善，ds12887內(nèi)部設置了3個獨立的中斷源，包括定時中斷，周期中斷以及校準中斷.定時中斷的設置在上文中已經(jīng)闡述了，它所引起的中斷頻率可以

40、從每秒鐘產(chǎn)生一次至每天產(chǎn)生一次。對于這3個中斷，寄存器b及寄存器c都有相應的控制位來分別控制這3個中斷的產(chǎn)生。在寄存器b中，有3個中斷使能位，當需要使用某個中斷產(chǎn)生中斷信號時，必須先將相應的中斷使能位置1，芯片才能允許相應的中斷信號從1rq端輸出，若在中斷使能位寫入0，則禁止相應的中斷信號產(chǎn)生.在寄存器c中，有3個中斷標志位，與3個中斷源是一一對應的.當某個中斷發(fā)生時，相應的中斷標志位被自動置1,須注意的是，這些中斷標志位與對應的中斷使能位的設置是不相關的，當中斷使能位設置為0時，雖然不產(chǎn)生中斷信號，但當中斷的條件滿足時，中斷標志就會被置1。所以，中斷標志位是一種狀態(tài)位，用戶可通過軟件查詢這些

41、狀態(tài)位，當某個中斷標志位是1時，表示此中斷已經(jīng)產(chǎn)生了一次.每讀取一次寄存器c的內(nèi)容后，這些標志位都會被清0.當某個中斷標志位及中斷使能位都為有效時，才會使irq腳產(chǎn)生有效信號(低電平)。在出租車計價器中，日歷時鐘芯片工作于校準中斷方式.(1)校準中斷日歷時鐘芯片ds12887內(nèi)部具有一個時鐘電路，它在每秒鐘都會產(chǎn)生一個校準信號來校準寄存器中的日歷和時鐘數(shù)據(jù)。在校準周期中，同樣會將定時單元中的數(shù)據(jù)與出租車計價系統(tǒng) 第20頁相應的時鐘單元數(shù)據(jù)進行比較，若二者相同，則發(fā)出定時到的信號.在內(nèi)部電路進行時鐘校準時，不能對時鐘及日期寄存器進行訪問，否則會打亂寄存器中的數(shù)據(jù).為了避免這種情況的產(chǎn)生，可以采取

42、2種方法:第一種方法是采用校準中斷.如果校準中斷開放，則在每一個校正周期結束后都會發(fā)出中斷信號，表明有多于999ms的時間可用于讀取有效的時鐘及日歷數(shù)據(jù).在中斷響應完畢后，必須讀取寄存器c,將中斷標志清0.第二種方法是將寄存器a中的校準標志位uip來判斷校準周期是否正在進行中.在寄存器a中有一個校準進行標志位uip,它是一個狀態(tài)標志位，它在每秒針產(chǎn)生一個高電平.當它為1時，表明校準周期馬上要進行，此時不能讀取時鐘及日期數(shù)據(jù);當它為0時，表明有244微秒的時間可用來讀取數(shù)據(jù)，因此中斷服務程序讀取數(shù)據(jù)時應避免超過244微秒.4.1.2亂報單價問題的解決通過對日歷時鐘芯片的分析，亂報單價的問題主要是

43、由外界干擾造成了主機讀取的時鐘數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤.通過總線讀周期時序可以看出，在ale信號的下跳沿數(shù)據(jù)線上傳送的是地址數(shù)據(jù)，在rd信號有效期間，數(shù)據(jù)線上傳送的是時鐘數(shù)據(jù)。若這兩組數(shù)據(jù)在傳送中任意一組發(fā)生錯誤，主機就有可能讀取錯誤的數(shù)據(jù).例如:小時單元的地址是04h.數(shù)據(jù)線d0至d7依次為：d7d6d5d4d3d2d1d000000100若由于干擾脈沖的影響使得d5在傳送中變?yōu)?,則地址就為24h，下一步主機獲取的數(shù)據(jù)實際上是24h單元的內(nèi)容，在晝夜判斷中就會出錯.若在傳送小時數(shù)據(jù)時發(fā)生干擾，同樣會造成上述問題。例如:現(xiàn)在小時數(shù)據(jù)為13點，則當rd信號有效時，do至d7依次為d7d6d5d4d3d2d

44、1d000010011但由于干擾脈沖的影響。使得d4變?yōu)?,則主機讀取的小時數(shù)據(jù)就變?yōu)?3h，在晝夜判斷軟件中，只要小時數(shù)據(jù)小于06h,就進行單價的轉(zhuǎn)換.此時會加錯誤的單價。根據(jù)以上分析的原因，歸根結底就在于數(shù)據(jù)在到達主機時已經(jīng)發(fā)生了改變。解決出租車計價系統(tǒng) 第21頁的辦法有兩種:一種是采用硬件濾波的辦法濾掉干擾信號。但這種方法需要在現(xiàn)有的電路上增加硬件設備，造成產(chǎn)品的成本提高，因此不易采用。第二種辦法是采用軟件濾除的方案。因為晝夜判斷的依據(jù)是小時，若兩次讀取的小時數(shù)據(jù)發(fā)生較大的變化，就會出現(xiàn)亂報 單價的問題。因此在晝夜判斷子程序中加入一段對讀取的小時數(shù)據(jù)進行判斷的功能。將讀取的小時數(shù)據(jù)與前次保留下來的小時數(shù)據(jù)相比較，若二者相差在正負一個小時范圍內(nèi)，則現(xiàn)在的時鐘數(shù)據(jù)可以使用，若相差在正負一個小時之外，則將現(xiàn)在讀取的時鐘數(shù)據(jù)作廢。0點與23點之間的變化單獨考慮。42 軟件的改進及其抗干擾措施