畢業(yè)設計（論文）基于PIC單片機的出租車計費系統(tǒng)

1、基于pic單片機的出租車計費系統(tǒng)摘要本系統(tǒng)由單片機pic16f877a和一些外圍原件組成，具有操作簡單，顯示明了，功能強大的特點。整個系統(tǒng)只有兩個按鍵，一個“啟動/停止”，一個“復位”； 使用tg12864e 液晶模組作為顯示器，可以顯示數(shù)字、字母、中文、圖片等，使系統(tǒng)信息一目了然；本系統(tǒng)除了里程統(tǒng)計和費用計算以外，還具有萬年歷和語音播報功能。萬年歷由時鐘芯片pcf8563實時提供時鐘信號，再由單片機調(diào)用顯示；語音播報由語音芯片isd1420提供語音信息，語音信息放在不同的地址里，由單片機從這些地址中調(diào)用合適的語音進行播放。本方案充分發(fā)揮人性化的特點，利用isd1420的語音功能，配合tg12

2、864液晶模組，模擬實現(xiàn)帶語音提示的出租車計價系統(tǒng)。比較真實地模擬出租車的空車、載客、到站及對各狀況的費率的計算、統(tǒng)計、顯示和語音播報等功能。本系統(tǒng)涉及到的理論知識有： pic單片機知識、lcd液晶顯示器的工作原理和使用方法、可擦、寫的語音芯片的工作原理及應用、實時時鐘芯片的工作原理及應用、 出租車計費系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法、 proteus仿真原理及實際應用。本系統(tǒng)提高同學們用c語言編寫程序的能力、單片機應用系統(tǒng)設計綜合能力的訓練、培養(yǎng)同學們分析問題和解決問題的能力、對同學們的招聘以及參加工作均有幫助。該系統(tǒng)稍加改進，可以成為一套真正的實用的計費系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：時鐘芯片pcf8563 語音芯片

3、isd1420 tg12864液晶模組 lcd液晶顯示器目錄摘要1第一章 系統(tǒng)總體介紹 21系統(tǒng)組成及功能框圖32里程計量及費用計算功能33語音播放功能44中文菜單顯示功能45實時時鐘功能56按鍵功能57系統(tǒng)電路設計原理圖6第二章 硬件設計71主程序/cpu模塊72語音播放模塊 83液晶顯示驅(qū)動模塊 94脈沖發(fā)生器模塊 115時鐘模塊 126按鍵掃描模塊 14第三章 系統(tǒng)程序設計 121系統(tǒng)主程序流程框圖 152里程和費率計算程序流程圖 183鍵盤處理程序流程圖 19結(jié)束語19致謝21參考文獻21附件21第一章系統(tǒng)總體介紹1.系統(tǒng)組成此出租車計費系統(tǒng)以單片機為系統(tǒng)核心，利用pic16f877單

4、片機配合tg12864液晶模組及isd1420語音模塊等，實現(xiàn)基本的出租車計價器功能。本系統(tǒng)是由pic單片機、液晶顯示模塊、計數(shù)脈沖發(fā)生器、系統(tǒng)實時時鐘及語音等模塊組成。系統(tǒng)框圖如圖(1)所示:2.系統(tǒng)各部分功能:里程計量功能a)單片機對傳感器輸出脈沖進行計數(shù)，并將脈沖數(shù)換算成公里數(shù)；b)每一個脈沖代表輪胎旋轉(zhuǎn)一周，設輪胎的直徑為520mm，輪胎的周長為：（即每轉(zhuǎn)一圈的距離）520x3.14159=1634mm=1.634m c)每公里的脈沖數(shù):pulseperkm=1000m/1.634m=612（個脈沖） 費用計算功能（參照廣州市出租車收費標準）費用計算包括三部分：起步費、行使費和燃油附加

5、費：a)起步費用（startprice） 當行駛里程（runmilege）在2.3km(含2.3km)以內(nèi)按起步價（startprice）7元計費。即行使費用（runprice）為： runprice = startprice + 1 = 8（元）b) 行使費用（runprice）-行使費用分短途與長途兩種情況：.當行駛里程（runmilege）超出2.3km時并且小于35km時，按2.6元/km收費，這時行駛費用為：runprice=startprice+2.6(runmilege-startmilege)+1 其中：startprice為起步價=7元 startmilege為起步里程=2.

6、3kmrunmilege為行使里程（總行使里程）runprice為行使費用（總行使金額）.當行使里程超過35km后，要加空駛費，即每公里升至3.50元, 這時行駛費用為：runprice=startprice+3.5(runmilege-startmilege)+1c) 燃油附加費-每車次加收一元。語音播放功能.當初次按下“startstop”鍵，出租車開始啟動，系統(tǒng)播放“您好！歡迎乘坐本公司出租汽車，謝謝！”播送完畢，計費器開始計費。.按下“speedup”鍵，出租車加速行使，最高速為100km。.按下“speeddown”鍵，出租車減速行使，最低速為0km。.在行使狀態(tài)下，按下“start

7、stop”鍵，表示出租車到站，結(jié)束行使。這時候，系統(tǒng)播放“您好！行使里程xxx公里，應付xxx元，請檢查您的隨身物品，歡迎再次乘坐,再見！”的提示音。.按下“reset”鍵，進入空車狀態(tài)。 中文菜單顯示功能.在空車狀態(tài)下（啟動前），lcd屏幕上顯示如下的中文信息：.在空車狀態(tài)下，按下“startstop”鍵，系統(tǒng)播放“您好！歡迎乘坐本公司出租汽車，謝謝！”的提示音，同時在lcd屏幕上顯示如下的中文信息：.播完提示音后，進入行使狀態(tài)，lcd屏幕顯示以下信息：.在行使狀態(tài)，按下“speedup”鍵，里程顯示的公里數(shù)增加的速度會不斷的變快，金額數(shù)值也在作相應的變化。按下“speeddown”鍵，里程

8、顯示的公里數(shù)增加的速度會不斷的變慢。.在行使狀態(tài)，按下“startstop”鍵，表示出租車到站，結(jié)束行程。這時屏幕顯示以下信息： 同時，系統(tǒng)播放“您好！行使里程xxx.xx公里，應付xxx.xx元，請檢查您的隨身物品，歡迎再次乘坐，再見！”的提示音。實時時鐘功能本系統(tǒng)采用兩種方法實現(xiàn)日歷時鐘：(1)用實時時鐘芯片fc8563作為時鐘電路，產(chǎn)生年月日時分秒等信號，供系統(tǒng)調(diào)用。(2)用單片機中斷的方法產(chǎn)生年月日時分秒等信號。(3)兩種方法由同學自行選擇。本系統(tǒng)設置4個按鍵，各個按鍵的功能如下：(1)“startstop”鍵開始進入行使/結(jié)束行使（到站）。(2)“speedup”鍵行使加速按鍵。按下

9、次按鍵，可使出租車的速度由0km上升到100km。(3)“speeddown”鍵-行使減速按鍵。按下次按鍵，可使出租車的速度由100k下降到0km。(4)“reset”鍵-進入空車狀態(tài)。電路設計原理圖第二章 硬件設計： 主程序/cpu模塊 主程序/cpu電路圖及說明該模塊主要包括系統(tǒng)初始化、pwm計數(shù)脈沖的產(chǎn)生、里程的識別和費率的計算及各功能模塊的的組織和管理等。主程序模塊在系統(tǒng)中起著重要的作用。pic16f877主要性能:具有高性能risc cpu。具有25條單字指令。除程序分支指令為兩個周期外，其余均為單周期指令。運行速度：dc-20mhz時鐘輸入 dc-200ns指令周期8k*14個fl

10、ash程序存儲器368*8個數(shù)據(jù)存儲器（ram）字節(jié)256*8eeprom數(shù)據(jù)存儲器字節(jié)引腳輸出和pic16c73b/74b/76/77兼容中斷能力（達到14個中斷源）8級深度的硬件堆棧直接，間接和相對尋址方式上電復位（por）上電定時器（pwrt）和振蕩啟動定時器（ost）監(jiān)視定時器（wdt），它帶有片內(nèi)可靠運行的rc振蕩器可編程的全碼保護低功耗睡眠方式可選擇的振蕩器低功耗、高速cmos flash/eeprom工藝全靜態(tài)設計要線串行編程（icsp）單獨5v的內(nèi)部電路串行編程（icsp）能力，處理機讀/寫訪問程序存儲器運行電壓范圍2.0v到5.5v高吸入/拉出電流25ma商用，工業(yè)用溫度范圍

11、低功耗：在5v，4mhz時典型值小于2ma在3v，32khz時典型值小于20ua典型的穩(wěn)態(tài)電流值小于1ua外圍特征：timer0:帶有預分頻器的8位定時/計數(shù)器timer1:帶有預分頻的16位定時器/計數(shù)器，在使用外部晶體振蕩時鐘時，在sleep期間仍能工作。timer2:帶有8位分頻寄存器，預分頻器和后分頻器的8位定時器/計數(shù)器2個捕捉器，比較器，pwm模塊其中：捕捉器是16位，最大分辯率為12.5ns 比較器是16位，最大分辯率方200ns pwm最大分辯率為是10位10位多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器帶有spi(主模式)和i2c（主/從）模式的ssp帶有9位地址探測的通用同步異步接收/發(fā)送器（usa

12、rt/sci）帶有rd，wr和cs控制（只40/44引腳）8位字寬的并行從端口帶有降壓復位的降壓檢測電路 語音播放模塊 語音播放模塊電路圖及說明:語音播放模塊播放提示音，行駛里程、費用等。isd1420系列單片錄放時間8至20秒，音質(zhì)好。芯片采用cmos技術(shù)，內(nèi)含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及eeprom陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風、喇叭、兩個按鈕、電源及少數(shù)電阻電容。在錄放操作結(jié)束后，芯片自動進入低功耗節(jié)電模式、功耗僅0.5ua。isd1420系列有唯一的錄音控制和邊緣/電平觸發(fā)兩種放音控制。不分段時外圍線路最簡，也可按最小段長為單位任意組合分段

13、，芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的靈活性。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣直接存儲在片內(nèi)單個eeprom單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)各效果，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率從5.3，6.4到8.0khz，對音質(zhì)僅有輕微影響。片內(nèi)信息可保存100年（無需后備電源），eeprom單片可反復錄音十萬次。 液晶顯示驅(qū)動模塊液晶顯示驅(qū)動模塊電路圖及說明：tg12864e 是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及12864 全點陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示,也可以84 個（1616 點陣）漢字。主要技術(shù)參數(shù)

14、和性能：電源：vdd：+2.7 +5v; 模塊內(nèi)自帶-10v負壓，用于lcd的驅(qū)動電壓。 顯示內(nèi)容：128（列）64（行）點全屏幕點陣 七種指令 與cpu接口采用8 位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8 條控制線 占空比1/64 工作溫度：-10+60，儲存溫度：-20+70，可選擇寬溫：-20+70.外形尺寸圖:.模塊主要硬件構(gòu)成說明:. 模塊的外部接口:.tg12864el 串口接線方式：脈沖發(fā)生器模塊 脈沖性生器模塊電路圖及說明:(如下圖) ne555定時器具有定時精度高、工作速度快、可靠性好、電源電壓范圍寬（3-18v）、輸出電流大（可高達200ma）等優(yōu)點，可組成各種波形的脈沖振蕩電路、定時延

15、時電路、是一種電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能中規(guī)模集成電路。只需在外部配接適當?shù)淖枞菰?，便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等多種應用電路，在這個電路中是多諧振蕩器，它電路簡單、性能穩(wěn)定，波形標準。該模塊完成傳感器脈沖計量，然后轉(zhuǎn)換為公里數(shù)，并根據(jù)規(guī)則計算對應的費用。同時，監(jiān)測行駛速度，統(tǒng)計低速時間，計算低速等待費用，提供液晶顯示更新函數(shù)，以便主函數(shù)可以控制更新用戶界面以及行駛里程、費用等信息的顯示。該模塊包括pwm管理程序、里程計量程序、時間管理程序、費用管理程序、用戶界面控制程序等部分。時鐘模塊 時鐘模塊電路圖及說明:pcf8563 是低功耗的cmos 實時時鐘日

16、歷芯片，它提供一個可編程時鐘輸出，一個中斷輸出和掉電檢測器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過i2c 總線接口串行傳遞。最大總線速度為400kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動產(chǎn)生增量。 特性：* 低工作電流：典型值為0.25a（vdd=3.0v，tamb=25時）。* 世紀標志* 大工作電壓范圍：1.05.5* 低休眠電流；典型值為0.25a(vdd=3.0v,tamb=25)* 400khz 的i2c 總線接口（vdd=1.85.5v 時）。* 可編程時鐘輸出頻率為：32.768khz，1024hz，32hz，1hz。* 報警和定時器。* 掉電檢測器。* 內(nèi)部集成的振蕩器電容。* 片

17、內(nèi)電源復位功能。* i2c 總線從地址：讀，0a3h；寫，0a2h。* 開漏中斷引腳。管腳配置功能描述:pcf8563 有16 個位寄存器：一個可自動增量的地址寄存器，一個內(nèi)置32.768khz 的振蕩器（帶有一個內(nèi)部集成的電容），一個分頻器（用于給實時時鐘rtc 提供源時鐘），一個可編程時鐘輸出，一個定時器，一個報警器，一個掉電檢測器和一個400khz i2c總線接口。所有16 個寄存器設計成可尋址的8 位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個寄存器（內(nèi)存地址00h，01h）用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02h08h 用于時鐘計數(shù)器（秒年計數(shù)器），地址09h0ch 用于報警寄存器（定義

18、報警條件），地址0dh 控制clkout 管腳的輸出頻率，地址0eh 和0fh 分別用于定時器控制寄存器和定時器寄存器。秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器，編碼格式為bcd，星期和星期報警寄存器不以bcd 格式編碼。當一個rtc 寄存器被讀時，所有計數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，在傳送條件下， 可以禁止對時鐘日歷芯片的錯讀。pcf8563 硬件時鐘描寫模塊:最大總線速度為400kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動產(chǎn)生增量。 *400khz 的i2c 總線接口（vdd=1.85.5v 時） *可編程時鐘輸出頻率為：32.768khz，1024hz，32hz

19、，1hz。 *報警和定時器。 *開漏中斷引腳。 *i2c 總線從地址：讀0a3h；寫0a2h。 地址 寄存器名稱 00h 控制/狀態(tài)寄存器 01h 控制/狀態(tài)寄存器 0dh clkout 頻率寄存器 0eh 定時器控制寄存器 0fh 定時器倒計數(shù)數(shù)值寄存器 地址 寄存器名稱 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 02h 秒 vl 0059bcd 碼格式數(shù) 03h 分鐘 - 0059bcd 碼格式數(shù) 04h 小時 - - 0059bcd 碼格式數(shù) 05h 日 - - 0131bcd 碼格式數(shù) 06h 星期 - - - - - 06 07h 月/世紀 c

20、- - 0112 bcd 碼格式數(shù) 08h 年 0099 bcd 碼格式數(shù) 09h 分鐘報警 ae 0059 bcd 碼格式數(shù) 0ah 小時報警 ae - 0023 bcd 碼格式數(shù) 0bh 日報警 ae - 0131 bcd 碼格式數(shù) 0ch 星期報警 ae - - - - 06 操作舉例*進入extclk 測試模式；設置控制狀態(tài)寄存器的位（test=1）。*設置控制狀態(tài)寄存器的位（stop=1）。 *清除控制狀態(tài)寄存器的位（stop=0）。*設置時間寄存器（秒、分鐘、小時、日、星期、月世紀和年）為期望值。 *提供32 個時鐘脈沖給clkout。 *讀時間寄存器觀察第一次變化。 *提供64

21、個時鐘脈沖給clkout。 *讀時間寄存器觀察第二次變化；需要讀時間寄存器的附加增量時，重復步驟和。按鍵掃描模塊: 按鍵掃描模塊電路圖及說明:整個系統(tǒng)只有兩個按鍵，一個“啟動/停止”，一個“復位”；本模塊功能:掃描按鍵功能，返回掃描結(jié)果。第三章 系統(tǒng)程序設計本系統(tǒng)程序由c語言編寫，編譯軟件是mplab ide 和一個外掛的pic的c語言編譯軟件picc 。 1.系統(tǒng)主程序流程框圖（含程序）：/*/主程序開始/*void main() initial(); init(); lcm_init(); initi2c(); count = 0; runmilege=0; flag = 0; play_

22、fg1 = 0; play_fg2 = 0;/*/轉(zhuǎn)換為圖形方式/* write_inst(0x34); write_inst(0x36); clear_picture_fast(); display_picture1();/顯示一幅個性化圖片 delay(100);/*/轉(zhuǎn)換為文本方式/* write_inst(0x30); write_inst(0x0c); write_inst(0x01); write_inst(0x06);/*/顯示一幅個人信息/* disp_log1(); delay(200); write_inst(0x01);/*/主程序循環(huán)開始/* while(1) if(m

23、ode=0)/模式0: 顯示空車狀態(tài) inte = 0; count = 0; kongche(); else if(mode=1)/模式1: if(!flag)/標志位為0時 inte = 0;/禁止中斷產(chǎn)生 write_inst(0x01); yingke(); /顯示歡迎界面 play(17,50);/播放“您好” play(18,5); /播放“歡迎” play(25,100);/播放“乘坐本公司出租汽車” delay(200); flag = 1; write_inst(0x01); else/標志位為1時 inte = 1;/允許產(chǎn)生中斷 price();/里程和費率計算 zaik

24、e();/進入載客界面 else if(mode=2)/模式2: inte = 0;/禁止中斷產(chǎn)生 if(!play_fg1)/標志位為0時 daozhan();/進入到站界面 play(21,60); /播放“車已到站” delay(50); playsound_km(runmil);/播放行使里程 delay(50); playsound_mn(pricet);/播放應付金額 play_fg1 = 1;/置標志位為1 write_inst(0x01); jieshu();/進入結(jié)束界面 if(!play_fg2)/標志位為0時 play(24,100);/播放“請檢查您的隨身物品” pla

25、y(18,5); /播放“歡迎” play(20,5); /播放“再次” play(25,100);/播放“乘坐本公司出租汽車” play(19,5); /播放“再見” play_fg2 = 1;/置標志位為1 scankey();/鍵盤掃描模塊 2.里程和費率計算程序流程圖（含程序）：/*/費率計算函數(shù)/*void price() if(runmilege2300)&(runmilege35000) /totalprice=700+(35000-2300)*0.26+(runmilege-35000)*0.35+100; totalprice=1112+(runmilege-35000)*0

26、.35; price=(ulong)totalprice; 3.鍵盤處理程序流程圖鍵盤掃描子程序模塊/*第 21 頁 共 21 頁void scankey() if(k2() bell(); if(mode=0x00) mode = 0x01; write_inst(0x01); else if(mode=0x01) flag = 0; mode = 0x02; write_inst(0x01); if(k4() bell(); if(mode=0x02) flag = 0; play_fg1 = 0; play_fg2 = 0; mode = 0x00; write_inst(0x01); count = 0; *結(jié)束語 通過這次畢業(yè)設計,我覺得自己學到了很多東西,特別是在即將畢業(yè)走向社會的時候,增加了自己以后在社會上工作的信心。畢業(yè)設計是對我們大學三年學習的總考驗.這次畢業(yè)設計,我有以下一些體會: 大學大部分時間都是在學習理論基礎知識,并未真正地去應用和實踐。自從入學以來,了解了自己本專業(yè)信息之后,我就開始了我的電子信息學習生涯,其中涉及到的知識,是我以前沒想過的,也不懂的,所以這次畢業(yè)設計,我很辛苦才完成。其中我接觸到了更多平時沒有接觸到的元器等,發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之。我體會到了所學理論知識的重要性:知識掌握越多,設計得就更加嚴謹,更加順利。了解了進行一項相對比較大型的科研