出租車計價器硬件設(shè)計

1、出租車計價器摘要 隨著北京奧運(yùn)會的臨近，越來越多游客的旅行問題以及怎樣到現(xiàn)場觀看比賽，那么出租車就成了首選。在交通發(fā)展迅速的今天，出租車是我們交通中不可缺少的工具。同時出租車中的計價器是必不可少的一種設(shè)備。這次專業(yè)課程設(shè)計就是通過模擬設(shè)計出租車計價器，使同學(xué)們對單片機(jī)硬件設(shè)計有一些了解。這樣一來理論得到了實踐。這說明單片機(jī)的應(yīng)用已深入國民經(jīng)濟(jì)和日常生活的各個領(lǐng)域。 該設(shè)計的主要內(nèi)容是通過c51單片機(jī)上的數(shù)碼顯示器來模擬出租車計價器的路程顯示表，通過單片機(jī)上的鍵盤上的某些鍵來表示開始、暫停、復(fù)位等功能。步驟如下：首先，程序開始做一些必要的初始化工作，等待鍵盤輸入。然后，啟動鍵按下（0）后led數(shù)

2、碼管開始記錄路程并顯示。最后，當(dāng)需要停止是可按相應(yīng)的鍵（f）對路程計數(shù)器進(jìn)行暫停。而且還可以復(fù)位（e）更應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)及計算機(jī)知識，利用實習(xí)機(jī)會掌握課程設(shè)計精髓，為日后實習(xí)和工作打下牢固的基礎(chǔ)等等。 關(guān)鍵字 c51單片機(jī) 8255 出租車計價器 led數(shù)碼管目錄前言 -3第一章 設(shè)計內(nèi)容及要求-41.1 設(shè)計內(nèi)容及要求-41.2 框圖 -4第二章 系統(tǒng)組成及工作原理-5 2.1 控制單元設(shè)計-52.1.1 按鍵名稱-52.1.2 按鍵工作操作說明-52.2 輸出單元設(shè)計-52.3 定時器的功能和使用方法-5第三章 電路方案設(shè)計-63.1 方案比較-63.2 總設(shè)計框圖-73.3 單位電路設(shè)

3、計-8 3.3.1 復(fù)位電路設(shè)計-8 3.3.2 時鐘電路設(shè)計-9 3.3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)-103.4 8255a鍵盤顯示電路設(shè)計-11第四章 程序設(shè)計-124.1 主程序模塊-124.2 定時中斷服務(wù)程-124.3 里程計數(shù)程序-12第五章 實驗調(diào)試及測試結(jié)果與分析-14第六章 總結(jié)與體會-15參考文獻(xiàn)-16附錄一-17附錄二-25附錄三-26前言隨著社會的進(jìn)步以及人們生活水平的日益提高都促使交通工具的不斷變化，無論是在大城市或是中小城市越來越多的出租車公司不斷的出現(xiàn)。出租車的出現(xiàn)方便了人們的生活，對于現(xiàn)在快節(jié)奏生活方式的人們來說出租車無疑是最好的交通工具。那么其收費(fèi)的方式自然而然就被給

4、予關(guān)注，比如收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)以及行駛里程等。 通過設(shè)計實際的出租車計價器應(yīng)用課題，我們也熟悉了單片機(jī)系統(tǒng)以及其他硬件操作技術(shù)，提高了分析問題和解決問題的能力。本次報告共分為6章：第一章介紹設(shè)計內(nèi)容和要求；第二章介紹系統(tǒng)組成及工作原理；第三、四章介紹電路方案和程序設(shè)計；第五至六章結(jié)合實驗和個人體會闡述結(jié)果并得出相應(yīng)結(jié)論。在此謝謝老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué)們的互助！ 編者 2008-7-3第一章 設(shè)計內(nèi)容及要求1.1 設(shè)計內(nèi)容及要求(1) 出租車?yán)锍虦y量：采用信號源產(chǎn)生脈沖模擬出租車計價傳感器產(chǎn)生脈沖，設(shè)每產(chǎn)生100個脈沖出租車行駛1公里信號源脈沖頻率=1khz;(2) 里程顯示為：*.*公里；(3) 采用82

5、55芯片管理鍵盤顯示。1.2 框圖：單片機(jī)顯示器變換電路信號源第二章 系統(tǒng)組成及工作原理2.1 控制單元設(shè)計 2.1.1 按鍵名稱 0鍵表示開始計算路程；f鍵表示暫停；e鍵表示復(fù)位。 2.1.2 按鍵功能操作說明 當(dāng)程序開始運(yùn)行后，按下0鍵則表示開始計算路程，并由數(shù)碼管顯示出來；按下f鍵則路程記數(shù)器暫停，并顯示當(dāng)前路程，當(dāng)按下e鍵2.2 輸出單元設(shè)計 通過六個8段led數(shù)碼管來顯示路程。前四個分別表示千位、百位、十位、個位，而后兩個表示十分位和百分位。2.3 定時器的功能和使用方法 首先選擇方式1為16位的定時器，其初始化具體如下： s 其中 fosc為晶振頻率， 定時時間 。第三章 電路方案

6、設(shè)計3.1 方案比較方案一使用數(shù)字電路和模擬電路來完成設(shè)計要求。顯示器件有：led顯示，vfd顯示，分段式數(shù)碼管等等，針對顯示單元電路這里可以使用分段式數(shù)碼管來顯示，分段式數(shù)碼管分為共陽極和共陰極兩種，對數(shù)碼管的驅(qū)動針對不同的類型采用不同的芯片，共陰極數(shù)碼管通常采用ttl系列的74ls48驅(qū)動，而共陽極數(shù)碼管通常采用cmos系列的cd4543來驅(qū)動；僅時鐘顯示電路框圖和實際電路就非常復(fù)雜，整體電路將更加煩瑣。而且對于模式的切換需要用到機(jī)械開關(guān)，機(jī)械開關(guān)時間久了會造成接觸不良，功能不易實現(xiàn)；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。方案二使用單片機(jī)來完成設(shè)計要求。單片機(jī)功能強(qiáng)大，用

7、較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶崿F(xiàn)設(shè)計要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。針對計費(fèi)模式的切換，通過軟件編程就可以輕容易的實現(xiàn)。避免了機(jī)械開關(guān)帶來的不穩(wěn)定因素。方案確定經(jīng)過上面的兩種方案的比較，顯然第二種方案具有更大的優(yōu)越性、靈活性，所以我們采用第二種設(shè)計方案進(jìn)行設(shè)計。本電路以c51單片機(jī)為中心，實現(xiàn)對出租車路程的統(tǒng)計，輸出采用8段數(shù)碼顯示管。3.2 總設(shè)計框圖 3.2.1 工作原理框圖 路程顯示顯示電路 設(shè)置電路 單 片系統(tǒng)開始 機(jī)系統(tǒng)暫停存儲電路系統(tǒng)復(fù)位 圖1 工作原理框圖 3.2.2 單片機(jī)單元框圖 cpu數(shù)碼管顯示功能按鍵8255并行編程時鐘電路 圖2 單

8、片機(jī)單元框圖3.3 單元電路設(shè)計3.3.1 復(fù)位電路設(shè)計在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需復(fù)位以外，外部擴(kuò)展的i/o接口電路等也需要復(fù)位，因此需要一個系統(tǒng)的同步復(fù)位信號：即單片機(jī)復(fù)位后，cpu開始工作時，外部的電路一定要復(fù)位好，以保證cpu有效的對外部電路進(jìn)行初始化編程。51系列單片機(jī)的復(fù)位端rst是一個施密特觸發(fā)輸入，高電平有效。復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號經(jīng)施密特電路整形后作為系統(tǒng)復(fù)位信號，加到51系列單片機(jī)和外部i/o接口電路的復(fù)位端.其電路圖如圖3.1所示，其中r1=47k,r2=100,c=10uf。 圖3.1 復(fù)位電路3.3.2 時鐘電路設(shè)計89c51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個可控制的反相放

9、大器，引腳xtal1、xtal2為反相放大器的輸入端和輸出端，在xtal1、xtal2上外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容便組成振蕩器。具體的時鐘電路如圖3.2所示。電容1、2的典型值為30pf+10pf（晶振）或40pf+10pf（陶瓷諧振器）。振蕩器頻率主要取決與晶振（或陶瓷諧振器）的頻率，但必須小于器件所允許的最高頻率。振蕩器的工作受控制，復(fù)位后0（1）振蕩器工作，可由軟件置1，使振蕩器停止振蕩，從而使整個單片機(jī)停止工作，以達(dá)到節(jié)電的目的。圖3.2 時鐘電路圖3.2 時鐘電路3.3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)主控機(jī)系統(tǒng)采用了atmel 公司生產(chǎn)的89c51 單片機(jī)，它含有128 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，內(nèi)置

10、4k 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，所以不必再擴(kuò)展程序存儲器。復(fù)位電路和晶振電路是89c51 工作所需的最簡外圍電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3.3所示。圖3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖89c51 的復(fù)位端是一個史密特觸發(fā)輸入，高電平有效，而系統(tǒng)中的時鐘接口和can 總線接口的復(fù)位信號都是低電平有效。在復(fù)位電路中，按一下復(fù)位開關(guān)就使在rs端出現(xiàn)一段時間的高電平，經(jīng)過74ls14 的一次反相整形，提供給單片機(jī)復(fù)位端。再經(jīng)過一次反相整形，通過i/orst 端提供給外部接口電路。外接12m 晶振和兩個20p 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時鐘電路。3.4 8255a鍵盤顯示

11、電路設(shè)計8255的數(shù)據(jù)線片選信號線、地址線、讀寫控制線等分別與系統(tǒng)總線相連，其a、b、c三個端口以排針形式引出，供8255實驗使用，如圖3.4所示。 圖3.4 系統(tǒng)中的8255線路8255端口地址 信 號 線 寄 存 器 編 址ioy3 a口0ff20h b口0ff21h c口0ff22h 控制寄存器0ff23h第四章 程序設(shè)計4.1 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、中斷向量的設(shè)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(shè)置啟動/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器，并對它們進(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、清除、計程等不同的操作。4.

12、2 定時中斷服務(wù)程序在定時中斷服務(wù)程序中，每1ms產(chǎn)生一次中斷，當(dāng)產(chǎn)生1000次中斷的時候，也就到了一秒，送數(shù)據(jù)到相應(yīng)的顯示緩沖單元，并調(diào)用顯示子程序?qū)崟r顯示。4.3 里程計數(shù)程序 如下流程圖所示開始8255led顯示監(jiān)聽鍵盤開始等待進(jìn)入中斷接受鍵盤run程序p1為0p10為0顯示百分位顯示十分位yy y顯示個位p100為00按下f按下e按下循環(huán)顯示各位復(fù)位p1000為0顯示十位p10000為0顯示百位p100000為0顯示千位 圖4.1 里程計數(shù)程序流程圖里程計數(shù)程序見附錄第五章 實驗調(diào)試及測試結(jié)果與分析 通過這兩周的專業(yè)課程設(shè)計，所完成的軟件教務(wù)管理信息系統(tǒng)基本能達(dá)到課程設(shè)計的要求，但是，

13、還是存在不少的漏洞，經(jīng)過老師指導(dǎo)和調(diào)試后，修復(fù)了錯誤和漏洞。通過用單片機(jī)來模擬出租車計價器， 并且使用了單片機(jī)上的鍵盤和數(shù)碼顯示管來模擬。硬件各方面相對吻合安全性高、耦合度高，能夠?qū)︽I盤上的0鍵進(jìn)行啟動、f鍵進(jìn)行停止、e鍵進(jìn)行復(fù)位的操作。程序首先進(jìn)行初始化設(shè)置（包括數(shù)碼管、字型表、定時中斷設(shè)置）；然后對鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是否有功能鍵被按下；最后根據(jù)哪個功能鍵被按下，執(zhí)行相應(yīng)的程序以實現(xiàn)功能。 第六章 總結(jié)與體會 經(jīng)過兩周有關(guān)于通過模擬出租車計價器的課程設(shè)計，使同學(xué)們對單片機(jī)的應(yīng)用有了更深的了解。在課程設(shè)計的過程中，還是碰到了許多的問題。比如，對于單片機(jī)的一些基本代碼及程序還有一些不清楚的地方；

14、對于代碼的前后順序及調(diào)用掌握的還不夠好。通過請教老師和同學(xué)，最終把問題解決了。此外，去圖書館和網(wǎng)上查相關(guān)資料也是一種學(xué)習(xí)的途徑。通過這次課程設(shè)計，我們充分體會到了自己設(shè)計東西的樂趣和學(xué)習(xí)交流的重要性，在動手的過程中，不但增強(qiáng)了實踐能力，而且在理論上有了更深的認(rèn)識；懂得了實踐與知識結(jié)合的重要性，并在以后的學(xué)習(xí)中不段的提高自己，通過不斷的摸索和實踐來彌補(bǔ)自己在硬件方面的差距。我相信，這次實習(xí)將使我受益匪淺，我更相信，我會以更熱忱的態(tài)度去學(xué)習(xí)并研究這門重要的實踐性課程。參考文獻(xiàn)1 吳開志 等.單片機(jī)技術(shù)指導(dǎo).南昌航空出版社，2007.82 張友德 趙志英 涂時亮 .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實驗 .復(fù)旦

15、大學(xué)出版社，2006.63 孫涵芳.mcs-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社，1996.4附錄org 0000hsjmp start;定義程序起始位置org 000bhsjmp ds0；定時器t0入口地址start:clr tr0；關(guān)閉t0中斷mov a,#81h；將立即數(shù)81h放入a中mov dptr,#0ff23h；定義dptr外部數(shù)據(jù)指針為0ff23h，指向8255的控制字口movx dptr,a ；把81h放入8255控制字口，讓8255以pa、pb口0狀態(tài)輸出工作，pc口0狀態(tài)輸入mov tmod,#01h；定義t0為16位計數(shù)器mov th0,#0fch；定義中斷延

16、時mov tl0,#24h；定義中斷延時；1ms = 1000us ，假設(shè)晶振頻率為12mhz，延時常數(shù)=（2的16次方 - 1000）將其轉(zhuǎn)換到16進(jìn)制mov ie,#82h；定義中斷允許控制字，開cpu中斷，開t0中斷mov 71h,#00h；mov 72h,#00hmov 73h,#00hmov 74h,#00hmov 75h,#00hmov 76h,#00hmov 40h,#50；延時用mov 00h,#00h；標(biāo)志mov 01h,#00hmov 02h,#00hmov 03h,#00hmov 04h,#00hmov r1,#00h;用來檢測鍵盤開始鍵mov r3,#00h;用來檢測停

17、止鍵mov r4,#00h；用來監(jiān)聽復(fù)位鍵 mov 50h,#10；循環(huán)次數(shù)mov 51h,#10；循環(huán)次數(shù)mov 52h,#10mov 53h,#10mov 54h,#10mov 55h,#10setb tr0；允許t0計數(shù)clr c；清空cysjmp $；等待中斷來臨ds0:；中斷處理子程序mov th0,#0fch；把中斷延時還給t0mov tl0,#24hlcall key_state；調(diào)用鍵盤掃描子程序，獲取當(dāng)前的鍵盤狀態(tài)，1ms掃描一次cjne r1,#0,run；如果“0”被按下，就跳轉(zhuǎn)到運(yùn)行子程序，計算里程數(shù)cjne r3,#0,stop；如果“f”被按下，就跳轉(zhuǎn)到停止子程序c

18、jne r4,#0,reset；如果“e”被按下，就跳轉(zhuǎn)到復(fù)位子程序reti；如果3個鍵都沒有被按下，不做處理，直接返回中斷，等待下一次中斷來臨reset:；復(fù)位的子程序mov 71h,#00h；初始化查表單元數(shù)據(jù)mov 72h,#00hmov 73h,#00hmov 74h,#00hmov 75h,#00hmov 76h,#00hmov 51h,#10；初始化循環(huán)次數(shù)mov 52h,#10mov 53h,#10mov 54h,#10mov 55h,#10ljmp xianshi；跳轉(zhuǎn)到顯示子程序reti；返回中斷stop:；停止子程序ljmp xianshi；跳轉(zhuǎn)到顯示子程序key_stat

19、e:；鍵盤行掃描處理子程序key_0:；檢查0mov r2,#0fdh；定義8255對第2個led數(shù)碼管進(jìn)行鍵盤掃描mov dptr,#0ff20hmov a,r2movx dptr,amov dptr,#0ff22h；將dptr指向8255的pc口movx a,dptr；從pc口獲取鍵盤狀態(tài)jb acc.1,key_f；判斷第1列是否為0，如果為0，證明0被按下sjmp key_down0；按下了就跳轉(zhuǎn)到0被按下的子程序reti；返回中斷key_f:；檢查fmov r2,#0f7hmov dptr,#0ff20hmov a,r2movx dptr,amov dptr,#0ff22hmovx

20、a,dptrjb acc.1,key_esjmp key_downfretikey_e:；檢查emov r2,#0dfhmov dptr,#0ff20hmov a,r2movx dptr,amov dptr,#0ff22hmovx a,dptrjb acc.1,return2sjmpkey_downereturn2:；返回中斷retikey_down0:；0被按下mov r1,#1；把標(biāo)志r1設(shè)置為1mov r3,#0；其他標(biāo)志設(shè)置為0mov r4,#0reti；返回中斷key_downf:；f被按下mov r3,#1；把r3設(shè)置為1mov r1,#0；其他標(biāo)志設(shè)置為0mov r4,#0ret

21、i；返回中斷key_downe:；e被按下mov r4,#1；把r4設(shè)置為1mov r3,#0；其他標(biāo)志設(shè)置為0mov r1,#0reti；返回中斷run:；運(yùn)行子程序djnz 40h,xianshi；延時顯示mov 40h,#50inc 71h；百分位查表單元+1djnz 50h,xianshi；循環(huán)10次mov 50h,#10；如果百分位循環(huán)了10次，那么十分位上應(yīng)該得到進(jìn)位inc 72h；十分位查表單元+1mov 71h,#00hdjnz 51h,xianshimov 51h,#10inc 73hmov 71h,#00hmov 72h,#00hdjnz 52h,xianshimov 52

22、h,#10inc 74hmov 71h,#00hmov 72h,#00hmov 73h,#00hdjnz 53h,xianshimov 53h,#10inc 75hmov 71h,#00hmov 72h,#00hmov 73h,#00hmov 74h,#00hdjnz 54h,xianshimov 54h,#10inc 76hmov 71h,#00hmov 72h,#00hmov 73h,#00hmov 74h,#00hmov 75h,#00hdjnz 55h,xianshiajmpstartxianshi:;顯示百分位jb 00h,p10；作為標(biāo)志判斷當(dāng)前應(yīng)該去顯示哪個數(shù)碼管jb 01h,p

23、100jb 02h,p1000jb 03h,p10000jb 04h,p100000mov dptr,#0ff20h；定義顯示最右邊的數(shù)碼管mov a,#0fehmovx dptr,amov a,71h；把百分位查表單元的數(shù)據(jù)送到a中mov dptr,#tab1；查表movc a,a+dptr；把字型碼送到8255的pb口mov dptr,#0ff21hmovx dptr,acpl 00h；取反標(biāo)志，能夠讓數(shù)碼管循環(huán)點(diǎn)亮cpl 01hcpl 02hcpl 03hcpl 04hljmp return；返回中斷p10: ;顯示十分位mov dptr,#0ff20hmov a,#0fdhmovx dptr,amov a,72hmov dptr,#tab1movc a,a+dptrmov dptr,#0ff21hmovx dptr,acpl 00hljmp returnp100: ;顯示個位mov dptr,#0ff20hmov a,#0fbhmovx dptr,amov a,73hmov dptr,#tab1movc a,a+dptrmov dptr,#0ff21hmovx dptr,acpl 01hljmp returnp1000: ;顯示十位mov d