縮距法出租車計價器設(shè)計

1、河南理工大學(xué)單片機應(yīng)用與仿真訓(xùn)練設(shè)計報告題目 縮距法出租車計價器設(shè)計姓 名：學(xué) 號：專業(yè)班級指導(dǎo)老師所在學(xué)院：年 月 日縮距法出租車計價器設(shè)計摘 要  隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，對出租車計費器的要求也越來越高。二十世紀(jì)后半期，隨著集成電路和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，基于單片機的出租車計費器不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且其開發(fā)周期短、開發(fā)軟件投入少、芯片價格不斷降低，特別是對小批量、多品種的產(chǎn)品需求，單片機具有體積小、功能強可靠性高、價格低廉等一系列優(yōu)點，不僅已成為工業(yè)測控領(lǐng)域普遍采用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和和生活

2、的各個角落，有力地推動了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，應(yīng)用前景廣闊。（使用單片機的外圍電路比較簡單），在時間計數(shù)和速度的計算上便于擴展功能很，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)升級。很多數(shù)值可以預(yù)先寫到芯片中。 本設(shè)計主要了解應(yīng)用單片機的定時器/計數(shù)器，以及中斷。這是一個比較小的系統(tǒng)，故采用匯編語言來編輯。匯編語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它具有編譯速度快，占用系統(tǒng)空間小，具有一定的助記可讀性等特點。本系統(tǒng)假設(shè)起步價5.0元，超過三公里開始計費，每公里加2元。  關(guān)鍵詞：單片機; 霍爾傳感器; 數(shù)碼管 目 錄   1 概述3 1.1

3、基本要求3 1.2設(shè)計參數(shù)3 1.3系統(tǒng)原理32 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計4 2.1 設(shè)計方案介紹42.2單片機的概念42.3A44E霍爾傳感器檢測單元52.4 計時與時間顯示模塊電路設(shè)計6 2.5 鍵盤調(diào)整單元7 2.6鍵盤程序83 軟件設(shè)計9 3.1模塊介紹9 3.2 程序流程圖104 Proteus軟件仿真115課程設(shè)計體會11參考文獻12附1：源程序代碼12附2：系統(tǒng)原理圖221 概述1.1 基本要求 （1）能顯示里程，單位為公里，最后一位為小數(shù)位。 （2）能顯示金額數(shù)，單位為元，最后一位為小數(shù)位。 （3）可設(shè)定單程價格和往返價格，單程價格為2元/

4、公里，往返價格為1.5元/公里。 （4）車速<5公里/小時的時間累積為總等待時間，每5分鐘等待時間相當(dāng)于里程數(shù)增加1公里。 （5）起步公里數(shù)為3公里，價格為5元，若實際距離大于3公里，按規(guī)則3計算價格。 （6）按暫停鍵，計價器可暫停計價，按查詢鍵，可顯示總等待時間。 發(fā)揮部分：空車指示、語音提示、信息存儲等。1.2 設(shè)計參數(shù)  由于要求沒有給出車輪的相關(guān)參數(shù)，所以這里進行一些基本參數(shù)的查詢。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，現(xiàn)行出租車輪胎直徑大致有四種，直徑分別為520mm、540mm、560mm和580mm.  本作品針對560mm的出租

5、車進行設(shè)計。它的周長為：1.7584 m，57圈行駛100m。 1.3 系統(tǒng)原理  出租車計價器是乘客與司機雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。它關(guān)系著交易雙方的利益，具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計價器的研究也是十分有應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義的。  出租車計價是根據(jù)車所行駛的路程以及乘客乘車的方式綜合決定的。出租車行駛總路程可以通過車輪的周長乘車輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)得到。即可計算得到車輪旋轉(zhuǎn)幾周出租車能行駛一公里的路程。使用霍爾傳感器方便地計量車輪旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。輸出的脈沖信號被接入到AT89S52單

6、片機系統(tǒng)中，通過計算接收到的脈沖個數(shù)，計算出當(dāng)前所行駛的路程，并且可以計算實時的速度，在速度低于5公里每小時是進入等待計費。于此同時，根據(jù)不同的收費標(biāo)準(zhǔn)，通過選擇相應(yīng)的起步價、單價等收費標(biāo)準(zhǔn)進行計算。通過鍵盤能夠?qū)崿F(xiàn)往返設(shè)置，啟動、暫停、停止計價器以及切換顯示當(dāng)前的行駛里程和需支付的車費。  本設(shè)計硬件電路分為五個單元：單片機最小系統(tǒng)單元，指示燈電路單元，按鍵電路單元，路程時間與金額顯示單元，轉(zhuǎn)速信號接收單元。軟件系統(tǒng)分為五個大的模塊為：總初始化模塊，按鍵掃描模塊，中斷與定時模塊，數(shù)據(jù)計算模塊，數(shù)碼管顯示模塊。其中，鍵盤掃描和數(shù)碼管顯示采用查詢方式，轉(zhuǎn)速信號接收與等待記時采用中斷方式

7、。這些軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成了最終的設(shè)計。2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1設(shè)計方案介紹計數(shù)器系統(tǒng)主要由五部分組成：A44E霍爾傳感器、STC89C51單片機、獨立鍵盤、EEPROM AT24C02A和顯示數(shù)碼管?；魻杺鞲衅靼惭b在車輪上，主要檢測汽車行進的公里數(shù)，并產(chǎn)生一系列相應(yīng)的脈沖輸出，脈沖送到單片機進行處理，單片機根據(jù)程序設(shè)定通過計算脈沖數(shù)換算出行駛公里數(shù)，再根據(jù)從EEPROM中讀取的價格等相關(guān)數(shù)據(jù)進行金額的計算，計算好的金額、里程和單價都實時地顯示在數(shù)碼管上。獨立鍵盤可以調(diào)節(jié)價格等相關(guān)數(shù)據(jù)，按下相應(yīng)的按鈕，產(chǎn)生信號交由單片機處理并實時顯示出來，調(diào)節(jié)好的數(shù)據(jù)存儲到EEPROM中，掉電后可以使調(diào)好的

8、數(shù)據(jù)不丟失，下次得電后直接從EEPROM讀到單片機，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1STC89C51單片機調(diào)基本工作原理計數(shù)器系統(tǒng)主要由五部分組成：A44E霍爾傳感器、STC89C51單片機、獨立鍵盤、EEPROM AT24C02A和顯示數(shù)碼管?；魻杺鞲衅靼惭b在車輪上，主要檢測汽車行進的公里數(shù)，并產(chǎn)生一系列相應(yīng)的脈沖輸出，脈沖送到單片機進行處理，單片機根據(jù)程序設(shè)定通過計算脈沖數(shù)換算出行駛公里數(shù)，再根據(jù)從EEPROM中讀取的價格等相關(guān)數(shù)據(jù)進行金額的計算，計算好的金額、里程和單價都實時地顯示在數(shù)碼管上。獨立鍵盤可以調(diào)節(jié)價格等相關(guān)數(shù)據(jù)，按下相應(yīng)的按鈕，產(chǎn)生信號交由單片機處理并實時顯示出來，調(diào)節(jié)好的數(shù)據(jù)存儲到EEPR

9、OM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，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖整切換獨立鍵盤A44E霍爾傳感器AT24C02A存儲器數(shù)碼管動態(tài)顯示2.2 單片機的概念單片機（microcontroller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機。這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時器/計數(shù)器和多種I/O接口電路。圖2是80C51單片機的基本結(jié)構(gòu)圖圖2 89C51結(jié)構(gòu)方框圖2.3 A44E霍爾傳感器檢測單元A44E 屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.518V），其輸出的信號符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機的IO

10、端口上，而且其最高檢測頻率可達(dá)到1MHZ。A44E 集成霍耳開關(guān)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Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(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)生霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經(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門輸出。當(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點（即Bop）時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導(dǎo)通，此時OC門輸出端輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓

11、變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。A44E霍爾傳感器原理如圖3所示。圖3 A44E霍爾傳感器原理 里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器檢測到的脈沖信號，送到單片機產(chǎn)生中斷，單片機再根據(jù)程序設(shè)定，計算出里程。其原理如圖4所示。 圖4 霍爾傳感器的脈沖信號2.4 計時與時間顯示模塊電路設(shè)計  時間顯示采用24小時計時方式，時、分、秒用8位LED數(shù)碼管動態(tài)掃描法顯示。該電路采用AT89C52單片機控制，通過4個開關(guān)按鍵來調(diào)節(jié)時間，其中按鍵開關(guān)SP1、SP2、SP3分別接單片機的P0.0、P0.1、P0.2口，分別調(diào)節(jié)時鐘的秒、分、時；單刀雙擲開關(guān)K1（實際硬件電路用短路冒代替）控制時、

12、分、秒的加減調(diào)節(jié)，當(dāng)發(fā)光二極管亮?xí)r，按下按鍵開關(guān)進行加1調(diào)節(jié)；當(dāng)發(fā)光二極管滅 時，按下按鍵開關(guān)進行減1調(diào)節(jié)。  在本電路中，各位LED數(shù)碼管的段選端并接在一起，通過220歐姆電阻和8位數(shù)據(jù)鎖存器74LS573（下面的模塊圖中省略，詳見后總原理圖）接到單片機AT89C52的P1口。其中，8位數(shù)據(jù)鎖存器74LS573主要是驅(qū)動LED數(shù)碼管的段選端，使LED數(shù)碼管的顯示更亮；220歐姆電阻在電路中起到限流的作用，防止LED數(shù)碼管燒壞。各位LED數(shù)碼管的位選端通過ULN2803（下面的模塊圖中省略，詳見后總原理圖）和74LS138接到單片機的P2.0、P2.1、P2.2口。其中，電路通過74

13、LS138將P2.0、P2.1、P2.2口的輸出狀態(tài)譯成8種BCD碼，這8種BCD碼分別對應(yīng)選擇LED數(shù)碼管的各位，起到位選作用；并在74LS138后面接上達(dá)林頓管ULN2803，增加LED數(shù)碼管位選驅(qū)動能力。下面分別介紹各個元器件的功能和在模塊電路中的作用。 2.5 鍵盤調(diào)整單元當(dāng)單價等信息需要進行修改時，就要用到鍵盤進行修改。由于調(diào)節(jié)信息不多，故采用4個獨立鍵盤即可，分別實現(xiàn)清零、切換、增大、減小和功能等作用。電路原理如圖5所示。S1：接P1.0口，對上一次的計費進行清零，為下次載客準(zhǔn)備S2：接P1.1口，實現(xiàn)白天和夜晚單價的切換；當(dāng)功能鍵S4按下時，S2可對數(shù)據(jù)進行增大。S3：

14、接P1.2口，當(dāng)功能鍵S4按下時，S3可對數(shù)據(jù)進行減小。S4：接P1.3口，按1次，進入調(diào)整白天單價；按2次，進入調(diào)整夜晚單價；按3次，進入調(diào)整等待單價；按4次，進入調(diào)整起步價；按5次，返回。 圖5 鍵盤單元電路2.6鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)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(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。流程圖如圖6。key3=0?key3num為真key1=0?key2=0?key3num=1？key1=0?夜晚單價+1存儲白天單價白天單價-1白天單價+1返回key3num=2?顯示key3=0?key2=0?夜晚單價-1key3num=3?

15、存儲夜晚單價等待單價+1存儲等待單價起步價+1key3num=4?key1=0?key1=0?key2=0?key2=0?等待單價-1key3num=5?key3num=0存儲起步價起步價+1key3num+YYYYYYYYYYYYYYNYYNNNNNNNNNNNNNNN3 軟件設(shè)計3.1模塊介紹該計費器系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為一下幾個模塊：（1）主程序模塊在主程序模塊中，需要完成對個接口芯片的初始化、出租車起步價和單價、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、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別

16、完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。流程圖如3-4所示。當(dāng)按下輕觸開關(guān)時，開始對系統(tǒng)初始化，價格和時間都顯示0、0，再次按下開關(guān)，時間單元開始計時，并計算時間是否超過2分鐘，超過2分鐘，則從第3分鐘開始計費。價格單元從起步價5.0元開始計費，每多一分鐘，價格單元多加2元。（2）顯示子程序模塊由于顯示是由顯示時間子程序DIS1和顯示價格子程序DIS組成的，時間由小時、分、秒三個單元組成，共六個數(shù)碼管。價格由元和角兩個單元組成，最大可以顯示999.9元。3.2 程序流程圖開始Y初始化切換金額計算顯示清零結(jié)束夜間單價NNYNY里程>3總金額=起步價總金額+=（里程-3）*單價總金額+=等待

17、時間*等待單價總金額+=等待時間*等待單價返 回總金額=起步價4 Proteus軟件仿真圖7 整體硬件電路圖 5課程設(shè)計體會 經(jīng)過這些天有關(guān)于出租車計價器的課程設(shè)計，使我對單片機的應(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，對于數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示和鍵盤的延時防抖的綜合編程不能較好地解決；對于代碼的前后順序及調(diào)用掌握得還不夠好；對于一些相關(guān)的應(yīng)用軟件沒能熟練掌握。通過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，最終還是把問題解決了。  通過這次課程設(shè)計，我最大的收獲就是自己的動手能力和獨立解決問題的能力得到了很大的提高，也充分體會到了自己設(shè)計東西的樂趣、學(xué)會

18、查閱資料和對別人的東西融會變通的重要性，也明白了很多知識光靠趴在書本上學(xué)是學(xué)不到其中的精髓的，必須親自去試著實踐，親自去經(jīng)歷才能對它們真正的掌握，凡事都要自己去動下手，去實踐一下，遇到困難，永遠(yuǎn)不要沮喪氣餒。在動手的過程中，不僅能增強實踐能力，而且在理論上可以有更深的認(rèn)識；這次設(shè)計給了我極大的鼓舞和信心，相信在以后的學(xué)習(xí)中可以通過不斷的摸索和實踐來提高其他方面的知識。通過本次課程設(shè)計，又使我學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的知識,也使也深該體會到單片機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛，不僅使我對學(xué)過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。 在本次課程設(shè)計過程中，我學(xué)會了在網(wǎng)絡(luò)

19、上查找有關(guān)本設(shè)計的各硬件的資源，其中包括：AT89S51單片機及其引腳說明、555引腳圖及其引腳功能等，為本次課程設(shè)計提供了一定的資料。也為以后的進一步學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。參考文獻1張友德 趙志英 涂時亮 編  單片微型機原理、應(yīng)用與實驗  上海：復(fù)旦大學(xué)出版社2005.12  全書 2 徐光翔  單片機原理接口及應(yīng)用  南京大學(xué)出版社  3 張淑清等. 單片微型計算機接口技術(shù)及其應(yīng)用 北京：國防工業(yè)出版

20、社，  4 王曉君等. MCS-51及兼容單片機原理與選型 北京：電子工業(yè)出版社 5張鑫、華臻、陳書謙單片機原理及應(yīng)用M電子工業(yè)出版社，2005P110136 6丁元杰、吳大偉單片微機實題集與實驗指導(dǎo)書M機械工業(yè)出版社， 2004P124125 7 AT89C52概述EB/OL:附1：源程序代碼#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#

21、define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();uchar code table=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;sbit exter=P33; sbit key0=P10; sbit key1=P11; sbit key2=P12; sbit key3=P13; sbit p30=P30; /sbit p31=P31;sbit p32=P32;sbit p34=P34;sbit p35=P35;sbit p36=P36;sbit p37=P37;sbit

22、SDA=P22; sbit SCL=P23;uint inter,aa,bb,temp,temp1;uint zongjine,licheng,dengdai;uint key3num,qiehuantemp,delaytemp;uchar danjia1,danjia2,danjia3,danjia,qibu;void delay(uint x) int i,j; for(i=x;i>0;i-) for(j=340;j>0;j-);void start() SDA = 1; SCL = 1; delayNOP(); SDA = 0; delayNOP(); SCL = 0; vo

23、id stop() SDA = 0; delayNOP(); SCL = 1; delayNOP(); SDA = 1;void respons() uchar i; SCL=1; delayNOP(); while(SDA=1)&&(i<250) i+; SCL=0; delayNOP();uchar read_byte() uchar i,j; for(i=0;i<8;i+) SCL=1; j<<=1; j|=SDA; SCL=0; return(j);void write_byte(uchar date) uchar i,temp; temp=da

24、te; for(i=0;i<8;i+) temp=temp<<1; SCL=0; delayNOP(); SDA=CY; delayNOP(); SCL=1; delayNOP(); SCL=0; delayNOP(); SDA=1; delayNOP();void write_data(uchar addr, uchar date) start(); write_byte(0xa0); respons(); write_byte(addr); respons(); write_byte(date); respons(); stop();uchar read_data(uch

25、ar addr) 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) uint jbai,jshi,jge,lshi,lge,dshi,dge; uint numwei,numshu; jbai=zongjine0/100; js

26、hi=zongjine0%100/10; jge=zongjine0%100%10; lshi=licheng0/10; lge=licheng0%10; dshi=danjia0/10; dge=danjia0%10; 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;

27、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() if(key3=0) delay(5); if(key3=0) key3num=1; while(!key3); delay(5); while(!key3); while(key3num) if(key3num=1) 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); d