具有刷卡支付功能的出租車計價器設計

1、1RSITYHUNANX4.1fI1$文具有刷卡支付功能的題出租車計價器設計年 月曰湖南大學畢業(yè)設計（論文）第I頁具有刷卡支付功能的出租車計價器設計出租車計價器，是一種能根據乘客乘坐出租車行駛距離，以及停車時間的多少，進行計價，并直接顯示路程、等待時間、車費的電子計量設備。本設計即是基于AT89C51單片機，以及外圍電路設備，組合設計而成的出租車計價器。設計電路包括 AMPIRE12& 64的LCD12864顯示屏，用以顯示4行詳盡的計價內容；裝在車輪處的霍 爾傳感器，發(fā)送脈沖進行計數以統(tǒng)計行程距離；用開關控制開啟計價，按鍵控制打印功 能；為融合一卡通支付功能，設計了 RF射頻刷卡支付系統(tǒng)模塊

2、；采用微型打印機，打 印票據。該設計硬件部分主要用Proteus 8仿真平臺模擬各輸入輸出效果；軟件部分采用keil 卩vision!行C語言編程。整個系統(tǒng)結構簡易，成本較低，符合市場要求，易于推廣。關鍵詞：出租車計價器；AT89C51 LCD12864 RF刷卡；微型打印機Taxi meter with card payment function designAbstractTaxi meter - an electronic metering equipment which according to the distanee and waiting time of passengersta

3、king a taxi traveling, calculate the price and displayed directly. The desig n that is based on AT89C51 microc on troller and peripheral circuits equipme nt, desig ned by a comb in atio n of the taxi meter. Circuit desig n in cludes a AMPIRE128 64 LCD12864 display. 4 lines to show detailed pric ing

4、content. Moun ted on the wheel at the Hall sen sor sends pulses are coun ted in statistics travel dista nee. Using a switch to con trol the ope ning valuation, and use a bottom to control printer; For One-Card payment system. Design a RF card payme nt system modules. Using a micro-pri nter, print bi

5、lls.The design of the hardware part of the main simulation platform with Proteus 8 analog in puts and outputs of each effect; the part of software used C program ming Ian guage on keil 卩 vision. The entire system simple structure, low cost, in line with market requirements, easy to spread.Key words

6、: taxi meter; AT89C51; LCD12864; RF card; micro-printer湖南大學畢業(yè)設計（論文）第n頁湖南大學畢業(yè)設計（論文）第I頁目錄 TOC o 1-5 h z 緒論 11設計課題背景 12出租車計價器現狀及發(fā)展趨勢 13設計目的與要求 21. 3. 1設計目的 2 3. 2主要設計內容及基本要求 24論文設計內容及構成 2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 系統(tǒng)硬件設計 41系統(tǒng)總體設計 42主控芯片的選型 43硬件電路設計 53. 1供電模塊 5 HYPERLINK l bookmark18 o Cu

7、rrent Document 2. 3. 2核心模塊 63. 3距離采集模塊 7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2. 3. 4顯示模塊 92. 3. 5開關控制模塊 112. 3. 6 RF刷卡支付模塊 123. 7微型打印模塊 13 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 系統(tǒng)軟件設計 141軟件設計說明 143. 2系統(tǒng)程序設計 142. 1 顯示程序 163. 2. 2中斷程序 192. 3計程與計費程序 193. 2. 4 RF刷卡程序 203. 2. 5打印程序21 HYPERLINK

8、l bookmark84 o Current Document 系統(tǒng)調試 234.1軟件調試234.2硬件調試24 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 4.3系統(tǒng)聯調25總結 26 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 致謝 27 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 參考文獻 28附錄 29 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 附錄A系統(tǒng)電路圖29 HYPERLINK l bookmark126 o C

9、urrent Document 附錄B程序源代碼 29字庫頭文件 29 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document C51執(zhí)行程序代碼 33湖南大學畢業(yè)設計（論文）第 頁1設計課題背景隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，出租車已經是城市交通的重要組成部分。出租車計價器是 一種能根據乘客乘坐汽車行駛距離和等候時間的多少進行計價，并直接顯示車費值的計量設備。從加強出租車的行業(yè)管理，以及減少乘客們與司機的糾紛出發(fā)，具有精準且性 能穩(wěn)定的計價器，對出租車司機和乘客來說都是很有必要的。出租車計價器是出租車進行營運收費的專用智能化儀表設備，隨著電子技術的發(fā) 展，出租車計價器各項

10、技術也在不斷進步和提高，國內出租車計價器已經經歷了多個階 段的逐步發(fā)展，總體趨勢就是電子化越來越明顯，集成度越來越高，精確性愈加提高。 如果采用模擬和數字電路組合設計的計價器，整體電路的規(guī)模較大，且用到的器件多， 易造成故障率高，且難調試。而采用單片機進行的設計，相對來說功能強大，用較少的 硬件和適當的軟件相互配合，就可以很容易地實現設計要求，靈活性強，而且可以通過 軟件編程來完成更多的附加功能。如今出租車計價器種類繁多，功能也大同小異，但設計都是出于實用性、易用性、 易讀性。綜合考慮穩(wěn)定性和性價比的各方案，如今單片機已經價格較低，可靠性穩(wěn)定性 已符合要求，非常適于搭配周邊電子設備組成計價器設

11、備。2出租車計價器現狀及發(fā)展趨勢出租車剛興起時代，國內普遍使用的出租車計價器僅僅具備單一的路程計量功能， 最后費用都需要司機自己手工計算。而如今計價器技術發(fā)展迅速，路程、時間等計量僅 僅是出租車計價器必備的基本功能。隨著科技的進步和經濟社會的發(fā)展，計價器的功能 不斷增加和擴展。隨著單片機性能不斷提高而價格卻不斷下降，單片機控制得到更廣泛 的應用，外圍芯片的不斷發(fā)展，使得計價器的功能更加強大，性能更加穩(wěn)定。隨著電子 技術的發(fā)展以及對計價器的不斷改進和完善，便產生了諸多的附加功能。新型數據存儲 器的應用使得計價器的營運數據在掉電情況下還可以保存10年。目前，計價器除了具備基本功能外，還增加了發(fā)票打

12、印、語音報價、計量和公司管理、稅務控制、IC卡、GPS定位終端連接等諸多功能。如今計價器已經成為出租車不可或缺的必要工具。隨著城市一卡通支付功能的增加和逐步應用，對出租車計價器功能的進一步擴展有了更多要求。一卡通支付系統(tǒng)可簡化支付，一張IC卡便可完成多功能支付，方便司機與乘客，同時避免了假幣流通。這是一種新趨勢，支付平臺一旦建成，行業(yè)規(guī)范與管控 將更加到位，乘客能獲得更多便利。3設計目的與要求1. 3. 1設計目的1.通過設計鞏固和加深對本專業(yè)課程有關內容的理解與掌握；2掌握單片機設計的主要內容、一般程序及基本原則、設計步驟和方法；3培養(yǎng)和提高綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識和基本技能去分析和

13、解決本專業(yè)范圍內工程實際問題的能力和進行科學研究的初步能力；4完成基于單片機的出租車計價器設計，實現實時顯示里程、停車等待時間、總價，刷 卡支付、打印票據等功能。3. 2主要設計內容及基本要求本課題要求以單片機為核心，設計一套計費準確、成本低廉、簡單易用的出租車計價系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)具有計程、計時、計費、顯示、刷卡支付以及票據打印等多種功能， 給出系統(tǒng)總體結構框圖，并完成其軟、硬件系統(tǒng)的設計。通過以上各功能設計，制作出 的計價器應具有以下功能：上電時顯示全零，根據內置時間自動切換白天/夜間兩種不同 的計費模式；顯示屏顯示信息；如遇中途塞車，計停車時間以及費用；超出一定遠距離 加收返程費用；開關控

14、制計價，按鍵控制打?。坏竭_目的地計價開關關閉可停止計價， 并將總價傳到RF射頻卡支付系統(tǒng)，完成一卡通支付；通過微型打印機，打印票據。1. 4論文設計內容及構成詳細分析課題任務，結合研究內容和思路，對出租車計價器的發(fā)展現狀和趨勢結合 電子技術原理進行深入分析。根據其要求選用合適芯片以及外設，并將其綜合設計，實 現控制任務的硬件結構及其原理圖、相關軟件程序，并進行仿真調試。第一章介紹了出租車計價器的背景及發(fā)展現狀。第二章介紹系統(tǒng)的硬件設計，包括單片機的選型，核心模塊的連接，車輪處距離采 集模塊，開關控制模塊，顯示模塊， RF刷卡模塊，微型打印模塊。圖文結合。第三章介紹系統(tǒng)的軟件設計，先是整個系統(tǒng)的

15、主要流程，然后進行各模塊的軟件設計說明，包括顯示程序，中斷程序，計價計費程序，RF刷卡程序，打印程序。程序說明根據各模塊程序流程圖進行步驟以及原理的介紹。第四章介紹系統(tǒng)調試。軟件編譯的調試，硬件原理圖的調試，最后兩者進行編譯后 的系統(tǒng)聯調，以驗證系統(tǒng)各功能的工作是否正常。湖南大學畢業(yè)設計(論文)第4頁2系統(tǒng)硬件設計1系統(tǒng)總體設計選擇單片機型號和所需外圍器件型號。行程距離采集辦法：通過在車輪上安裝的霍爾傳感器，當車輪每轉1圈，霍爾傳感器就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對中斷脈沖計數。在已知輪徑后，通過計數乘 周長便可得知行程。數據顯示的設計：采用1塊LCD12864顯示屏，使得計價顯示更全面

16、。包括：路程、 超出的返程距離、中途等待時間、最終總價，共 4個部分，分4行顯示。輸入設備：1個開關作為計價開關，1個按鍵作為打印功能啟動按鍵。中途等待時機計價：當在計數狀態(tài)下，霍爾傳感器沒有輸出信號，片內的T1定時器便被啟動，每當計時到達1s，就對當前金額加上中途等待的單價。當中途等待結束時， 就自動切換到正常的路程計價。RF刷卡支付：運營結束，采用 MFRC500模塊進行RF無線射頻刷卡支付。微型打印機：采用RD-D針式打印機，單片機通過并口控制微型打印機，打印票據。 系統(tǒng)總體框圖如下：圖2.1系統(tǒng)總體框圖司機按下計價開關即開始計價過程，由系統(tǒng)時間自動判斷白天/夜間單價模式。車輪 處霍爾傳

17、感器將脈沖發(fā)送到單片機，計價的數據均顯示在LCD上。運營完成司機關閉計價開關，單片機會將數據發(fā)送到 RF刷卡支付的模塊，可進行一卡通支付；按下打印 按鈕，可打印票據。2主控芯片的選型主控芯片的選擇是確定整個硬件系統(tǒng)方案的關鍵，對于出租車計價器，一般使用的湖南大學畢業(yè)設計（論文）第 頁MC有多種，可選的單片機一般有以下幾種：8051系列單片機。8051單片機，是微機的一個重要而經典的分支。單片機是70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是 CPU、ROM、RAM、I/O接口和中斷系統(tǒng)等集成同一硅 片的器件。80年代以來，單片機發(fā)展迅速，各類新品涌現，現已成為工業(yè)自動化和各個 控制領域的支柱

18、產業(yè)之一。AVR單片機AVR單片機是1997年由ATMEL公司的A先生和V先生研發(fā)出的增強型內置Flash 的RISC（Reduced instruction set CPU猜簡指令集高速 8bit單片機。AVR功能較完善，自 帶A/D轉換，但開發(fā)編程相較于8051系列有些復雜，需要更多的學習使用。Cortex系列單片機ARM公司在經典處理器AMR U以后的產品改用Cortex命名，并分成A、R、M三 類，旨在為不同市場提供服務。Cortex屬于ARMv7架構，此為ARM公司最新的指令 集架構。ARM系列單片機開發(fā)復雜，需要深入學習，當然其功能也強大，不過價格也 相對8051貴一些。出租車計價

19、器作為一種簡單的電子計價設備，本身價值不高，且功能不需太多，更 注重的是市場的性價比要求，主控內部要有強大的控制能力即可，而且要考慮安裝和兼 容性，計價器體積受限?；谝陨蠋c考慮，確定采用8051系列的AT89C51作為主控。3硬件電路設計硬件組成主要包括：供電模塊，核心模塊，距離采集模塊，顯示模塊，開關控制模 塊，RF刷卡支付模塊以及打印模塊等。3. 1供電模塊出租車上使用的電源為蓄電池的 24V電源，而單片機 AT89C51，以及其它的外圍芯片均使用的是+5V電源，因此需要電源模塊提供轉換的+5V電壓。電路圖如下:U1LM7305+2的1T 0.33nFVOozo+5VC20.1nF圖2

20、2供電模塊該DC-DC電路采用LM7805芯片，將車載鉛蓄電池的24V轉為集成電路所需的5V直流電路，用2個電容接地進行濾波，濾除交流雜波，穩(wěn)定直流供電。2. 3. 2核心模塊AT89C51具有40個引腳，4KB閃存片內程序儲存器，128 Bytes隨機數據存儲器RAM，5個中斷優(yōu)先級兩層中斷嵌套，2個16bit可編程定時計數器，P0P3每8個共 32個外部雙向I/O接口，2個全雙工串行通信口，看門狗電路。單片機的最小系統(tǒng)是單片機系統(tǒng)的核心，最小系統(tǒng)都包括電源、晶振、復位電路這 三部分組成。-I- C1C3IOuF丄C230pU1CRYSTAL “2gl31? E 2 CS13 * CS2 4

21、 f MCE 5 :ALE E 嗣朮 Gtrl XTAL1P0WAD0PO1/AD1P0 2/AI32XTAL2PO3/AD3PO5/AD5PD0/AD6RSTPO 7/AD7VCCPJQfASGNDIP2VA9P2.2/AH0PSENP2 3/AlliALER2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P3.7JA16P1.0P3.0/RXDP11P31/TXDP1.2P3 2/INTDP1.3PJ3J1NT1P1P3 4/TOPI.5P3.5T1pieP3 6AWRPI.7P3 7/RDAT69C5135137D296033SCM3WD633D632”：31DBO22DB123DB2

22、24DBS2$DB4D囲DBS38DB71QSTB11EN I12 Hall :13IMT1*1416WR 17RD 圖2.3 AT89C51管腳功能分配圖本設計中使用的時鐘振蕩電路，由12MHz晶體振蕩器以及2個約為30pF的電容組 成。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶振，晶振可在電路中產生振蕩電流，發(fā)出時鐘信號。 所接電容大小不影響振蕩頻率的高低，電容主要用來削減諧波對電路的穩(wěn)定性的影響。 時鐘電路在整個系統(tǒng)中為各部分提供基準頻率，以避免因工作頻率不穩(wěn)定而造成的其它相關元件的工作頻率不穩(wěn)定。復位電路設計，當Vcc上電時，電容C充電，在10K電阻上出現電壓，使得單片 機復位；幾個毫秒后，電

23、容充滿，電阻上的電流降為0,電壓也為0,使得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下按鈕，C放電，在10K電阻上出現電壓，使得單片機復位。 S松手，電容充電，幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。 本次設計中用到的單片機各主要I/O引腳功能如下表：表2.1系統(tǒng)I/O信號分配總表引腳名稱I/O設計功能P0（8 位）D0D7輸入/輸出MFRC500以及RD-D微打的的8位D數據總線接口P1.0RS輸出LCD12864的RS 口，進行LCD命令/數據寫入的切換P1.1E輸出接LCD的E使能端P1.2CS1輸出接LCD的CS1端P1.3CS2輸出接LCD的CS2端P1.4NCS輸出控希9 MFRC500的NCS端

24、P1.5ALE輸出控希9 MFRC500的ALE端P1.6Prin t_ctrl輸入開啟打印按鍵P1.7switch輸入開啟/停止計價開關P2（8 位）DB0DB7輸出LCD12864的8位D數據總線接口P3.0STB輸出控制RD-D微型打印機的STBP3.1EN輸出控制RD-D微型打印機的ENP3.2HALL輸入接收車輪處霍爾傳感器的輸入P3.6WR輸出控制MFRC500的NWR端P3.7RD輸出控制MFRC500的NRD端2. 3. 3距離采集模塊距離采集采用常見的脈沖計數法，此為智能測距 朋0速中常用的方法，精確且穩(wěn)定 只要車輪轉軸每轉1圈，產生一個電脈沖，讓單片機接收到此脈沖即可計數。

25、生產中可 有多種方法獲得脈沖信號。如果采用光電式電氣元件，由于車輪處極易沾染泥水等污垢， 阻礙光信號的傳導，且光電式傳感器普遍造價較高，不適宜設計的要求。故采用電磁式 傳感器一一霍爾傳感器，其造價便宜，且具有體積小、抗污染、抗震性能良好、靈敏度 高、穩(wěn)定性高等特點，非常適宜裝載車輪處進行距離脈沖信號的采集，能很好地滿足車輪 測距系統(tǒng)設計的需要。霍爾傳感器A44E是一種利用霍爾效應的磁感應式電子開關屬于有源磁電轉換器 件。其輸入為磁感應強度，輸出為數字電壓信號，霍爾傳感器可將距離信息用磁通物理 量，轉化為電學物理量，方便與單片機進行信息通信。將霍爾傳感器A44E裝在車輪附近，磁鐵裝在車輪輻條上。

26、車輪每轉一周，磁鐵經 過A44E 一次，A44E的第3腳就輸出一個脈沖信號作為單片機 AT89C51的外中斷信號, 從P3.2 口 INTO輸入。單片機測量脈沖信號的個數，通過測量車輪的直徑，根據脈沖信 號的個數，即可很容易地計算出里程并顯示在計價器上。圖2.4 A44E霍爾傳感器導通距離測量GNDtf3 2 IA-I4E31PIO(ADOPOQ? 1(AD1JP0 1?i.2(AD2JP02?3(AD3)P0 3P14(AD4P0.4Pl 5(AD5)P0.5Pl 6(AD6)P0.fiPl.7tAD7)P0.7P3.英 INTIAS)P2J0P3 20NTO)(A9JP2.1P3.5T1)

27、(A10JP2 2(AUJP2 3P3 XTAL1XT Aim(A15JP2.7vccRSTGND(RXD)P3.0仃XD肝IP3 7(KJJALEFRXP3.6(網PSENAT8CC51-100圖2.5 A44E霍爾傳感器與單片機硬件連接2. 3. 4顯示模塊顯示設備可有多種，LED數碼管，LCD液晶顯示屏等?？紤]到傳統(tǒng)LED數碼管顯 示信息較少，為突出設計特點，采用 1塊LCD12864液晶顯示屏AMPIRE128X64作為 顯示設備，可顯示中文字符和各個部分的計量數值。LCD12864AMPIRE128X64co co圖 2.6 AMPIRE128X64 引腳圖表2.2 LCD12864

28、弓1腳功能說明表符號名稱功能CS1, CS2屏幕片選CS1和CS2控制左右半屏點亮RS數據、指令選擇RS=1高電平為數據操作，RS=0為寫指令RW讀寫選擇RW=1為讀取，RW=0為寫入E使能端在E下降沿，數據被鎖存；E高電平時，數據讀出DB0DB7數據總線寫入指令和數據RST復位信號RST=1時，關閉液晶顯示，起始行為0。此次設計使用的LCD12864與單片機連接方式如下：CS1:接P1.2,低電平有效。CS2：接P1.3,低電平有效。RS：接單片機P1.0 口，作為命令/數據切換。RW:接地，保持寫入 Write狀態(tài)，因為無需從LCD自帶存儲器中讀取數據。E:接P1.1 口，作為使能切換用。

29、D0D7 :由于P2 口驅動能力有限，LCD通過一個上拉電阻后，接到單片機 P2 口RST：低電平有效，故接VCC，保持一直不重置狀態(tài)。連接方式如圖2.7：U1XTAL1XTAL2RSTPO.Q/ADO P0.1/AD1PO.2/AD2P0.3/AD6P0.4/AWP0.5/AD5P0.6/AD6R0.7/AD7P2WA5P21/A9P2.2/A10PSENP2.a(A11ALEP2.4/A12eaP2.5/A13P2.6TA 雋P2.7/A15P1.0P3 0/RXDPI JP3 1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/iMTTP1.4P3.4fT0P1.5P3.5/T1P1.

30、6P3.6/WRP1.7P3 7fRDia9RS 1E 26引 3CS2 4683736352占121DBO222DB1323424DBS525DB4626DBS727DBS829DB791011F13 U33LCD 12864AM Pl RE123X64二圖2.7 LCD與單片機連接3. 5開關控制模塊單片機可接入多種輸入設備，比如點陣鍵盤，按鈕，開關等，對于出租車計價器來說，輸入設備無需復雜。如果輸入設備能直接進行單價調整，則有些不良司機很可能在 乘客不知情的情況下，違反物價局定價私自調高價格。故不能將單價調整等權利設計在 計價器硬件中，而應只允許在軟件中按物價局定價，統(tǒng)一修改。因此本設計

31、沒有使用復雜開關按鍵，用一個開關控制開啟/停止計價功能，用一個按 鍵控制打印功能。計費開始/停止開關接單片機P1.7 口，在出租車開始運營時，司機將開關閉合，單 片機會先自動清零，然后開始計程、計費。運營結束后，司機斷開開關，停止計費，LCD 上的計程計費數值固定顯示，此時即使出租車繼續(xù)行進也不會計程計費。打印按鍵接到單片機 P1.6 口，該按鍵只有在計價開關斷開時候才會生效，即運營 結束后才能打印票據。按一下，即可啟動微型打印機，進行票據打印。如圖2.8所示：U1XTAL1XTAL2PO.O/ADO PO.1/AD1PO.2/AD2PO.3/AD3PO.4/AD4PO.5/AD5PO.6/A

32、D6PO 7/AD7393837363534333229303?PSEN ALE EAP2.0/ASP21/A9P2.2/A1O P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1521222324252627261234578P1 0 P1 1 P1.2PI .3PI.4P1.5P1 6P1 7P3.0/RXD P3.KTXD P3.2/INT0 P3.3/INT1P3.4rroP3.5/T1P3 6WRP3.7/RD10亙12131415J77圖2.8開關控制模塊2. 3. 6 RF刷卡支付模塊隨著RF射頻技術的推廣，Mifarel卡已經被廣泛地應用在手持設備、

33、 公交終端、非 接觸式PC設備終端、板載單元等各個非接觸式的通信場合。非接觸式的智能卡讀寫系 統(tǒng)可完成對指令的分析、對數據的采集等諸多功能，是射頻技術中的一個重要組成部分。這種RF射頻讀寫系統(tǒng)的實現基本原理如下：由讀卡器對Mifarel射頻卡發(fā)射頻率特定的無線電波，當Mifarel卡靠近讀卡器時，接收到讀卡器所發(fā)射的無線電波激勵， 其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，卡片內的LC諧振電路產生電磁共振并接收電磁波能量，從而使卡內電容內有了電荷。當Mifarel卡接收到足夠的電荷能量時，就將卡內存儲的識別資料以及其他數據以無線電波的方式傳輸到讀寫器并且接受讀寫器對卡內數 據的進一步操作。3MFRC500

34、是PHILIPS公司應用于13.56 MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中 的一員。其與AT89C51連接采用模擬總線接口方式，即用單片機的P0 口和MFRC500的D0D7相連，用 WR、RD、EA、ALE等作為控制線分別和 MFRC500的NWR、 NRD、NCS、ALE 等相連。圖2.9 MFRC500讀卡模塊圖低通濾波電路：L1、C5和L2、C6各自組成一個低通濾波器，以濾除 TX高次諧波。 接收電路：VMID作為接收信號引腳RX的輸入偏置。為減少干擾，穩(wěn)定參考電壓，在VMID和地AVSS間接了一個0.1尸電容C9,同時在RX和VMID引腳鍵接了個820Q 的電阻R1作分壓。R2為

35、2.7K，C10為15pF。輸出電路：TX1和TX2提供13.56MHz能量載波，根據寄存器設定對發(fā)送數據進行調制， 驅動天線輸出信號。天線電路：天線的組成有電容 C7、C8，外部電阻 Rext，線圈電阻 Rcoil，線圈電感 L=La+Lb，各值的最終確定需滿足以下條件：匹配電路負載阻抗700Q;諧振頻率13.56MHz;品質因數Q約為35 （Mifare系統(tǒng)）。2. 3. 7微型打印模塊微型打印機選用RD-D系列的帶字庫針式打印機，其體積小，操作簡單，可直接由 微機并口或單片機控制。AT89C51單片機的P0 口直接與微型打印機的8位D數據總線相連接（與MFRC500 共用P0 口），P3

36、.0與微型打印機的STB端相連，P3.1與打印機的EN使能端相連。STB 為數據選通信號，上升沿時寫入數據。單片機通過控制P0可以此進行控制打印機工作狀態(tài)，通過控制STB引腳發(fā)送打印允許電平，控制其EN使能端，可讓他在與MFRC500 共用端口時候，通過編程不同時候 EN端狀態(tài)，讓它們各自分時工作RD-D微型打印機與單片機連接方法如圖:31U1miPIC(ADOJPO.OPJ.l(AD1PO 1P12(AD2JP0.2Pl 3(AD3)珂 3P14(AD書 PC 4Pl 5(ADPO 5Pl.fiPl 7(AD7JP0 7P 3 & 何T)(A8JP2 0(A9)P21P3.5CT1CA10)

37、P? 2(A11)P2JP3 4CT0)(A12)P?4EA YPP(A13)P2 5(A14)P?6咒 TALI XTAL2(A15)P2 7VCCRSTGND (RXD)P5 0P3 /(RD)(TXDJP5 LALEPROC!PSENAT89C?140204Y nrldrcAAx=n1)111)VVVDB7PAGE6DB0VPAGE7FIGWG4l)H7X=6X 7圖3.3 LCD12864位置地址圖示如圖3.3所示，一頁PAGE有8行點陣，整個LCD屏顯示設計為4行文字顯示，則 每文字行占用2頁，故在寫入16行高的字符點陣時，需要分上/下半頁2次寫入。靜態(tài)中文顯示，均寫在左半屏，故 C

38、S1=0;CS2=1。動態(tài)數值顯示，均寫在右半屏，故 CS1=1;CS2=2。由于顯示子程序一次只能顯示一位，故動態(tài)數值需要按位輸出，具體方法為數值除以該位的10次幕，然后取10的余數。例如千位數取位的程序代碼為：stop num/1000%10;百位為stop num /100%10。之后將該數字通過字庫里的數組 xs16指針調用 出來xsstopnum/1000%10即為該位數值，顯示在指定位置。通過編程控制單片機切換LCD的E使能端高/低電平，控制電平形成上下沿，將數 據通過P2 口寫入LCD。LCD寫入數據指令流程圖如下：圖3.4 LCD寫入流程圖最終LCD12864顯示效果如下圖：L

39、CD12864AMPIRE128X64/ :王 嘯041. 3 KM!021. 3 KM0026 s093 7 卜9aL0Q寸SQSQCMSQLLSQOmQ6SQCOLUgS trLD寸rcoCMSQ鐵L厲orj4111 圖3.5 LCD顯示效果湖南大學畢業(yè)設計(論文)第19頁2. 2中斷程序外部中斷子程序ex() interrupt 0在系統(tǒng)中的作用是：接收來自車輪處的霍爾傳感器 發(fā)送來的脈沖，通過單片機接收外部中斷 INTO，每來一個脈沖就產生一個外部中斷， 在中斷寄存器0計數加1,即可累計統(tǒng)計脈沖次數，進而通過編程算式計算出租車行程 距離。定時器TO定義為方式1外部計數方式timeO()

40、 interrupt 1，采用中斷寄存器1，用以 產生1ms的時鐘周期，在主程序中累加 1000次，即產生1s的周期時間，在 main函數 中每隔1s執(zhí)行程序計算出租車行駛距離，判斷是否為低速或者停車等紅燈。中斷流程圖如圖3.6所示：中斷入口現場保護計數+1恢復現場圖3.6中斷流程圖2. 3計程與計費程序所有計算類程序指令全放在 main函數中完成，以方便運算出結果后直接調用顯示 子程序和打印程序進行輸出。路程計算方法路程=霍爾傳感器脈沖數X輪胎直徑 Xn車輪每轉一圈即為行駛了一個周長，即輪胎直徑X n,實際中只要已知車輪外胎直徑(或半徑)，將直徑數值編入程序的算式中，即可統(tǒng)計出行駛距離。本設

41、計程序中 假設車輪周長為1m,乘上由霍爾傳感器發(fā)來的脈沖數temp即為行駛距離。同時程序設定了超出20km后要加收返程費，在顯示程序中還需顯示超出20km的返程距離，故在原行駛距離上減去 20km即得返程距離 湖南大學畢業(yè)設計（論文）第 頁費用計算方法行程費用=行程距離X白天/夜間單價返程費用=（行程距離-20km） X白天/夜間單價停車等待費用=停車時長X停車單價總費用ALL_COST=行程費用+返程費用+停車等待費用白天/夜間單價由其對應的撥碼開關狀態(tài)決定，司機根據當前時間自行切換白天/夜間模式。各費用已預先定義變量名，方便顯示子程序進行調用，同時也方便了最終總費 用的計算。各單價在程序開

42、頭位置已經定義變量并加注釋，可在各平臺方便地進行修改。 停車判斷方法預先定義一個變量n=temp,用下一個1s周期的脈沖累計值temp減去前一周期的n, 當差值小于一定值時，即判定為等紅燈低速行駛或停車狀態(tài)。執(zhí)行停車等待計時程序的 指令，每1s累計時間，并計算費用。白天/夜間單價自動切換單片機內部的時間中斷子程序一直在工作，每 1s，k值就會累計+1，由于12小時 共有43200秒，故只需每43200秒后將日夜狀態(tài)反轉一次 dn=dn,即可實現日夜單價 自動切換。3. 2. 4 RF刷卡程序當運營結束，司機將計價開關撥到off后，單片機通過 WriteRawlO（uchar address,u

43、char value子程序將存儲地址，以及all_cost最終總價，發(fā)送到MFRC500模塊， 等待乘客的刷卡支付。然后將刷卡信息反饋到單片機，通過 LCD顯示。當Mifare的塊屬性設定為值塊時，可進行值操作，包括減少、取值、傳輸。3減少操作：讀取Mifare卡指定塊的值，檢查值的合法性，減少指定的值，即總價金 額，將結果存放到Mifare卡的內部中間寄存器中。取值操作：讀取 Mifare卡指定塊的值，檢查值的合法性，將值存放到Mifare卡的內部中間寄存器中。傳輸操作：將Mifare卡的內部中間寄存器的內容傳送到Mifare卡的EEPROM中。刷卡總體流程如圖3.7所示。初始化icu復位M

44、FRC500初始化MFRC500N令合滋YN錯豔息後到命令讀取字庫初始化LCDLCD顯示執(zhí)行信屈圖3.7刷卡流程2. 5打印程序當計價開關斷開，且按下打印按鍵后，才開始執(zhí)行打印程序。通過單片機指令，切 換STB高低電平狀態(tài)，讓距離以及總價數據通過 P0 口傳給打印機。由于打印模塊和RF支付模塊共用P0的8位作為數據端口，故當RF射頻模塊工作 時，打印模塊的EN使能端要關閉EN=O,使之暫時不工作；當打印鍵按下后，使EN=1， 此時打印機才會接收打印數據，進行打印。RD-D型打印機自帶常用字庫，故只需將中文直接放到一個數組中，其驅動程序會 自動將字符轉換為對應點陣，直接在對應位置打印出來。打印效

45、果設計如下：路程OOO.OKM總價OOO.O打印流程圖如下:圖3.8打印流程圖4系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試包括程序軟件調試和硬件仿真調試。軟件程序調試是利用開發(fā)工具進行編 譯糾錯，硬件在線仿真調試就是在軟件編譯成功情況下，再通過仿真檢查各模塊功能是 否運行正常。調試一般流程如圖 4.1所示：系統(tǒng)調試圖4.1系統(tǒng)調試流程圖1軟件調試8051單片機的程序設計，使用基于51單片機的C語言指令，雖然相對于匯編語言 其代碼效率略低，但目前的編譯器已經能達到同功能匯編語言效率的70%80%,且其具有模塊化設計能力，以及其易讀性，易于維護和移植。本設計軟件程序代碼即在keil卩vision 4軟件上進行編寫，編譯，調

46、試以及生成工程文件。其界面簡單，人性化，debug 提示準確，方便糾錯，非常適合單片機 C51編程。本次設計中通過使用keil卩vision 4不 斷進行編譯，根據debug的提示進行糾錯，完成了整個系統(tǒng)各個模塊程序的設計，并生 成hex文件，用以給proteus軟件仿真調用。下圖4.2即為keil卩vision 4軟件主界面:湖南大學畢業(yè)設計(論文)第24頁taxi meter 12864 - pVision4文件(B黑輯回視圖凹工程叩閃存囲謂試凹外圍設備回工具(D ivcs窗口也幫助也:翦遛幽3擊舞StS 1F rjj呂標1自6灑S 1卜宙 5TARTUP.A51I白 固 taxi met

47、er12864dc.口 intrins.h:-Q ?tringHh；-Q ng Sth“ Q zk-h1/圍taxi rrwt12864.c ZK.H X140void icain (d141 |-JH2unsigned Long Int rd,all cost,dn;1為計數143TMOEOxll; /疋時器/計空V器1兀入 工fE門式L,144EA-1； /打開總中斷145ETO = l;/?fii 數器0 中壬146EX0-1?/開外都申斷0147ITO=1;設置員跳變邊沿觸發(fā)沖斷14BTRO=l;/JStl 定時器 0149wrt cmd (0 x30); 基本操作指令150wrt c

48、ird (QxQc);/打開顯示，光標關閉151wrt cmd (0 x01); 潔喩匚匚D顯示內瘩152153if (dn cnt-43200) 日夜單價自動切換154155dn cni:=0;15Gdn=dn;157156159while(start=1601E1注皀上line(0;1G2dia hansi(lf0,0*16flu;163ds hinzcheng);.程164dis_lianzi (1,3,0*16f f an) ;/返.1C5bldi5_banzi(1,2,1*16,cheng);回工程兀討linking.T -Pregrait Size: dara=S3.0 xdara

49、=O ccde=47B crea匸：Ing hex file fromils匸erl2S64rt .taxi nuat;er12864 一 0 Error (s , 0 Warning (s.仿真圖4-2 keil 卩vision軟件主界面2硬件調試硬件部分采用軟件proteus 8進行模擬仿真。首先確定要使用的各個元件，從元件庫 中搜索出并選取。之后規(guī)劃好AT89C51的各端口的分配，優(yōu)化端口使用。比如MFRC500 和微型打印機的數據/地址8線端口 D就能通過P0進行共用，而無需各占用一個 P0和 P1 口的8位總線。為減少實線的電路連線，對于多線端口總線處的連接，使用了 wire lab

50、el 的標記連線法，使得整個電路圖更簡潔，且更容易查錯。在仿真中，由于霍爾傳感器實際輸出的是連續(xù)的脈沖信號，故仿真軟件中采用一個湖南大學畢業(yè)設計（論文）第 頁連續(xù)脈沖信號發(fā)生器進行模擬仿真輸入，接到單片機P3.2 口 INTO。并且為了能更快看到調試效果，將其頻率設為較高值1K Hz，實際中車速不會達到這么快，數值僅作為仿 真調試。此處加一個開關作為中途塞車停車的模擬開關，斷開后即為停車，脈沖不進行霍爾開關下圖4.4即為proteus 8軟件仿真主界面:AT2SCS1 業(yè) DIEIIMH BUTTOH JFELEC 匸 PT5L 啲喚L* LEOBlUE FS FWEPMt SWCHR：fAE

51、-：tdKJ meler l 2-B64 - Protns B Pralruiondi - cheimabc 匚df?turrFile Edt View Tad iDvsian Gr-af iebug Lib作 TimfJjbeHdp色R算!= Q :已麗* 4電宜鶴 70J . rH7 :圉詛能丨由宜詡.03 IichanHlc L-apIui莒P-P 氏 ES!Fr2p2ras*D2 *a*ftarasMis 徑MARjTWJ?r: gm RkinTLDP1T4 nvn烏QX鈕曲見n 口曇血呈曲耐#fcn* 祕012IV”：ane-anrj- JTC4difa- 2fiHP(1. K KL

52、1Qll. S KM0026 s69. 9 =W:圖4.4proteus 8軟件主界面3系統(tǒng)聯調將keil卩vision 4編譯產生的hex文件，通過proteus 8的軟件調入單片機，進行聯調仿真，觀察仿真效果。對于發(fā)現的問題，從硬件和軟件兩方面進行排查，檢查硬件連線 是否和軟件所定的端口一致，軟件的各變量是否符合定義等。最終完成系統(tǒng)的仿真，各 功能可運行正常。本次設計中，采用了經典的 AT89C51單片機，結合外部電路模塊，設計出租車計 價器，經過多次權衡與修改，才最終確定了此次設計的總體方案。多功能出租車計價器 通過計程與計時，實現了收費的綜合化。計價器能夠實現顯示里程、金額費用、開關控

53、制、刷卡支付、打印票據等各項功能。 用脈沖發(fā)生器模擬A44E霍爾傳感器檢測運行里程；用 LCD12864液晶顯示屏顯示了里 程、返程、停車時間、價格；用開關控制計費開始 /停止，按鍵控制打印；以及白天/夜 間模式，晝夜不同模式程序內置不同單價，可自動按程序內置時間切換；中途遇到等待 時，計程不增，開始計時收費，每 10s收費0.1元；超出20KM會加收返程費用。當出 租車運營結束后顯示計程和計時的最終總價；為融合一卡通趨勢，設計有RF射頻刷卡支付模塊，可進行支付功能擴展，在計價結束時單片機將價格數據導入支付模塊，進行 刷卡支付；通過RD-D微型打印機，打印發(fā)票，含路程和總價金額。整個設計數據全

54、自 動運行，安全可靠，管理簡單，使用方便，成本較低。整個系統(tǒng)結構緊湊，所用芯片不 多，控制精度高。由于自己的理論知識水平有限，設計經驗不足，在設計中難免存在一些問題。比如 整體功能略顯簡單，顯示動態(tài)效果一般，個別預期功能還未能很好實現。主要原因在于 問題考慮不周全，獲取的資料未能很好地學習理解，解決辦法少。懇請各位老師批評指 正，能讓我在今后的相關設計中得以改進和提高。致謝畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在大學學習生活既將結束。回首既往，自己一生 珍貴的4年時光能學習生活此般的校園之中，能在眾多老師們的培養(yǎng)下度過，實是榮幸 至極。在這4年的時光里，我在理論學習和實踐操作上都受益非淺，收獲頗豐。作

55、為一 名本科生，由于沒有足夠的經驗，在設計中難免有許多疑惑與考慮不周的地方。好在有 導師的指導與同組同學們的相互幫助鼓勵，我才能按時按要求地完成設計。在畢業(yè)論文設計過程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導老師給 我悉心的幫助和對我耐心而細致的指導。從課題的選擇，到最終完成課程設計，導師都 給予了我全程指導和熱情的鼓勵，有他的不斷提醒與指點，我才能按時按要求地完成課 程設計。導師每次不管忙或閑，總會抽空來找我們開會面談，然后一起商量解決的辦法 他的嚴謹細致，熱心主動，一直是我學習的榜樣，并將影響我今后的學習和工作。在此 謹向老師致以誠摯的感謝。同時，本次畢業(yè)設計也得到了同組同學的熱情

56、提醒與幫助。感謝在整個畢業(yè)設計期 間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次?誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝。感謝培養(yǎng)教育我的湖南大學，電氣院，濃厚的學術氛圍，舒適的學習環(huán)境我將終生 難忘。祝母校蒸蒸日上，勇創(chuàng)輝煌。湖南大學畢業(yè)設計(論文)第28頁參考文獻駱征.基于單片機控制的的出租車計價器設計，城市建設理論研2013年第46期王素芹.基于單片機的出租車計價器的設計，電子世界2011年第14期張慧元.基于MFRC500的非接觸式IC卡讀寫器的設計與實現.內蒙古科技大學,2009陳愛文.基于AT89C51單片機的多功能出租車計價器機電工程技術，2008 周秋

57、風.基于89C51的出租車計價器設計D.河南.河南理工大學.201 陳小忠單片機接口技術實用子程序北京：人民郵電出版社江志紅.51單片機技術與應用系統(tǒng)開發(fā)案例精選北京：清華大學出版社，2008陳海宴.51單片機原理及應用：基于Keil C與Proteus彭楚武，張志文.微型計算機接口技術及應用，長沙：湖南大學出版社，2009徐煜明.C51單片機及應用系統(tǒng)設計，電子工業(yè)出版社MCS51單片機的實踐與應用機械工業(yè)出版社，2012.8常國權，魏勝利.STC11F32單片機的射頻讀卡器設計D.單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2009AT89C51 In-Circuit Programmi ng( HYPERL

58、INK /d_yn/resources/prod_docume_nts/doc0287.pd /d yn/resources/prod_docume nts/doc0287.pdfStructure and fun ctio n of the MCS-51 series (from In ternet)湖南大學畢業(yè)設計（論文）第 頁附錄A系統(tǒng)電路圖riJ aC31ftjF*HCRYSTAL1412MHZ|U11&hXTALI為QMBPCM丿D1 P02IAD2A 1E #hUJP0jU*D4msjAosRSTP.7?*D7P2WSP21閥P2 2TA10PSOMP3fA11ALEP2 4TA1

59、2EAP2 5TA13PSfti期4P2 7/A15PI 0P3QR?1 1P3.1HXDMJP3 JanT 帀P1.3psaflhfTiPI 4P3 4H-0PI 5P3&T1P1日raaiWPl 7P17W旺5丹8XI = liiITW UtfKJ418Ut rw.u1rw mtt322(1rT?1H71yUP KQALE WUX-TLM1ALkJJ?4RD 11E%.曲IAAV54NCSiPWIK.MFIC,25VDCnvss 1MJD_rr TTT 221 JflJW4, fH.HA2DVDDAAlX (KCTJirrJkxii.U-ETHXD: 亠邁SELCD12864AMPE12X

60、B4RD-DIS y疥E J札砸數期口口注捲RextRcoll丄Tji Km LI 22pH51= C84他1圖A2 MFRC500與單片機連接圖附錄B程序源代碼a.字庫頭文件以下10行數字09char code xs1016=0 x00,0 xE0,0 xF0,0 x18,0 x08,0 x18,0 xF0,0 xE0,0 x00,0 x0F,0 x1F,0 x30,0 x20,0 x30,0 x1F,0 x0F，0 x00,0 x10,0 x10,0 xF8,0 xF8,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x20,0 x20,0 x3F,0 x3F,0 x20,0 x20,