基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)PAGE1河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作者：馬萬鵬學(xué)號(hào)：084592系：電子系專業(yè)：電子信息工程技術(shù)題目：基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：郝海輝評(píng)閱者：2011年5月29日基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第1頁?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第1頁?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第2頁。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第2頁?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)摘要：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(shí)出租車中的計(jì)價(jià)器是必不可少的一種設(shè)備。出租車計(jì)價(jià)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是通過AT89S52單片機(jī)上的數(shù)碼顯示器來模擬出租車計(jì)價(jià)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(dòng)鍵按下（0）后LED數(shù)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(jì)數(shù)器進(jìn)行暫停。而且還可以復(fù)位（E）。關(guān)鍵詞：單片機(jī)AT89S52；出租車計(jì)費(fèi)器；LED數(shù)碼管基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第3頁。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第3頁。Titlemicrocontrollers-baseddesignofthetaximeterAbstractTodaytherapiddevelopmentintransportation,taxitransportationisanindispensabletool.Atthesametimethetaximeterisessentialinadevice.TaximetersystemdesignmainlythroughtheAT89S52microcontrollertosimulatethedigitaldisplayonthetaximeterdistanceindicator,throughthemicrocontrolleroncertainkeysonthekeyboardtorepresentthestart,pause,resetandotherfunctions.Asfollows:First,theprogrambegantodosomenecessaryinitializationandwaitforkeyboardinput.Then,startkeyispressed(0)tostartrecordingaftertheLEDdigitaltubedistanceanddisplayed.Finally,whentostopistopressthecorrespondingkey(F)onthedistancecountersuspended.Butalsotoresetthe(E).Keywords：microcontrollersAT89S52；Taximeter；LEDdigitaltube目次1引言………………12出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)要求與功能模型………12.1出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)要求………12.2系統(tǒng)主要功能及模塊組成……………………23出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)……………………33.1出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)方案的論證與選擇…………33.2總體設(shè)計(jì)框圖…………………43.3硬件器件選擇…………………53.4硬件器件電路設(shè)計(jì)……………114出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)……………………134.1模塊介紹………………………134.2主程序模塊……………………134.3定時(shí)中斷服務(wù)程序……………154.4里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)……………164.5中途等待中斷服務(wù)程序………164.6顯示子程序……………………164.7判鍵子程序……………………165系統(tǒng)調(diào)試…………165.1里程計(jì)價(jià)測試…………………165.2掉電存儲(chǔ)測試…………………18結(jié)論…………………18參考文獻(xiàn)……………19基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第4頁。致謝…………………20基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第4頁。PAGE11引言出租車計(jì)價(jià)器是出租車營運(yùn)收費(fèi)的專用智能化儀表，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出租車計(jì)價(jià)器技術(shù)也在不斷進(jìn)步和提高。國內(nèi)出租車計(jì)價(jià)器已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)階段的發(fā)展。從傳統(tǒng)的全部由機(jī)械元器件組成的機(jī)械式，到半電子式即用電子線路代替部分機(jī)械元器件的出租車計(jì)價(jià)器，再從集成電路式到目前的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)器。出租車計(jì)價(jià)器計(jì)費(fèi)是否準(zhǔn)確、出租車司機(jī)是否作弊才是乘客最關(guān)心的問題，而計(jì)價(jià)器營運(yùn)數(shù)據(jù)的管理是否方便才是出租車司機(jī)最關(guān)注的。因此怎樣設(shè)計(jì)出一種既能有效防止司機(jī)作弊又能方便司機(jī)的計(jì)價(jià)器尤為重要。汽車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)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，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很有必要的。采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試，對于模式的切換需要用到機(jī)械開關(guān)，機(jī)械開關(guān)時(shí)間久了會(huì)造成接觸不良，功能不易實(shí)現(xiàn)。為此我們采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對來說功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jì)費(fèi)模式的切換，通過軟件編程就可以輕易而舉的實(shí)現(xiàn)。避免了機(jī)械開關(guān)帶來的不穩(wěn)定因素。2出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)要求與功能模型2．1出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)要求基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第5頁。設(shè)計(jì)一個(gè)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器，計(jì)費(fèi)包括起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等待時(shí)間計(jì)費(fèi)三部分，用數(shù)碼示器管示總金額，運(yùn)行時(shí)間，暫停時(shí)間。并且用數(shù)碼顯示管顯示總里程，同時(shí)用數(shù)碼顯示管顯示等待時(shí)間和運(yùn)行花費(fèi)時(shí)間。本計(jì)價(jià)器分為計(jì)費(fèi)功能跟顯示功能兩個(gè)部分?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第5頁。計(jì)費(fèi)功能具體情況如下：費(fèi)用的計(jì)算是按行駛里程收費(fèi)。設(shè)起步價(jià)為5.00元。當(dāng)里程小于3km時(shí)，按起價(jià)計(jì)算費(fèi)用；當(dāng)里程大于3km時(shí)，每公里按1.3元計(jì)費(fèi)；等待累計(jì)時(shí)間大于10min時(shí)，按每分鐘1.5元計(jì)費(fèi)。顯示功能具體情況如下：對于顯示行駛里程我們用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXXX”，單位為km。計(jì)程范圍0-99km，精確到1km；對于顯示等候時(shí)間我們用兩位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX”，單位為min。計(jì)時(shí)范圍0-59min，精確到1min；對于顯示總費(fèi)用我們用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX.X”，單位為元。計(jì)價(jià)范圍0-999.9元，精確到0.1元。2．2系統(tǒng)主要功能及模塊組成當(dāng)我們乘坐出租車時(shí)，出租車司機(jī)通過電源啟動(dòng)計(jì)價(jià)器后，只要汽車一啟動(dòng)，隨著行駛里程的增加，就會(huì)看到出租車?yán)锩娴挠?jì)價(jià)器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到某一值（如3km）計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開始從起步價(jià)（如5元）增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，司機(jī)只要按一下“計(jì)時(shí)”鍵，每等候一定的時(shí)間（如10分鐘），計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用（如每10分鐘收取1.50元）。出租車?yán)^續(xù)行駛時(shí)，停止計(jì)算等候費(fèi)用，繼續(xù)增加里程計(jì)費(fèi)。到達(dá)目的地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。并且伴隨著上下車有語音提示。出租車計(jì)價(jià)器各重要功能模塊如圖2-1所示：核心功能模塊、里程計(jì)量模塊、掉電保護(hù)模塊、鍵盤模塊、語音模塊、復(fù)位模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊、顯示模塊。核心功能模塊里程計(jì)量模塊鍵盤模塊復(fù)位模塊掉電保護(hù)模塊時(shí)鐘模塊語音模塊顯示模塊電源模塊圖2-1計(jì)價(jià)器各功能模塊基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第6頁?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第6頁。3出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)3.1出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)方案的論證與選擇對于出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)，可以采取很多種方案，但是方案之間有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，所以我們必須根據(jù)實(shí)際生活中的需要選擇一種最適合的。下面我們依次討論兩種比較常用的設(shè)計(jì)方案，并從中確定一種我們要用的方案。方案一：采用數(shù)字電子技術(shù)，利用555定時(shí)芯片構(gòu)成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時(shí)鐘脈沖信號(hào)，采用計(jì)數(shù)芯片對脈沖盡心脈沖的計(jì)數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示，一下是該方案的流程框圖，方案圖如圖3-1所示：圖3-1方案一方案二：采用MCU技術(shù)，通過單片機(jī)作為主控器，利用數(shù)碼顯示管作為顯示電路，采用外部晶振作為時(shí)鐘脈沖，通過按鍵可以方便調(diào)節(jié)，以下是方案二的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對于數(shù)字電路比較熟悉，成本又不高。方案圖如圖3-3所示：MCU鍵盤控制掉電存儲(chǔ)MCU鍵盤控制掉電存儲(chǔ)模塊里程計(jì)量單元串口顯示驅(qū)動(dòng)電路顯示模塊語音模塊基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第7頁。圖3-2方案三基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第7頁。方案總結(jié)：通過兩個(gè)方案的比較，第一種方案的電路不太穩(wěn)定，而且整體設(shè)計(jì)相對繁瑣。綜合所述不符合當(dāng)前出租車計(jì)價(jià)器的需求。因此本次設(shè)計(jì)采用方案二，不但控制簡單，而且成本低廉，設(shè)計(jì)電路簡單。并且單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所有要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，并且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，這也是我們選擇第二種方案的原因。3．2總體設(shè)計(jì)框圖由于硬件限制，無法通過具體的汽車轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)得出出租車行駛總路程，所以通過計(jì)數(shù)脈沖模擬汽車轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，每一千個(gè)脈沖記為一公里，即可計(jì)算得到車輪旋轉(zhuǎn)幾周出租車能行駛一公里的路程?？赏獠枯斎腚娒}沖也可以軟件設(shè)置脈沖。輸出的方波信號(hào)接入單片機(jī)系統(tǒng)中，通過計(jì)算接收到的方波個(gè)數(shù)計(jì)算當(dāng)前所行駛的路程。并且系統(tǒng)根據(jù)單片機(jī)的定時(shí)器T0產(chǎn)生的時(shí)鐘，選擇相應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)的計(jì)算。然后系統(tǒng)通過鍵盤操作和數(shù)碼顯示，來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、暫停、復(fù)位、校時(shí)、顯示時(shí)間，修改價(jià)格，確定等功能，還能夠切換顯示當(dāng)前的行駛里程和需付的車費(fèi)。對于本次設(shè)計(jì)的核心模塊我們選擇單片機(jī)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身具有獨(dú)特的優(yōu)勢，控制簡單，成本低廉，并且設(shè)計(jì)電路簡單。最重要的是單片機(jī)還可以在很大程度上就行擴(kuò)展與升級(jí)。對于顯示模塊來說在應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管）和LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活。LED是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。LCD顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性：通電時(shí)排列變得有序，使光線容易通過；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過。本次設(shè)計(jì)中需要顯示時(shí)間、日期等簡單字符，用LED即可滿足要求，另外LCD比LED價(jià)位高。因此本設(shè)計(jì)選擇用六個(gè)七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘與計(jì)價(jià)的顯示。對于里程計(jì)量模塊，我們利用傳感器進(jìn)行檢測，并通過計(jì)算得出里程數(shù)。對于掉電保護(hù)模塊，我們則利用電可擦除存儲(chǔ)芯片。來完成在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。對于鍵盤模塊，由于調(diào)節(jié)信息不多，故采用4個(gè)獨(dú)立鍵盤即可。對于語音模塊，要求使用方便的單片錄放系統(tǒng),外部元件較少，重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音即可。基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第8頁。具體單片機(jī)控制方案如圖3-3所示:基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第8頁。MCUMCU鍵盤模塊掉電存儲(chǔ)模塊里程計(jì)量模塊串口顯示驅(qū)動(dòng)電路總金額顯示單價(jià)顯示圖3-3單片機(jī)控制方案3．3硬件器件選擇系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)完成后，開始選擇硬件器件。硬件器件選擇應(yīng)滿足性能指標(biāo)的需求，它主要包括：MCU、顯示模塊、里程計(jì)量模塊、掉電保護(hù)模塊、鍵盤模塊、語音模塊、電容電阻等。這里只介紹主要硬件器件的選擇。3.本計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)我們選用了AT89S52單片機(jī)，AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活，超有效的解決方案。AT89S52單片機(jī)電路圖如圖4-2所示：基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第9頁。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行圖3-6校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。圖3-4基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第9頁。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)不出現(xiàn)?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第10頁。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第10頁。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.本設(shè)計(jì)我們選用的是恩平市力達(dá)電子有限公司生產(chǎn)的LED七段數(shù)碼管，型號(hào)為LDS-200101AH-B。LED顯示管是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種，共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接，當(dāng)某個(gè)二極管的陰極為低電平時(shí)，該二極管點(diǎn)亮。通常的七段LED顯示塊中有八個(gè)發(fā)光二極管，故也稱為八段顯示器。其中七個(gè)二極管構(gòu)成七筆字型“8”，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示各種字符。設(shè)8位控制器按低到高的次序依次控制LED顯示塊的a~f，我們稱控制器輸出的控制LED顯示塊顯示字符的8位字節(jié)數(shù)據(jù)為段選碼。共陽極與共陰極的段選碼互為反碼。在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將所有位LED的段選線并接在一起，在某一刻時(shí)，將要顯示的字符段碼同時(shí)送到每一個(gè)顯示器的各段，但是只讓這一位LED顯示。下一時(shí)刻又送下一位LED要顯示字符的段碼，并只讓下一位LED顯示。如此輪流，使每位顯示該為的字符，這樣不斷的循環(huán)送出響應(yīng)的段選碼﹑位選碼，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。本設(shè)計(jì)選擇用六個(gè)七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘與計(jì)價(jià)的顯示，如圖3-4所示。圖3-4數(shù)碼管封裝圖及數(shù)據(jù)線與數(shù)碼管管腳關(guān)系基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第11頁。3.基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第11頁。對于測量路程的傳感器我們選擇了霍爾A44E，里程計(jì)算是通過安裝在車輪旁的霍爾傳感器A44E檢測到的信號(hào)，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算,送給顯示單元的。其原理如圖3-5傳感器測距示意圖所示。圖3-5霍爾傳感器測距示意圖由于A44E屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.5～18V），其輸出的信號(hào)符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的IO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(gè)基本部分組成。在輸入端輸入電壓CCV，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(yīng)原理，當(dāng)霍耳片處在磁場中時(shí)，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(huì)產(chǎn)生霍耳電勢差HV輸出，該HV信號(hào)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(diǎn)(即OPB)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時(shí)OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開。當(dāng)施加的磁場達(dá)到釋放點(diǎn)(即rPB)時(shí)，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(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第12頁。我們選擇了P3.2口作為信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0（這樣可以減少程序設(shè)計(jì)的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們設(shè)車輪的周長是1米），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對脈計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到1000次時(shí)，也就是1公里，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)的加增加，其計(jì)算公式：當(dāng)前單價(jià)×公里數(shù)基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第12頁。3.本電路掉電保護(hù)采用了AT24C02芯片來完成此部分功能。掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到2.5V，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3-6所示。圖3-6掉電存儲(chǔ)電路原理圖圖中R8、R10是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C3.當(dāng)單價(jià)等信息需要進(jìn)行修改時(shí)，就要用到鍵盤進(jìn)行修改。由于調(diào)節(jié)信息不多，故采用4個(gè)獨(dú)立鍵盤即可，分別實(shí)現(xiàn)清零、切換、增大、減小和功能等作用，如圖3-7?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第13頁。圖3-7鍵盤電路基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第13頁。S1：接P1.0口，對上一次的計(jì)費(fèi)進(jìn)行清零，為下次載客準(zhǔn)備；S2：接P1.1口，實(shí)現(xiàn)白天和夜晚單價(jià)的切換；當(dāng)功能鍵S4按下時(shí)，S2可對數(shù)據(jù)進(jìn)行增大；S3：接P1.2口，當(dāng)功能鍵S4按下時(shí)，S3可對數(shù)據(jù)進(jìn)行減?。籗4：接P1.3口，按1次，進(jìn)入調(diào)整白天單價(jià)；按2次，進(jìn)入調(diào)整夜晚單價(jià)；按3次，進(jìn)入調(diào)整等待單價(jià)；按4次，進(jìn)入調(diào)整起步價(jià)；按5次，返回。3.本計(jì)價(jià)器選擇了ISD1420系列，如圖3-8所示。ISD1420單片錄放時(shí)間為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(dòng)增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及EEPROM陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風(fēng)、喇叭、兩個(gè)按鈕、電源及少數(shù)電阻電容。在錄放操結(jié)束后，芯片自動(dòng)進(jìn)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(shí)外圍線路最簡，也可按最小段長為單位任意組合分段，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(chǔ)專利技術(shù)，每個(gè)采樣直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)EEPROM單元中，因此能夠非常真實(shí)、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(fù)錄音十萬次。特點(diǎn)：1、使用方便的單片錄放系統(tǒng),外部元件最少；2、重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音；3無耗電信息存儲(chǔ),省掉備用電池；4、信息可保存100年,可反復(fù)錄放10萬次；5、較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá)160段信息；6、具有自動(dòng)節(jié)電模式?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第14頁。圖3-8ISD1420管腳圖和管腳描述基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第14頁。3．4硬件器件電路設(shè)計(jì)3.4.1電源電路設(shè)計(jì)任何電子設(shè)備都需要用直流電源供電，本電源直接輸入一個(gè)6—10v的直流電壓，再用穩(wěn)壓芯片得到＋5v電壓。電源的輸入可以采用兩路輸入，可接一路備用電源。防止了突然斷電而丟失數(shù)據(jù)的情況，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電路圖如圖3-9所示。圖3-9電源電路圖3.4.2基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第15頁。出租車中需要一個(gè)能準(zhǔn)確獲得車輪轉(zhuǎn)動(dòng)即路量信號(hào)的裝置,以得到標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)送入單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1即P3.5引腳,利用單片機(jī)的T1的計(jì)數(shù)功能完成100次的計(jì)數(shù)后產(chǎn)生中斷來完成路程的測量。設(shè)車輪周長為1m,則霍爾傳感器每產(chǎn)生100個(gè)脈沖便表示車已行程0.1km,根據(jù)際情況在程序中進(jìn)行設(shè)置。汽車聯(lián)軸器按圓周間隔嵌入磁鋼,用霍傳感器集成芯片A44E測并輸出脈沖,其工作原理如圖3-10基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第15頁。圖3-10路程測量電路3.4.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(gè)系統(tǒng)的同步復(fù)位信號(hào)：即單片機(jī)復(fù)位后，CPU開始工作時(shí)，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(gè)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(hào)經(jīng)施密特電路整形后作為系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，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3-11。圖3-12復(fù)位電路基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第16頁。3.4基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第16頁。AT89S52系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)可控制的反相放大器，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(shí)鐘電路如圖3-12。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’圖3-11時(shí)鐘電路4出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)4．1模塊介紹本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要可分為主程序模塊、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序、中途等待中斷服務(wù)程序、顯示子程序服務(wù)程序、鍵盤服務(wù)程序六大模塊。下面對各部分模塊作介紹?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第17頁。4．2主程序模塊基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第17頁。開始開始初始化數(shù)據(jù)初始化數(shù)據(jù)S1按下？S1按下？否是是S4按下？S4按下？是否否設(shè)定默認(rèn)單價(jià)（白天）設(shè)定晚上單價(jià)設(shè)定默認(rèn)單價(jià)（白天）設(shè)定晚上單價(jià)否否語音播報(bào)按下S4？語音播報(bào)按下S4？是啟動(dòng)計(jì)價(jià)器是啟動(dòng)計(jì)價(jià)器設(shè)定中途等待單價(jià)設(shè)定中途等待單價(jià)里程中斷？S4按下？S3按下？是否是顯示金額及單價(jià)顯示路程和單價(jià)返回時(shí)間顯示否傳感有信號(hào)？里程中斷？S4按下？S3按下？是否是顯示金額及單價(jià)顯示路程和單價(jià)返回時(shí)間顯示否傳感有信號(hào)？否否否否是否是否是到是到一公里？是是總路程加1總路程加1總金額加1否S3按下否S3按下？是是停止計(jì)價(jià)和停止計(jì)價(jià)和里程計(jì)數(shù)語音播報(bào)語音播報(bào)基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第18頁。圖4-1主程序流程圖基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第18頁。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(jià)和單價(jià)的初始化、中斷向量的設(shè)計(jì)以及開中斷、循環(huán)等待等工作。當(dāng)按下S1時(shí)，就啟動(dòng)計(jì)價(jià)，將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷出行駛里程是否已超過起價(jià)公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價(jià)數(shù)和起價(jià)數(shù)來計(jì)算出當(dāng)前的累計(jì)價(jià)格，并將結(jié)果存于價(jià)格寄存器中，然后將時(shí)間和當(dāng)前累計(jì)價(jià)格送顯示電路顯示出來。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時(shí)候，由于霍爾開關(guān)沒有送來脈沖信號(hào)，就停止計(jì)價(jià)，顯示當(dāng)前所應(yīng)該付的金額和對應(yīng)的單價(jià)，到下次啟動(dòng)計(jì)價(jià)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)對顯示清零，并重新進(jìn)行初始化過程。主程序流程圖如圖4-1所示。4．3定時(shí)中斷服務(wù)程序當(dāng)在計(jì)數(shù)狀態(tài)下脈沖停止輸出信號(hào)，片內(nèi)的T1定時(shí)器便被啟動(dòng)，每當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)10分鐘，就對當(dāng)前金額加上中途等待的單價(jià)，以后每十分鐘都自動(dòng)加上中途等待的單價(jià)。當(dāng)中途等待結(jié)束的時(shí)候，也就自動(dòng)切換到正常的計(jì)價(jià)。在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，每100ms產(chǎn)生一次中斷，當(dāng)產(chǎn)生10次中斷的時(shí)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(shí)顯示。中斷子程序流程圖如圖4-2所示?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第19頁?；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第19頁。圖4-2中斷子程序流程圖4．4里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次，當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對里程脈沖計(jì)滿1000次時(shí)，就有程序?qū)?dāng)前總額送入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。4．5中途等待中斷服務(wù)程序當(dāng)在計(jì)數(shù)狀態(tài)下霍爾開關(guān)沒有輸出信號(hào)，片內(nèi)的T1定時(shí)器便被啟動(dòng)，每當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)10分鐘，就對當(dāng)前金額加上中途等待的單價(jià)，以后每十分鐘都自動(dòng)加上中途等待的單價(jià)。當(dāng)中途等待結(jié)束的時(shí)候，也就自動(dòng)切換到正常的計(jì)價(jià)。4．6顯示子程序顯示程序利用定時(shí)器每1ms產(chǎn)生一次中斷，相應(yīng)變量置位，點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管，顯示一位數(shù)據(jù)，利用主函數(shù)內(nèi)的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，同時(shí)根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫留現(xiàn)象，即可實(shí)現(xiàn)顯示。4．7判鍵子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(shí)候，單片機(jī)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。5系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對各電路模塊功能進(jìn)行逐級(jí)測試。5．1里程計(jì)價(jià)測試基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第20頁。由于試驗(yàn)條件有限，我們采用電動(dòng)機(jī)附帶霍爾元件作為車輪，電機(jī)為3V的直流電機(jī)，每分的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到幾千轉(zhuǎn)，我們設(shè)定電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈為車輪轉(zhuǎn)動(dòng)1米，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到1000圈時(shí)，就表示已經(jīng)到達(dá)了一公里基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第20頁。表5-1的測試條件是：設(shè)定白天的單價(jià)是2.5元，起步價(jià)為5元（包含3公里），分別行駛不同里程測得數(shù)據(jù)如下表表5-1白天單價(jià)測試公公里41015374959總金額理論7.522.53590120145實(shí)際7.60222.4983590.12119.978145行駛路程理論41015374959實(shí)際41014.8936.9849.0258.023表5-2測試條件是：晚上的單價(jià)設(shè)定為3.0元，起步價(jià)為5元（包含3公里表5-2晚上單價(jià)測試公公里41015374959總金額理論82641107143173實(shí)際82640.989107143.01173.01行駛路程理論41015374959實(shí)際41014.8936.9849.0258.023表5-3測試條件是：設(shè)定在單價(jià)為2.5的情況下已經(jīng)行駛了10（22.5）公里，進(jìn)行中途等待，分別等待不同的時(shí)間（10分鐘為一個(gè)單位），起步價(jià)為5元（包含3公里表5-3中途等待價(jià)格測試時(shí)間當(dāng)前金額204050607080總金額理論27.532.53537.54042.5實(shí)際27.49931.49934.98937.50140.00142.499基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第21頁。里程測試數(shù)據(jù)的分析：基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第21頁。通過表5-1、表5-2、表5-3的數(shù)據(jù)，我們可以看到系統(tǒng)的計(jì)價(jià)功能很穩(wěn)定，誤差很小，幾乎為零，不過還應(yīng)該在實(shí)際的應(yīng)用中測試。5．2掉電存儲(chǔ)測試表5-4顯示的數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)能在掉電的情況下正確的保存數(shù)據(jù)，并且能在系統(tǒng)上電后將數(shù)據(jù)讀到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。表6-4掉電存儲(chǔ)測試白天單價(jià)晚上單價(jià)中途等待單價(jià)掉電前數(shù)據(jù)2.53.02.5重新上電后數(shù)據(jù)2.53.02.5結(jié)論基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24頁，當(dāng)前為第22頁。和一般計(jì)算系統(tǒng)一樣，單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件所組成。硬件主要指單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器，輸入/輸出設(shè)備等硬件部件的機(jī)器，而軟件是各種工作程序的總稱。只有硬件和軟件緊密配合，協(xié)調(diào)一致，才能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。有強(qiáng)大的硬件同時(shí)也必須有完美的軟件編程才能體現(xiàn)其優(yōu)越性。軟件是由要完成的任務(wù)總體設(shè)計(jì)所規(guī)定，所以首先要明確程序所要完成的任務(wù)，確定輸入/輸出，對輸入數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行哪些處理，以及發(fā)生錯(cuò)誤后該如何處理等。再結(jié)合硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步弄清軟件程序所承擔(dān)的一個(gè)個(gè)任務(wù)細(xì)節(jié)，確實(shí)具體實(shí)施的方法。對于本次畢業(yè)課設(shè)——出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)，通常采用順序設(shè)計(jì)方法。這種系統(tǒng)軟件由主程序和若干個(gè)子程序和幾個(gè)中斷服務(wù)程序所構(gòu)成。中斷服務(wù)程序?qū)δM路程的輸入脈沖作出實(shí)時(shí)處理，使系統(tǒng)能并行地完成各單元數(shù)據(jù)的操作。而中斷處理程序中必須包括現(xiàn)場保護(hù)，中斷服務(wù)，現(xiàn)場恢復(fù)，中斷返回等四個(gè)部分。中斷服務(wù)程序是中斷處理程序的主體，它是由中斷要完成的功能所確定，主程序則是一個(gè)順序執(zhí)行的無限循環(huán)的程序，不停地順序查詢各種軟件標(biāo)志，以完成對日常事務(wù)的處理，子程序則為主程序所調(diào)用。從這次課設(shè)中明顯體現(xiàn)了主程序，子程序、中斷程序的功能。在調(diào)試中也相當(dāng)?shù)暮喕??；趩纹瑱C(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)全文共24