單片機；出租車計價器；霍爾傳感器；液晶

IV摘要隨著國內(nèi)城市現(xiàn)代化的發(fā)展，出租車行業(yè)突飛猛進，出租車計價器的市場需求量也大大增加。傳統(tǒng)的出租車計價器分為機械式和半機械式，主要依靠傳感器接收的脈沖進行計數(shù)，依靠齒輪比進行計價，不可避免的造成計價器易損耗，精度低，不易調(diào)整價格，容易作弊等問題。從加強出租車行業(yè)管理及服務(wù)質(zhì)量并且節(jié)約成本出發(fā)，考慮到單片機已經(jīng)再各個領(lǐng)域成熟的應(yīng)用了幾十年，其技術(shù)可靠，參考資料豐富，價格低廉，因此本文選取了STC89C52這一-單片機做為計價器的核心。運用霍爾傳感器檢測車輪轉(zhuǎn)數(shù)，讀取掉電存儲單元里面的價格信息，經(jīng)單片機處理之后顯示到LED數(shù)碼管上。由于單片機相比較而言，容易實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)要求，并且單片機的功能強大，軟硬件應(yīng)用較少，并且操作簡單靈活性強。如果需要改變其中的某些功能通過軟件編程就可以實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：單片機；出租車計價器；霍爾傳感器；液晶AbstractWiththedevelopmentofmoderndomesticcities,thetaxiindustrybyleapsandbounds,andtherentalcarmileagefaremeter'smarketdemandisalsogreatlyincreasingTaximeterisbothpassengersanddriversofthetransactioncriteria,ataxiisthemostimportanttook.Itrelatestotheinterestsofbothtransactions.Hasagoodperformanceregardlessofthemeterisavastnumberoftaxidriversofpassengersareverynecessary.Tra?itionalmechanicalandsemi-mechanicalTaximeterrelymainlyonthesensortoreceivethepulsecount,relyingonthepricingofgearratio,theinevitableresultofthemetereasytowearandtear,lowprecision,easytoadjusttheprice,easytocheatandotherissues.Inondertostrengthentherentalcartrademanagementandthegradeofservice,andsavesthecosttoembark,Thesingle-chipcircuitrytoSTC89C52asthecenter,anadditionalHallsensorA44ErangingtorealizeTaximeterstatistics,usingrealzewhenthesystempower-downunitpricesandsaveinformationsuchassystemtime.MCUusedforthedesign,arekativelypowerful,withlesshardwareandappropriatesofiwarecaneasilycoordinatewitheachothertoachievethedesignrequirements,flexibilityandstrongcanbeprogrammedbysoftwaretocompletemoreoftheadditionalFunetionPricingmodelfortheswitch,softwareprogrammingandcaneasilycitetheachievement.Alsointhisprogrammethattheuseofa8digitaldisplaytulbe,canbemorefriendlytouseinterface.ThisdesignusesLEDdigitaltubetoprovideafrinidlyandeasytoreadinterfaceanddatainformationataglance,whichgreatlyfàcilitatestheuseofthedriverfriends.Keywords：singlechip；Rentalcarmileagefaremeter；Hallelement；liquidcrystal目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章 緒論 21.1課題背景 21.2研究課題的目的及意義 31.3課題研究內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo) 3第2章方案的論證與設(shè)計 42.1系統(tǒng)方案論證 42.1.1主控芯片的選擇 42.1.2顯示單元的方案選擇 52.1.3其他電路的方案選擇 52.2方案的確定 62.3方框圖的設(shè)計 6本章小結(jié) 7第3章單元電路設(shè)計 83.1單片機系統(tǒng) 83.1.1CPU模塊 103.1.2時鐘電路 103.1.3掉電存儲電路 113.2測距單元設(shè)計 113.3按鍵電路設(shè)計 143.4顯示單元設(shè)計 14本章小結(jié) 16第4章軟件程序設(shè)計 174.1系統(tǒng)主程序 174.2數(shù)據(jù)處理子程序 184.3顯示子程序 19本章小結(jié) 20第5章電路的安裝與調(diào)試 215.1硬件電路的安裝與調(diào)試 215.1.1硬件的焊接 215.1.2硬件的上電測試 225.2軟件程序的調(diào)試 225.2.1程序編寫軟件介紹 225.3軟硬件混合調(diào)試 23本章小結(jié) 24結(jié)論 25致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。附錄1譯文 錯誤!未定義書簽。附錄2英文參考資料 錯誤!未定義書簽。附錄3整機原理圖 錯誤!未定義書簽。附錄4程序流程圖 錯誤!未定義書簽。附錄5程序代碼 錯誤!未定義書簽。附錄6元器件表 錯誤!未定義書簽。緒論出租車行業(yè)是我國發(fā)展許久的一項行業(yè)，隨著時代的變遷，人們的生活層次也隨之變高，出租車也不在是奢侈享受，開始變得流行普遍起來。同樣對于出租車來講，出租車計價器作為出租車司機與乘客之間唯一的計量工具，重要性就不言而喻了，對于廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是非常重要的。1.1課題背景出租汽車計價器是一種專用場景專用的公平儀器，保障交易雙方的權(quán)益。它的使用場景是安裝在出租車上，用來計算乘客應(yīng)該付費的總數(shù)。該付費金額主要是出租車計價器在計算乘客在上車后的行駛過程中，所行駛的里程以及等待時間所造成的金額的合計。由于出租車的普遍性，出租車計價器應(yīng)該有因地區(qū)而異和應(yīng)該根據(jù)客戶不同的需求進行不同的設(shè)計的特點。在程序中增加一些可以人為改變但又不是可以在運行中隨意改變的參數(shù)，以便客戶根據(jù)不同的需要隨時調(diào)節(jié)單價以及計價方式。我國目前大范圍推廣使用的出租車計價器相對來說功能較少，操作起來不便利，并且現(xiàn)在在世界范圍內(nèi)普遍使用的出租車計價器都源自臺灣?，F(xiàn)在就我國國內(nèi)的情況來講，生產(chǎn)出租車計價器的企業(yè)較少，并且集中分布在東南沿海地區(qū)。這些企業(yè)也大都是一些中小型的企業(yè)，研發(fā)水平有限，技術(shù)水平不高，國際競爭力也不強。相比以往，我國以前的出租車計價器的設(shè)計幾乎都是采用機械式的，只能實現(xiàn)一些簡單的功能，只是個特殊的里程表。并且精確度也不高。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，出現(xiàn)了半智能的新一代計算器與機械式相結(jié)合的第二代計價器，此類計價器可以基本完成計價器的基本工作。隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及智能化的日益普遍，出現(xiàn)了第三代功能更加完善，操作更加便捷的第三代計價器?，F(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都必備出租車計價器，甚至于沒有正規(guī)的出租車計價器的出租車幾乎不再有人相信是真的，所以計價器市場的發(fā)展已成為了不可阻擋的趨勢。而部分小城市出租車行業(yè)尚不發(fā)達，但隨著城鎮(zhèn)城市化進程的日益加快,象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將迅速發(fā)展，計價器市場的不斷擴張也是毫無疑問的，所以未來出租車計價器行業(yè)的發(fā)展是巨大的。1.2研究課題的目的及意義目前的出租車計價器種類繁多，采用的方案也各不相同。從傳統(tǒng)簡單的邏輯電路方案到高性能的FPGA方案，極大地豐富了計價器市場。但是各個方案又都有其難以避免的缺點，例如邏輯電路，由于主要依靠傳感器接收的脈沖進行計數(shù)，依靠齒輪比進行計價，不可避免的造成計價器易損耗，精度低，不易調(diào)整價格，容易作弊等問題。因此本文擬采用一個簡單易行，且價格低廉的方案來取代當(dāng)前的出租車計價器。思考到單片機在各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，并且已經(jīng)應(yīng)用多達幾十年的時間，單片機的價格相對來說較低，同樣由于該技術(shù)日益成熟，參考資料也比較豐富，所以本次設(shè)計采用了STC89C52作為計價器的主控芯片。進行里程的檢測主要是通過霍爾傳感器來實現(xiàn)的，工作原理的通過檢測并讀取掉電存儲單元的信息，然后輸送到主控芯片STC89C52單片機之中，再通過單片機的運算傳送顯示的LCD顯示屏上。這種計價器能夠取代當(dāng)前的出租車計價器成功的給乘客和出租車司機帶來方便和實惠，成為新一代智能計價器。1.3課題研究內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計任務(wù)：作為中央處理單元的是型號為STC89C52的單片機，霍爾傳感器作為主要測距元件。所設(shè)計成的新一代出租車計價器。設(shè)計硬件電路較為簡化，節(jié)約了設(shè)計成本以及設(shè)計時間。其主要原理是通過STC89C52芯片程序控制電路，通過鍵盤實現(xiàn)不同功能之間的切換，從而實現(xiàn)總價顯示，里程，等待時間的切換。不同的指令代表不同的工作模式。例如：計時，計程，總價，停止等。AT24C02芯片是本設(shè)計的儲存芯片，他的擦寫次數(shù)多速度較快，抗干擾能力強，并且數(shù)據(jù)不容易丟失。技術(shù)指標(biāo)：1、按公里計價：起步價為8元，當(dāng)里程<3km時，按起價計算費用，當(dāng)里程>3km時，每公里按1.8元計費；2、按時間計價：等待累計時間>2min時，按1.5元/min計費；3、液晶顯示公里數(shù)、時間數(shù)、單價、總價；第2章方案的論證與設(shè)計2.1系統(tǒng)方案論證2.1.1總體方案的選擇方案一：采用模擬電路和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。工作方式是將輸入傳感器的電脈沖信號進行放大整形，并且作為輸入信號輸送到移位寄存器中，從而實現(xiàn)計價的功能。但是這種電路結(jié)構(gòu)相對來說簡單，從而導(dǎo)致性能不夠穩(wěn)定，并且調(diào)節(jié)起來也不方便，最重要的一點就是單價不能夠根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致該方案實用性大大降低。方案二：用可編程門陣列來實現(xiàn)：主要工作原理是利用硬件的特性，來配合編程語言進行編程，在硬件安裝調(diào)試成功以后程序下載到可編程器件上來實現(xiàn)。從而通過這一系列操作可以對出租車整個過程進行判斷，從而進行處理。在全部過程中完全實現(xiàn)了自動化和智能化。方案三：采用單片機來進行控制以及信號處理。中央處理單元使用STC89C52單片機，霍爾傳感電路用來進行里程計算處理，由于STC89C52單片機的功能性，以及霍爾元件的線性特性用來實現(xiàn)出租車計價器的計價功能。性能穩(wěn)定，操作簡單。不僅能實現(xiàn)出租車計價器必備的功能，而且還能根據(jù)單片機的特性拓展許多更能，對于不固定的參數(shù)修改起來也簡便。此次畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計一個新一代的出租車計價器系統(tǒng)，所以該出租車計價器不僅能單一的實現(xiàn)計價的功能，還能夠預(yù)設(shè)等待時間的時長，計算等待時間所產(chǎn)生的費用，最后將距離費用和等待時間費用相加。該出租車計價器計算一次服務(wù)的總價所用到的公式是：總價=起步價+單價*(總里程-起步里程)。單片機STC89C52在本次設(shè)計中作為主控芯片，主要原因在于處理能力強，引腳多從而可以實現(xiàn)的功能多，同樣后期可以拓展的內(nèi)容較多，從而成為了本次設(shè)計的最佳選擇。通過比較以上三種方案,我們知道采用數(shù)字電路以及FPGA設(shè)計的出租車計價器所需要的成本較高，而且器件性能相比較而言不穩(wěn)定，所以不適合大規(guī)模推廣使用，因為此方案所用到的器件多，從而導(dǎo)致了成本較高，如果出現(xiàn)故障維修起來也更難，調(diào)試也不便利，對于不同模式之間的選擇也不便利，在使用過程中需要搭配機械開關(guān)來使用，但是這開關(guān)使用久了會導(dǎo)致安全隱患，從而導(dǎo)致實際操作性可行性大打折扣。所以采用單片機進行主控芯片進行設(shè)計，相比較而言功能也比較多，可以運用數(shù)量較少的硬件和與其搭配的軟件編程來完成更完善的功能，方便對參數(shù)進行修改以及對系統(tǒng)進行升級。因此采用第三種方案，運用第三種方案作為總體方案的選擇，從而實現(xiàn)出租車計價器的計價功能。2.1.2顯示單元的方案選擇方案一:采用LED數(shù)碼顯示管顯示大部分數(shù)碼顯示屏的工作原理都是大同小異的，均由多個發(fā)光二極管所組成的一種顯示類電子器件，在單片機的應(yīng)用領(lǐng)域中通常搭配使用的是由7個發(fā)光二極管所組成的LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管共有2種類型，工作原理分別是：共陰極數(shù)碼管，在工作時陰極處于共地的狀態(tài)，共陽極數(shù)碼管工作時，陽極處于高電平的狀態(tài)，并且該類LED數(shù)碼顯示屏的部件采用陽極并接的接法。用這種接法的目的是當(dāng)陰極處于低電平的狀態(tài)時，發(fā)光二極管回路導(dǎo)通進行發(fā)光。方案二:采用液晶顯示器件（液晶顯示器）顯示。優(yōu)點主要有零輻射、低功耗、體積小、字符顯示精確.但如果采用LCD液晶顯示，在距離屏幕1米外就無法看清數(shù)據(jù)，在白天其對比度也不能夠滿足要求。此次設(shè)計中需要顯示時間。日期等簡單字符，用LED即可滿足要求，另外LCD比LED價位高。根握上述分析故顯示模塊選用方案一。2.1.3其他電路的方案選擇對于傳感器來說，由于是里程檢測，所以使用霍爾傳感器有許多的便利之處，比如容易安裝與拆卸，容錯率高，而且該傳感器本身的占據(jù)空間小，價格低廉，適合大范圍生產(chǎn)使用。對于其他的電路，其中掉電存儲模塊用價格低廉，器件性能穩(wěn)定的AT24C02芯片來進行設(shè)計。因為出租車計價器設(shè)計到計時和總時間的計算，所以綜合比較之下采用性能穩(wěn)定的DS1302芯片來設(shè)計系統(tǒng)時鐘模塊，從而保證有關(guān)時鐘的部分進行穩(wěn)定設(shè)計。本次設(shè)計中涉及到3按鍵，分別是電機開關(guān)，復(fù)位開關(guān)，模式切換按鍵。2.2方案的確定綜上所述經(jīng)過以上的方案比較，最后確定了本次畢業(yè)設(shè)計系統(tǒng)組成由STC89C52單片機作為主控芯片、霍爾傳感器、1602液晶顯示屏，按鍵電路，電機電路組成。2.3方框圖的設(shè)計將STC89C52單片機，里程計算及計價單元的設(shè)計，霍爾傳感電路，LCD液晶顯示電路作為本次畢業(yè)設(shè)計的硬件部分。在硬件系統(tǒng)設(shè)計選擇過程中，為了避免意外發(fā)生，應(yīng)該充分查閱資料熟悉部件的參數(shù)以及不同參數(shù)之間的差別，因此實現(xiàn)了本次畢業(yè)設(shè)計的課題新一代智能化的出租車計價器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。本次畢業(yè)設(shè)計的系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。在本次畢業(yè)設(shè)計的系統(tǒng)框圖主要有以下幾個方面組成：單片機STC89C52、U18霍爾傳感器、路程金額顯示、等候時間金額顯示、總金額顯示、里程顯示、總時間顯示、電源電路。本次設(shè)計主要是利用單片機STC89C52便于控制以及靈活性高和IO口較多，可以實現(xiàn)本次設(shè)計中的里程和時間以及價格計算的功能。本次設(shè)計的整機電路方框圖如圖2-1所示?；魻杺鞲衅鳈z測電機LCD160顯示霍爾傳感器檢測電機LCD160顯示按鍵設(shè)置電機旋轉(zhuǎn)STC89C52單片機最小系統(tǒng)按鍵設(shè)置電機旋轉(zhuǎn)STC89C52單片機最小系統(tǒng)圖2-1整機方框圖本章小結(jié)本章主要介紹這次畢業(yè)設(shè)計的方案選擇，對方案以及可行性的分析，通過比較以上三種方案，F(xiàn)PGA設(shè)計雖然也能滿足要求，但是考慮到成本和擴展性上不如單片機，所以采用單片機的設(shè)計方案來進行設(shè)計，因此其可以便捷的進行系統(tǒng)更新，并且穩(wěn)定性更高。單元電路設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計的硬件部分主要通過單片機作為主控芯片來設(shè)計，其中主要的電路分為單片機主控電路、時鐘電路、掉電存儲電路、測距單元電路、按鍵電路、顯示單元電路幾部分組成3.1單片機系統(tǒng)本次設(shè)計所采用具有51單片機內(nèi)核的STC89C52單片機。主要是每塊單片機內(nèi)部都含有8KB的FlashROM，并且該類單片機內(nèi)部具有一條總線，該條總線的作用是連接各個功能模塊，通過該條總線來傳送數(shù)據(jù)信息和控制信息。具體的引腳圖如圖3-1所示。STC89C52單片機具有多個引腳。引腳按照功能分類可以分為：電源引腳、時鐘引腳和控制功能輸入輸出引腳。1、電源引腳STC89C52單片機的正常工作電壓是+5V，其中Vcc引腳接+5V電源，GND引腳接地。2、時鐘引腳為單片機進行時鐘信號的產(chǎn)生，可以與其他外圍器件一起組成芯片最小系統(tǒng)電路。3、I/O口引腳（1）P0口（第32~39腳）：雙向8位三態(tài)I/O口。具有高電平、低電平和高阻三種狀態(tài)，內(nèi)部是漏極開路結(jié)構(gòu)，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用，一般應(yīng)用時須外接上拉電阻。（2）P1口（第1~8腳）：8位準雙向I/O口，具有高電平、低電平兩種狀態(tài)，內(nèi)部有上拉電阻。所以不需要外部再接入上拉電阻。用P1口時，主要是在某些特定環(huán)境下，向端口鎖存器進行寫入“1”的操作，其主要目的是做輸入端時所使用，在該步操作結(jié)束后，就可以向輸入端輸入端口數(shù)據(jù)了。（3）P2口（第21~28腳）：P2口與P1口的設(shè)計工作原理基本相同，也是8位準雙向I/O口，具有高電平、低電平兩種狀態(tài)，內(nèi)部有上拉電阻。（4）P3口（第10~17腳）：P3口與P2、P1口基本功能相同，但其還具有P2、P1口不具備的第二功能，由于在本次關(guān)于出租車計價器的設(shè)計中沒用到這些第二功能所以在此不做詳細的介紹了。4、控制引腳控制引腳顧名思義主要用于控制信號的接收與傳遞以及系統(tǒng)的某些功能。在實際應(yīng)用中說的控制引腳還有具體的基于某一功能的具體控制功能，本次設(shè)計中只用到RST引腳（9引腳復(fù)位引腳），所以控制引腳不詳細介紹。圖3-1單片機引腳圖在本次畢業(yè)設(shè)計中用到的STC89C52單片機的引腳功能以及各引腳所連接的電子器件介紹如下所示：VSS：接地；VCC：接+5V直流電源；時鐘引腳：此次畢業(yè)設(shè)計中所使用的XTAL1和XTAL2兩個引腳即為STC89C52單片機的兩個時鐘引腳，該兩個時鐘引腳的功能分別是接晶振和電解電容，從而構(gòu)成整個時鐘電路的回路，用來給單片機的工作提供時鐘。時鐘電路可以保障單片機的穩(wěn)定可靠的運行，也可以保障出租車計價器的穩(wěn)定性。RST：該引腳只有高電平有效，工作方式是在這個引腳如果想完成一次復(fù)位初始化操作，就需要在這個引腳的兩端加上至少兩個周期的高電平信號。P1.0的作用是接負責(zé)各種功能的出租車計價器的功能按鍵P1.2口接出租車載客指示燈，用來提醒乘客該車是否為載客狀態(tài)P3.4口用來接霍爾傳感電路的數(shù)據(jù)輸出口，用來向單片機傳送霍爾傳感器所收集的信號P3.5：接時鐘電路DS1302的RST口。P3.6：接DS1302的SCLK口。P3.7：接DS1302的I/O口。3.1.1CPU模塊該模塊主要分為程序初始化，里程的判定以及等待時間的判定和總費用的計算/顯示等。主程序控制模塊在本次畢業(yè)設(shè)計中有著舉足輕重的作用。由于單片機STC89C52的引腳功能不同，所以將數(shù)據(jù)輸出口設(shè)置為P0口、P2口，將P1口作為讀寫各種存儲器數(shù)據(jù)的端口；P3口作為主控芯片和傳感器信號輸入的端口。因為單片機采用經(jīng)過汽車整流濾波后的12V電源，以及外接的12M晶振來提供時鐘信號源。但是計價器的工作環(huán)境較為多變，特別是電源方面的電壓問題不是很穩(wěn)定，所以該電源要求有溫度、潮濕、電壓以及電流不穩(wěn)的能力，特別是由于安裝在汽車上，會受到來自汽車的干擾，比如車輛啟動，車輛開關(guān)，車輛油耗等問題會導(dǎo)致直接與出租車計價器相接的交流電壓不穩(wěn)定。所以采用外接電源的方式，通過穩(wěn)壓穩(wěn)流后得到5V直流電壓作為出租車計價器的輸入電壓，從而保證整個系統(tǒng)能夠進行穩(wěn)定的正常工作。3.1.2時鐘電路為芯片產(chǎn)生時鐘信號，可以與其他外圍器件一起組成芯片最小系統(tǒng)電路。其需要外接其中與內(nèi)部存儲器相連接的DS1302，該存儲器的數(shù)據(jù)形式為譯碼。其中DS1302外部寄存器主要由日歷存儲器，突發(fā)事件寄存器以及電源寄存器，霍爾信號寄存器等12部分所組成。其主要部分是與RAM有關(guān)的寄存器。該寄存器的位置有1和0兩種情況，當(dāng)位置為0時，不能將數(shù)據(jù)寫入到寄存器之中，其中寄存器的6位置通常為0狀態(tài)，當(dāng)其為1時表示存取操作。其中STC89C52的內(nèi)部時鐘方式是有承載復(fù)位功能的XTAL1和XTAL2引腳所接受的與其相連的外部晶振和瓷片電容等部分提供的，并不是由單片機所提供。自激蕩振蕩器與單片機的內(nèi)部自帶的反相放大器與其一起組成，為單片機穩(wěn)定的運行提供穩(wěn)定的時鐘信號。當(dāng)單片機工作方式為內(nèi)部時鐘方式，為方便計算時間和其他的一些正確數(shù)據(jù)，晶體振蕩器的頻率通常為12MHz。其中晶體振蕩器的振蕩頻率越高，單片機STC89C52的代碼執(zhí)行速度也越來越快，同樣整機的效能功耗也會隨之提高。在通常情況下，為了資源可以使用陶瓷諧振器代替晶體振蕩器作為時鐘信號源。其中使用晶體振蕩器時，所選用的電容的電容值為30pF，而使用陶瓷諧振器是電容應(yīng)選為40pF。3.1.3掉電存儲電路復(fù)位和掉電存儲電路是對單片機進行的操作。其中復(fù)位操作是對單片機進行初始化的一種操作，在單片機接收到復(fù)位指令以后，系統(tǒng)開始執(zhí)行程序，從存儲器的第一個單元開始執(zhí)行。其重要的作用是防止程序在執(zhí)行過程中出現(xiàn)死機狀態(tài)以及使程序從新開始執(zhí)行。掉電存儲采用的是AT24C02來實現(xiàn)的，該芯片具有較少的系統(tǒng)和I/O線，在時鐘線上的邏輯用來傳送掛接的信息。影響其信息傳送的因素是高電平到低電平的跳變，如果其中某個時鐘信號為低電平，則時鐘線一直保持低電平的狀態(tài)。復(fù)位電路在單片機進行復(fù)位是主要的功能，工作原理是單片機如果需要進行復(fù)位操作就需要接收到兩個周期的高電平。主要是從通電后自動復(fù)位或者運行過程中手動復(fù)位。當(dāng)單片機STC89C51上電后，電容開始充電，處于充電狀態(tài)的電容可以理解為短路狀態(tài)，相當(dāng)于將電壓直接施加在引腳的兩端。當(dāng)電容完成充電后，電容兩端又恢復(fù)到短路的狀態(tài)，引腳的高電平周期超過2個機器周期是復(fù)位的前提。在復(fù)位完成后，系統(tǒng)開始正常穩(wěn)定的運行，此時如果按下復(fù)位按鍵，直流電源經(jīng)過限流電阻分壓后，會在RST引腳上得到兩個超過周期時間的最高電平，實現(xiàn)手動復(fù)位的功能。3.2測距單元設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計通過比較最后確定選取霍爾傳感器用來進行有關(guān)出租車里程距離的測量?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟硎歉惺艽艌龅淖兓?，這一點主要通過霍爾特性也就是所謂的磁性來實現(xiàn)的?；谶@一特性，霍爾系列元件經(jīng)常測量的物體是與磁場活動有關(guān)的，主要是提前編輯好周長用來測距使用。運用霍爾傳感器的優(yōu)點有許多，它們的結(jié)構(gòu)相比較而言簡單，性能穩(wěn)定，原理通俗易懂，工作環(huán)境要求與其他功能相似的器件比較而言要求較低，不容易受到污染和腐蝕?；魻杺鞲衅髦饕譃閮深悾呵耙环诸愂且粋€結(jié)構(gòu)較為簡單的霍爾片，使用時通常需要將電壓進行放大從而得到霍爾電壓。后一種是通過集成，將前一種較為簡單的霍爾片和信號處理電路集成到同一個電路當(dāng)中。本次畢業(yè)設(shè)計為了可靠性和穩(wěn)定性，主要選擇了后者用來進行出租車里程計算等方面的測量。通過將一個霍爾傳感接收元件安裝在出租車的車輪上面，并且將一塊具有磁鐵性質(zhì)的物體安裝在車輪的某一固定位置上，主要是為了讓霍爾傳感器能夠接收到該磁鐵性質(zhì)物體發(fā)出的信號。這是霍爾集成電路的工作原理之一。在行進過程中霍爾傳感器收到一個脈沖信號時，會將信號送到主控芯片STC89C52之中，通過主控芯片的計算處理，將里程，等待時間等送到顯示電路中并且顯示出來。其原理示意圖如下：圖3-2原理示意圖霍爾傳感器分為許多種，本次設(shè)計采用的是霍爾開關(guān)U18，選取它的原因在于霍爾開關(guān)U18具有半導(dǎo)體的特性，適合在低電源和長時間工作環(huán)境中進行工作，可以適應(yīng)的溫差較大，對于出租車在多種環(huán)境多種溫度下的工作狀態(tài)相符合。此類霍爾開關(guān)可以用在速度，位移，轉(zhuǎn)速的測量之中?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ麟妷阂脖容^寬，可以直接與單片機STC89C52主控芯片相連接，它的可靠性和穩(wěn)定性也比較高。該類傳感器的最高工作頻率可以達到1MHZ。霍爾傳感器的主要工作原理有以下幾點：在磁場中有一個具有霍爾特性，可以產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的霍爾元件，在磁場中有一個電流，當(dāng)這個電流感受到洛倫茲力的作用時，該電流會產(chǎn)生偏移現(xiàn)象，從而產(chǎn)生了電位差，實現(xiàn)了霍爾效應(yīng)?；魻栯娐分饕苫魻栃盘柊l(fā)生器和霍爾信號接收器以及霍爾信號傳送電路3部分組成?；魻杺鞲衅鞯奶匦詧D如圖3-2-1所示。在本次畢業(yè)設(shè)計中，主要是利用霍爾傳感器來進行測距部分。所以具體的應(yīng)用在于計數(shù)，提前測量出出租車車輪一圈的周長，然后保存在里程傳感器之中，在出租車行進的過程中霍爾傳感器檢測車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，然后通過電路輸送到中央處理單元之中，并且通過中央處理單元進行處理，然后計算出里程，儲存到里程存儲器之中，在另一個工作模式之中，為了判定等待時間狀態(tài)是否進行，如果長時間霍爾傳感器沒有接收到脈沖信號，就可以證明出租車沒有行進，從而進入等待模式。圖3-2-1霍爾傳感器特性圖霍爾傳感器分為很多種，本次畢業(yè)設(shè)計所選用的傳感器型號為U18，該傳感器一共有3個口，其中2個口的功能是與電源的正負極相接，實現(xiàn)供電的功能，剩下的一個口的作用是脈沖信號輸出，從而與單片機STC89C52的輸入端口相連接，實現(xiàn)距離的測量和數(shù)據(jù)的輸入與輸出。其中主控芯片上的INT0作為與霍爾傳感器的信號輸入端口，它的工作原理是通過外部中斷來進行工作的，從而實現(xiàn)了對出租車周長的計數(shù)。工作原理是存儲車輪的周長，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)一周時，傳感器件就產(chǎn)生一個脈流電信號，同時根據(jù)霍爾傳感器的工作特性，當(dāng)元件處在磁場之中，輸出端的狀態(tài)為低電平狀態(tài)，從而保證霍爾傳感器進行正常的工作。每一次這種狀態(tài)就完成了一次的數(shù)據(jù)收集，從而生成一個信號。傳感器進行檢測，并且將檢測到的信號通過差分放大處理后通過霍爾信號傳送電路輸入到STC89C52單片機中，然后單片機通過霍爾信號傳送電路傳送的數(shù)據(jù)來進行計算脈沖數(shù)，從而轉(zhuǎn)化為里程計算，然后將結(jié)果傳送出來通過LED1602數(shù)碼顯示器顯示出來。3.3按鍵電路設(shè)計此次畢業(yè)設(shè)計的按鍵單元電路有3個功能按鍵，分別是電機開關(guān)，復(fù)位開關(guān)和模式切換開關(guān)。從而實現(xiàn)控制該系統(tǒng)的模式。該按鍵單元電路圖如圖3-3所示。圖3-3按鍵單元電路圖3.4顯示單元設(shè)計此次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的是出租車計價器，因此需要將數(shù)據(jù)進行顯示，在數(shù)據(jù)顯示的設(shè)計中所采用的的LCD1602顯示屏。主要原因是該顯示屏的特性決定的。主要方面在于有多個點陣組成，能夠清晰明了的顯示出字符。并且對于字符的顯示能力較為優(yōu)秀。本次設(shè)計對于信息的處理采用是LCD1602液晶顯示屏來顯示相關(guān)的參數(shù)。LCD1602液晶顯示的涵義可以從它的名字就知道是一種標(biāo)準的16引腳接口。第一引腳為電源引腳。第二引腳為負極引腳。第3引腳為液晶的顯示亮度調(diào)節(jié)引腳。我們通過連接電位器也就是滑動變阻器可以隨時調(diào)節(jié)當(dāng)前情況下想要的液晶亮度。D0到D7為液晶的雙向8位的數(shù)據(jù)端口。15和16是背燈電源。由于該液晶顯示屏是字符型的，所以該顯示屏可以分為2行顯示，每行可以顯示的字符數(shù)是固定的16個，因此該顯示器的特性是可以顯示字符但是無法顯示圖形。LCD1602顯示屏從字面上我們就可以知道，此顯示屏可以每行顯示16個字符，共有2行顯示。D0到D7連接單片機的PO到P7口。因為單片機P0到P7口需要上拉電阻，所以加一個4.7K的排組就可以了。其顯示單元示意圖如下圖所示。圖3-4顯示單元示意圖本章小結(jié)本章主要介紹出租車計價器的硬件電路設(shè)計，各個部分的電路已經(jīng)列出。眾所周知單片機的靈活性極大。其中硬件電路部分主要包括：CPU模塊，時鐘電路，掉電存儲電路，測距單元設(shè)計，按鍵電路設(shè)計，顯示單元設(shè)計。軟件設(shè)計在單片機系統(tǒng)的設(shè)計中占了很大的比重，本論文的軟件設(shè)計將在下一章中詳細介紹。第4章軟件程序設(shè)計此次畢業(yè)設(shè)計的軟件程序部分主要分為主控主程序、計時計費子程序和按鍵子程序三個模塊，每一個模塊所承載的功能在下面有較為詳細的介紹。4.1系統(tǒng)主程序在程序的主要模塊中，要承接對其他接口的芯片的初始化、以及出租車的起價和出租車等待時間計算的開始與截止，以及測距與計時兩種工作模式之間的轉(zhuǎn)換，并且在本次畢業(yè)設(shè)計中還需要設(shè)置寄存器以及進行各種寄存器的初始化等。在主程序運行過程中根據(jù)各個寄存器的指示，完成路程，時間和總費用轉(zhuǎn)換的操作。當(dāng)空車燈關(guān)閉的時候，程序開始啟動，進入計價模式中的路程模式，當(dāng)路程達到設(shè)置的距離，進入額外的路程計算，如果過程中有等待時間，進行中斷操作，然后進入等待計費功能，并且將結(jié)果存儲到價格寄存器中，然后當(dāng)目前的時間，等待時間和總費用通過顯示電路顯示到顯示屏上。當(dāng)乘客下車后重新把空車燈打開，從而整個出租車計價器系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)再一次啟動時，該系統(tǒng)會自動進行清零操作，并且初始化全部程序。在整個過程中如果出現(xiàn)斷電的情況，數(shù)據(jù)將會存儲到掉電寄存器中，不會影響正常的計算與顯示。其中在此對于畢業(yè)設(shè)計的主程序流程圖分析了該程序的4種工作模式，分別為：路程3km以內(nèi)/3km意外；時間是否超過等待時間所組成的四種不同的計費模式。通過該流程圖所展示出來的情況可以顯示出所有計費模式，通過這4種模式可以進行計費情況的全覆蓋，方便檢測程序是否出錯，方便檢測，也便于測試系統(tǒng)是否出錯，從而提高系統(tǒng)主程序的容錯率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用過程中也會方便出租車司機進行使用與乘客進行校對。主程序的流程圖如圖4-1所示。圖4-1程序流程圖4.2數(shù)據(jù)處理子程序每當(dāng)霍爾傳感器得到信號并且輸出一個脈沖時，主控設(shè)備STC89C52就會中斷一次，在寄存器中就會產(chǎn)生里程，等待時間和總金額的相應(yīng)變化。計費程序通過路程數(shù)分別進入不同的計算公式。如果里程大于3公里，則執(zhí)行公式：金額=（里程-3）*單價+8；否則，執(zhí)行公式：總金額=起步價。程序流程圖如圖4-2所示。開始開始計算里程計算里程里程＜里程＜3kmYN金額=單價*（里程-3）+8金額等于8元金額=單價*（里程-3）+8金額等于8元顯示金額顯示金額結(jié)束結(jié)束圖4-2數(shù)據(jù)處理程序流程圖4.3顯示子程序LCD1602液晶顯示屏上電后，首先進行初始化操作，屏幕清零，內(nèi)部存儲清空。之后和單片機進行雙向通信，單片機控制顯示屏亮度和顯示內(nèi)容，延時一定時間后，將檢測到超聲波距離顯示在液晶顯示屏上。單片機操控寫入引腳寫入要顯示內(nèi)容的命令。之后顯示屏執(zhí)行指令，將內(nèi)容顯示出來。開始開始返回初始化使能P0端口初始化端口寫命令寫數(shù)據(jù)顯示圖4-4顯示子程序流程圖本章小結(jié)本章介紹了在設(shè)計中使用的軟件程序。主要包括：主控主程序、計時計費子程序和按鍵子程序三個模塊。分模塊來進行說明更容易理解，也更容易調(diào)試，以及各部分程序流程圖能更清晰的觀察。第5章電路的安裝與調(diào)試本次畢業(yè)設(shè)計主要分為硬件和軟件兩個部分，所以在調(diào)試上也分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個方面，硬件的調(diào)試是關(guān)乎整個畢業(yè)設(shè)計的容貌，軟件設(shè)計則可以看做整個畢業(yè)設(shè)計的重要部分。5.1硬件電路的安裝與調(diào)試5.1.1硬件的焊接在硬件電路的安裝調(diào)試過程中，為了能夠快速有條理的進行。需要將大部分元件根據(jù)所設(shè)計的整機原理圖焊接到電路板上，電路板有方便觀察的作用，具體焊接的步驟如下：在焊接之前最主要的一點就是按照方式畫出一個合適合理并且節(jié)約空間布局合理的整機電路圖，在電路圖上應(yīng)該準確的表明元器件的型號以及位置。最好是在整機電路圖旁邊附上整個畢業(yè)設(shè)計應(yīng)該用到的元器件型號表，以方便對元器件進行購買以及防止同一類型不同型號的器件選擇錯誤，導(dǎo)致焊接出現(xiàn)更大的錯誤。接下來就是按照整機電路圖進行布局，不僅可以方便器件之間的焊接，提高成功率，同時在焊接過程中如果出現(xiàn)問題也可以方便檢查電子元器件之間的連線是否存在失誤，便于查找改正。在所用器件連線過程中合理的布局也會使思路更加清晰，在本次畢業(yè)設(shè)計中，布局要多次觀察，尋找最合適方案。在焊接元件器材的過程中應(yīng)遵循在電子實訓(xùn)課中老師所講到的一樣，焊接元器件要遵循從小到大的原則，先在電路板上插入較小的元器件，按照次序在插入較大的元器件，在所有元器件都插入電路板上以后，仔細檢查電路板的排布是否美觀合理，在美觀合理以后再依次從小到大焊接元器件。并且在焊接的過程中一定要仔細焊接確保不要漏焊并且保證焊點圓潤完整以及美觀。在連線的過程中盡量做到不跨接導(dǎo)線，以防止導(dǎo)線皮時間過長風(fēng)化，對于接口相近功能不同的口，最好用不同顏色的線來焊接，避免在焊接過程中由于疏忽導(dǎo)致時間增加，帶來不必要的麻煩。本次設(shè)計為了美觀，采用模塊化設(shè)計，將各個功能部件單獨焊接成模塊，然后各模塊與單片機進行通信，在組裝的過程中主要注意連線穩(wěn)固合理，并且在焊接完成后妥善保存認真檢查，避免出現(xiàn)問題。電路組裝完成，在通電之前一定要用萬用表蜂鳴檔對電源和地線兩端進行測試，防止短路，同時也要測量各連接電路，再一次檢查電路中器件是否有接反現(xiàn)象以及器件是否好用，器件有沒有出現(xiàn)問題，是否內(nèi)部損壞。在調(diào)試焊接過程前，最主要的一點就是要將元器件都插入電路板上以后使用萬能表來對各個元器件進行檢查，確定元器件沒有自身的損壞之后，再進行焊接，盡量減少損失。5.1.2硬件的上電測試電路焊接完畢要對各部分模塊進行基本的檢測，判斷電路是否焊接完成，是否有缺焊漏焊的地方以及有無元器件在焊接過程中發(fā)生損壞。單片機電路：將單片機燒寫一個簡單的電機驅(qū)動程序，電機接普通限流電阻，正極接電源，負極接單片機引腳，如果單片機正常工作，引腳輸出低電平電機就會進行轉(zhuǎn)動。經(jīng)過多次測試，電機轉(zhuǎn)動單片機正常工作。顯示電路：顯示電路是整個系統(tǒng)的重要組成部分，本次所使用的LCD，通電燒錄靜態(tài)顯示程序，屏幕不亮，通過萬用表進行檢測，證明電源供電正常，可能是LCD顯示屏出現(xiàn)問題，再更換LCD顯示屏后，調(diào)試過后重新燒錄，顯示屏可以正常工作?；魻杺鞲衅麟娐罚涸趩纹瑱C中燒錄程序后，檢測霍爾傳感器信號輸出端口外接一個霍爾信號發(fā)生器進行信號傳輸，經(jīng)實際檢測霍爾傳感器電路可以正常工作。5.2軟件程序的調(diào)試5.2.1程序編寫軟件介紹我們所編寫的程序直接給單片機，STC89C52單片機是無法進行識別的，歸根到底單片機也只能識別“0”和“1”這兩個數(shù)，讓單片機能按照我們的意圖使