单片机任务书

单片机系统课程设计单片机系统课 程 设 计成绩评定表设计课题 ： 出租车计价器设计 学院名称 ： 电气工程学院 专业班级 ： 自动F1203 学生姓名 ： 赵天洋 学 号 ： 201223910506 指导教师 ： 王黎 设计地点 ： 31-630 设计时间 ： 2014-12-292015-1-9 指导教师意见：成绩: 签名： 年 月 日 单片机系统课 程 设 计课程设计名称： 出租车计价器设计 专 业 班 级 ： 自动化F1203 学 生 姓 名 ： 赵天洋 学 号 ： 201223910506 指 导 教 师 ： 王黎 课程设计地点： 31-517 课程设计时间： 2014-12-292015-01-09 单片机系统 课程设计任务书学生姓名赵天洋专业班级自动F1203学号201223910506题 目出租车计价器设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师 王黎 主要内容（参数）利用89c51单片机设计一个出租车计价器，实现功能如下、计费功能费用的计算是按行驶里程收费。设起步价为5.00元。当里程3km时，每公里按1.3元计费 、显示功能1、显示行驶里程精确到1km 2、显示总费用精确到0.1元任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。主要参考资料1 张迎新单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）M北京：国防工业出版社，20042伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书3 阎石数字电路技术基础（第五版）北京：高等教育出版社，2006审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日 目 录1绪论11.1前言11.2设计的意义12总体方案设计22.1方案设计22.2方案选取33 硬件电路设计33.1 直流稳压电源电路设计33.2 单片机最小系统设计43.3 蜂鸣器电路53.4 键盘控制电路54 系统软件设计64.1 主程序软件设计64.2 中断服务程序设计75调试6总结5总结7参考文献：9附录10附录一 系统原理图10附录二 系统调试11附录三 程序代码12附录四 机器码17第1章 绪论1.1 前言出租汽车已经成为我国城市公共交通的重要组成部分和现代化城市必备的基础设施，成为人们工作、生活中不可缺少的交通工具。出租汽车服务行业和出租汽车计价器紧密相关，因为出租汽车必须安装出租汽车计价器才能投入营运。出租汽车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价，并直接显示车费值的计量器具。计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着我国国民经济的高速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。多年来国内普遍使用的计价器只具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有90%为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等地。1.2 设计的意义 在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关注。汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。2总体方案设计2.1方案设计方案一：采用数字电子技术，利用555定时芯片构成多谐振荡器，或采用外围的晶振电路作为时钟脉冲信号，采用计数芯片对脉冲尽心脉冲的计数和分频，最后通过译码电路对数据进行译码，将译码所得的数据送给数码管显示，一下是该方案的流程框图，方案一如图1-1所示：图1-1方案一 方案二：采用MCU技术，通过单片机作为主控器，利用数码管动态显示作为显示电路，用AT24CO2A做存储单元，采用A44E霍尔传感器模拟里程，采用独立键盘，以下是方案三的流程图STC89C51单片机调整切换独立键盘A44E霍尔传感器AT24C02A存储器数码管动态显示 图1.22.2方案选取通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能， 而且还可以方便的对系统进行升级， 所以我们采用后一种方案。3 硬件电路设计3.1单片机最小系统89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3.1 单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：（1） 有可供用户使用的大量I/O口线。（2） 内部存储器容量有限。（3） 应用系统开发具有特殊性。 图3.1单片机最小系统STC89C51的复位端是一个史密特触发输入，高电平有效。RST端若由低电平上升到高电平并持续2个周期，系统将实现一次复位操作。在复位电路中，按一下复位开关就使在RST端出现一段时间的高电平，外接11.0592M 晶振和两个30pF 电容组成系统的内部时钟电路。3.2 A44E霍尔传感器检测单元A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.518V），其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的IO 端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ。A44E 集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。在输入端输入电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点（即Bop）时，触发器输出高电压（相对于地电位），使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。A44E霍尔传感器原理如图3.2所示。图3.2 A44E霍尔传感器原理里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器检测到的脉冲信号，送到单片机产生中断，单片机再根据程序设定，计算出里程。其原理如图3.3所示。图3.3 A44E传感器测距示意图本系统选择了将A44E的脉冲输出口接到P3.3口外部中断1作为信号的输入端（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（设车轮的周长是1米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到1000次时，即1公里，单片机就控制将金额自动增加，如图3.4所示。图3.4 霍尔元件接线图3.3 存储单元存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的单价信息。AT24C02A是Ateml公司的1KB的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8 脚的DIP 封装，使用方便。AT24C02芯片引脚配置如图3.5所示。图3.5 AT24C02A引脚图具体电路图3.6所示：图3.6 存储单元电路原理图图中R2、R3 是上拉电阻，其作用是减少AT24C02A的静态功耗。由于AT24C02A的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（时钟脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机P2.3和P2.2口连接，进行传送数据。每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。3.4 键盘调整单元当单价等信息需要进行修改时，就要用到键盘进行修改。由于调节信息不多，故采用4个独立键盘即可，分别实现清零、切换、增大、减小和功能等作用。电路原理如图3.7所示。S1：接P1.0口，对上一次的计费进行清零，为下次载客准备S2：接P1.1口，实现白天和夜晚单价的切换；当功能键S4按下时，S2可对数据进行增大。S3：接P1.2口，当功能键S4按下时，S3可对数据进行减小。S4：接P1.3口，按1次，进入调整白天单价；按2次