出租车计价器设计.doc

四川理工学院本科毕业（设计）论文出租车计价系统设计学 生： 学 号：专 业：电子信息工程班 级：2006.3指导教师： 二一 年 六 月41摘 要本论文设计一种基于订单片机控制的出租车计价器系统，该设计采用89S51单片机为主控器，以霍尔传感器测距，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息，输出采用段数码显示管。实现对出租车的多功能的计价设计。本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天，黑夜，中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。关键词：89S51，霍尔传感器，AT24C02，8段数码管ABSTRACTThe present paper designs one kind based on to subscribe the rental car mileage fare meter system which the monolithic integrated circuit controls,This design uses 89 S51 MCU-based controller, to Hall sensor location, and the taxi-pricing design and realization of the system used AT24C02 Power-down price and the time saved time and other information systems, output By paragraph 8 of the digital display. of the circuit design of the meter can not only achieve the basic pricing, but also based on the day, night, waiting for the half-way to regulate the price, but not accounted for in the time for the drivers but also as a clock Comrade convenience.Key words: 89S51, Hall sensor, AT24C02, LED目录摘 要IABSTRACTII第1章 引 言1第2章 方案论证32.1 设计任务32.1.1 基本设计内容32.1.2 拓展功能42.2 方案论证42.2.1 备选方案42.2.2 方案确定52.3 硬件电路器件选择52.3.1 单片机的选择52.3.2 传感器的选择62.3.3 显示器的选择6第3章 计价器硬件电路设计73.1 单片机控制电路73.1.1 AT89S51单片机介绍73.1.2 单片机的复位电路和时钟电路103.1.3 单片机最小系统113.2 AT24C02 掉电存储单元的设计113.3 里程计算、计价单元的设计133.4 数据显示单元设计173.5 键盘电路设计203.6 电源电路设计213.7 硬件总设计电路22第4章 计价器软件设计244.1 软件设计244.2 程序模块及其流程图244.2.1 主程序模块244.2.2 定时中断服务程序（中断1）264.2.3 里程计数中断服务程序（中断2）264.2.4 中途等待中断服务程序（中断3）274.2.5 显示子程序服务程序284.2.6 键盘服务程序284.2.7 计价流程图和单价时间调整流程图28第五章 出租车计价器的展望315.1系统硬件结构315.2功能特性31总结33参考文献34致谢35附录36附录一：源程序36附录二：原理图41第1章 引 言随着生活水平的提高，人们已不再满足于衣食住的享受，出行的舒适已受到越来越多人的关注。于是，出租车行业以低价高质的服务给人们带来了出行的享受。但是总存在着买卖纠纷困扰着行业的发展。而在出租车行业中解决这一矛盾的最好方法就是改良计价器。用更加精良的计价器来为乘客提供更加方便快捷的服务。我国在70年代开始出现出租车，但那时的计费系统大都是国外进口不但不够准确，价格还十分昂贵。随着改革开放日益深入，出租车行业的发展势头已十分突出，国内各机械厂家纷纷推出国产计价器。出租车计价器的功能从刚开始的只显示路程（需要司机自己定价，计算后四舍五入），到能够自主计费，以及现在的能够打发票和语音提示、按时间自主变动单价等功能。随着城市旅游业的发展，出租车行业已成为城市的窗口，象征着一个城市的文明程度。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的出租车行业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计价器的市场还是十分有潜力的。凡乘过出租车的人都知道，只要汽车开动，随着行驶里程的增加，就会看到汽车前面的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大，而当行驶到某一值时（如5KM）计费数字显示开始从起步价（如10元）增加。当出租车到达某地需要在那里等候时，司机只要按一下“计时”键，每等候一定时间，计费显示就增加一个该收的等候费用。汽车继续行驶时，停止计算等候费，继续增加里程计费。到达目的地，便可按显示的数字收费。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。采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试，对于模式的切换需要用到机械开关，机械开关时间久了会造成接触不良，功能不易实现。为此我们采用了单片机进行设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。第2章 方案论证2.1 设计任务2.1.1 基本设计内容（1） 不同情况具有不同的收费标准。l 白天l 晚上l 途中等待（2） 能进行手动修改单价（3） 具有数据的复位功能（4） IO 口分配的简易要求l 距离检测使用霍尔开关A44El 白天/晚上收费标准的转换开关l 数据的清零开关l 单价的调整（5） 数据输出l 单价输出2 位l 路程输出2 位l 总金额输出3 位（6） 按键l 启动计时开关l 数据复位（清零）l 白天/晚上转换2.1.2 拓展功能l 能够在掉电的情况下存储单价等数据l 能够显示当前的系统时间l 语音播报数据信息2.2 方案论证2.2.1 备选方案方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图21 所示。采用传感器件，输出脉冲信号，经过放大整形作为移位寄存器的脉冲，实现计价，但是考虑到这种电路过于简单，性能不够稳定，而且不能调节单价，也不能根据天气调节计费标准，电路不够实用。移位寄存器电路金额显示单价显示里程传感器电源电路及保护电路图2-1数字电路方案方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。其原理如图22所示。89S51单片机键盘电路AT24C02掉电存储电路里程计算单元总金额显示单价显示串口显示电路图2-2出租车计价系统原理框图2.2.2 方案确定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。2.3 硬件电路器件选择2.3.1 单片机的选择本设计采用单片机作为系统的主控制器件，由于系统没有其它的高标准要求，又考虑到本设计中程序部分，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的系统，可以选用带EPROM的单片机，由于应用程序不大，可以直接存储在片内存储器，这样电路也可以简化，INTER公司的8051和8751可以使用，这里选用ATMENL公司生产的AT89SXX系列单片机。AT89SXX系列与MSC-51相比有两大优势：第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二，提供了跟小尺寸的芯片，是整个硬件电路体积更小。此外价格低廉、性能比较稳定，具有8K*8ROM、256*8RAM、2个16位定时计数器、4个8位I/O口。这些配置能够很好的实现本设计测量和控制要求。最后我选择了AT89S51这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求，AT89S51内部带有8KB的程序存储器，基本上能够满足我们的需要。2.3.2 传感器的选择出租车计价器用传感器是出租车计价器的重要部件，传感器的准确性直接影响计价精度，是计价器日常修理中遇到最多的问题。它的功能是将转动的机械信号变成电脉冲信号，传输给计价器接口，根据输入端的脉冲数来计算出租车行驶的里程。出租车计价器使用的传感器可分为光电式，磁电式和干簧管式。光电式传感器体积较大，不易安装，已经没有使用了。这里主要介绍霍尔元件式传感器。霍尔传感器是目前出租车计价器所选配的主流传感器，可以检测转速，转数，霍尔传感器尺寸小，价格便宜，应用电路简单，性能可靠。在计价器配套使用广泛。霍尔元件是在半导体薄片的两端通过控制电流，并在薄片的垂直方向上施加磁场，且垂直于电流和磁场方向上将产生电压即称为霍尔电压，这一现象就是霍尔效应。根据霍尔效应制造的元件就是霍尔元件。今天霍尔元件，放大器，温度补偿电路及稳压电源做在一个芯片上，成为霍尔传感器，目前计价器用传感器均为开关型霍尔传感器。2.3.3 显示器的选择数据显示是出租车计价器的一项重要功能，是人机交换的重要组成部分，它可以将里程数据经过处理器后直接显示出来金额。数据显示部分可以有以下两种方案选择：一是LED数码管显示，二是LCD液晶显示。我们这里选择8段数码显示管。第3章 计价器硬件电路设计3.1 单片机控制电路3.1.1 AT89S51单片机介绍AT89S51兼容MCS51微控制器,4K字节FLASH存贮器支持在系统编程ISP 1000次擦写周期,128字节片内RAM,工作电压4.0V到5.5V,全静态时钟0 Hz 到33 MHz,三级程序加密,32个可编程IO口,2/3个16位定时/计数器,6/8个中断源,全双工UART,低功耗支持Idle和Power-down模式, Power_down模式支持中断唤醒, 看门狗定时器,双数据指针,上电复位标志。AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8位微处理器于单片芯片中，具有高性价比。图3-1 AT89S51单片机的引脚图。AT89S51芯片的40个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISKRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P0口 一组8位漏极开路型双向I/O口。也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P1口部分端口引脚及功能如表1所示。表3-1 P1口功能表P1口引脚特殊功能P1.5MOSI（用于ISP编程）P1.6MOSI（用于ISP编程）P1.7SCK（用于ISP编程）P2口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验期间，P2亦接收低8位地址。P3口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写“1”时，它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口。作输入端口使用时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2所示。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。表3-2 P3口功能表P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN/信号。EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压VPP。3.1.2 单片机的复位电路和时钟电路(1) 复位电路复位引脚RST：单片机的复位时靠外部电路实现的。在在震荡信号正常运行情况下，只要RST引脚保持两个机械周期以上时间的高电平，系统就能复位。本设计采用12MHz晶振，复位高电平的最小时间是t： t= 复位电路通常有两种基本形式，即上电复位和手动按键复位，本设计复位电路采用上电按键复位电路（两者结合），系统上电会自动复位，也可以在运行中手动按按钮开关复位，复位电路图如图3-2：图3-2 复位电路(2) 时钟电路MSC-51系列单片机的主频信号有两种产生方式，即内部方式和外部方式。本设计采用内部方式，时钟电路如图3-3，外接晶体振荡器及电容C1、C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中，内部震荡期产生自激震荡。本设计的晶振频率采用6MHz，电容C1、C2为30pf。图3-3 晶振电路3.1.3 单片机最小系统由单片机、复位电路、晶振电路等组成单片机的最小系统，如图3-4，即本设计的单片机控制电路原理图。图3-4 单片机控制电路原理图3.2 AT24C02 掉电存储单元的设计掉电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。AT24C02 是ATMEL 公司的2KB 字节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。其电路如图3-5示。图3-5 AT24C02 引脚图AT24C02芯片DIP封装，共有8个引脚，其中：A3A1: 器件地址选择。SDA：串行数据/地址。是一个开漏输出管脚，可与其他开漏输出或集电极开路输出进行线或。用于所用器件的发送或接收。SCL：串行时钟。用于产生器件所用数据发送或接收的时钟，是一个输入管脚。WP 写保护引脚，WP接VSS时，禁止写入高位地址，WP接VDD时，允许写入任何地址；VCC 电源端（+1.8V-6.0V工作电压）。GND 接地端图3-6掉电存储电路原理图图中R1、R2 是上拉电阻，其作用是减少AT24C02 的静态功耗，由于AT24C02 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（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。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。3.3 里程计算、计价单元的设计车轮转动里程检测电路提供了计程脉冲信号后，里程计数中断电路则根据该脉冲信号定时向微机系统发出计数中断请求信号，使系统根据一定的算法对里程数据进行计数计算。里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算,送给显示单元的。其原理如图3-7所示。 89S51 单片机 P3.2霍尔传感器小磁铁车轮图3-7传感器测距示意图霍尔器件是根据霍尔效应制成的磁电转换器件。霍尔效应原理 如图3.1.2所示。图中霍尔器件由半导体制成，在三维空间内，霍尔半导体平板在XOZ平面内，它与磁场方向垂直，磁场指向Y轴的方向，沿X轴方向通以电流I，由于运动的电荷与磁场的相互作用，结果在Z轴方向上产生了霍尔电势E，一般其值可达几十毫伏。在电场E的作用下，电流在矩形半导体在正面平行流过，如果没有磁场的瞬间，电子是均匀的，如果在半导体正面垂直加上磁场B，则半导体下侧方向上电子过剩而上侧方向电子不足，于是就产生了一个横向电场，这个电场就是霍尔电场。霍尔电场产生一定大小的静电力与洛伦兹力相平衡，使得半导体的电子仍能平行地沿正面向前运行并在半导体横面上形成一个电压，这个现象就是霍尔效应。 Uh=1/en*I*B/d=Rh*I*B/d式中 : Rh霍尔系数I通过霍尔器件的电流B加在霍尔器件上磁场磁力线密度d霍尔元件的厚度 有上式可知霍尔电压正比于电流强度和磁场强度，且与霍尔元件的形状有关。在电流强度恒定，霍尔元件的形状确定的条件下，霍尔电压正比于磁场强度。当所加磁场方向改变时，霍尔电压的符号也随之改变。图3-8 霍尔器件的结构原理图我们知道，霍尔效应传感器的基本工作电路有恒电压和恒电流工作两种模式。它们各有特点，应根据使用场合进行选择。恒电压工作时的性能比恒电流工作时的性能差。所以恒电压工作模式比较适合于精度要求不是很高的数字方面的应用。而恒电流工作模式适合于高精度测量的电路。由于精度要求不高,因此我们采用恒电压工作模式。 开关型霍尔传感器组成和原理图如图3-9、图3-10所示图3-9 A44E集成开关型霍尔传感器组成图3-10 A44E集成开关型霍尔传感器原理由于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I/O 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、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)、差分放大器、施密触发器和OC门输出 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耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原，当霍耳片处在磁场中时，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产生霍耳电势差Uh 输出，该Uh 信号经差分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(相对于电位)，使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为“开”。当施加磁场达到“释放点”(即BrP)时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，种状态为“关”。这样两次电压变换，使霍耳开关完成了一次开关动作。图3-11传感器电路图 我们选择了P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是1 米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数达到1000 次时，也就是1 公里，单片机就控制将金额自动的加增加，其计算公式：当前单价公里数=金额。3.4 数据显示单元设计由于设计要求有单价（2 位）、路程（2 位）、总金额（3 位）显示输出，加上我们另外扩展了时钟显示（包含时分秒的显示），采用LCD 液晶段码显示，在距离屏幕1 米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其对比度也不能够满足要求，因此我们采用6 位LED数码管的分屏显示，如图3-8 所示：时钟显示（图中显示为12 点0 分46 秒）总金额和单价显示（图中显示为总金额55.3元,每公里4.6 元）路程和单价显示（图中显示为总路程12 公里,当前单价4.6 元）单价调整显示（图中显示为右起白天单价4.6元/晚上7.8 /中途等待1.2 元）图3-12 采用6 位LED数码管的分屏显示数据的分屏的显示是通过按键S1 来实现切换的，如图3-13所示。在出租车不走的时候，按下S1，可以实现数据的分屏显示；车在行走的时候只有总金额和单价显示屏在显示，当到达目的地的时候，客户要求查看总的里程的时候，就可以按下S1 切换到里程和单价显示屏，供客户查询。显示电路的电路原理图如3-9所示。图 3-13 S1切换显示屏数码管时一种半导体发光器件，其基本单元时发光二极管。 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。驱动时将所有数码管的8个显示笔划为“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管 的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，通过单片机对位选通COM端电路的控制来觉得数码管显示的字形。 共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 （a）数码管引脚图 （b）共阴极 （c）共阳极图3-14 数码管结构图 3-15 显示器原理图3.5 键盘电路设计键盘是由若干个按键组成的，它是单片机最简单的输入设备。操作员通过键盘输入数据或指令，实现简单的人机对话。采用独立式按键，每个独立式按键独占一个I/O口线，每根I/O口线的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键接口电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，再按键较多时，I/O口线浪费较大，只能在按键不多时采用这种按键电路。在此电路中，按键输入都采用低电平有效，上拉电阻保证按键断开时，I/O口线有确定的高电平。电路共采用了四个按键，S1、S2、S3、S4，用来控制系统时间；总金额单价显示，里程单价显示，中途等待计价显示的切换。S1分屏显示切换按键，S2功能设定按键，S3：+/白天晚上切换按键，S4：/中途等待。图3-16 按键电路原理图3.6 电源电路设计电源模块设计在实际开发单片机应用系统中占有很重要的位置。由于很多实际应用系统工作环境比较复杂，所以电源设计就要很高的要求，既要稳定，又要很高的抗干扰能力。对于要求较高的系统通常电源选择比较可靠的专业厂家设计的稳压电源。由于12V电源电压由出租车上的电瓶提供，有一定的分散性，尤其当电瓶质量不好时，12V电源较低。而开关电源的适用范围较广，且驱动能力较强。因此，使用开关电源可有效防止因输入电压过低而产生的各种故障。由于计价器的工作环境比较差，它要求有抗震动；抗高低温；抗潮湿；抗电磁干扰等能力。特别是电源部分的干扰，如出租车启动时，发动机打火，电瓶充电等造成输入计价器的+12V电源不稳定。因此采用+12V的电瓶电源经过滤波和电源稳压管理芯片7805后得到+5V的稳定电压输出，保证整个系统能够正常工作。电源部分原理图如图3-17所示：图3-17 电源部分原理图3.7 硬件总设计电路整个电路以89S51为核心，用来控制的驱动的各个分支电路。当霍尔传感器检测到的信号，送到单片机，从单片机串口输出的信号先送到显示单元，用单片机驱动LED数码管显示，按键可以实现数据的分屏显示和计价等功能，以达到显示不同情况下数值的目的。当电源断开的时候，AT24C02储存当前设定的单价信息，R8、R10是上拉电阻是减少AT24C02的静态功耗。只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据地址）与单片机传送数据。电路共采用了 S1、S2、S3、S4、S5五个按键，来实现人为改动计价器的功能。图3-18 硬件总体图第4章 计价器软件设计4.1 软件设计该系统软件主要由主程序模块、定时中断服务程序、里程计数中断服务程序、中途等待中断服务程序、键盘服务程序、显示子程序服务程序等六大模块组成，因为汇编语言使用助记符、符号和数字等来表示指令程序的语言，容易理解和记忆，它与机器语言指令是一一对应的，所以我们使用汇编语言来写此程序4.2 程序模块及其流程图4.2.1 主程序模块在主程序模块中，需要完成对各参量和接口的初始化、出租车起价和单价的初始化以及中断、计算、循环等工作。另外，在主程序模块中还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器和价格寄存器，并对它们进行初始化。然后，主程序将根据各标志寄存器的内容，分别完成启动、清除、计程和计价等不同的操作。其程序流程如图所示中断1？中断2？返回数据缓冲单元显示显示并计算数据中断3？调用子程序3传感器有信号？传感器有信号？保存结果复位各操作寄存器初始化主程序开始控制芯片初始化时间单元初始化设置设置中断调用子程序1调用子程序2开中断YYY传感器有信号？YYYNNNNNN计算当前已行驶的公里数和累计价格并返回显示器显示图41主程序流程图当按下S1时，就启动计价，将根据里程寄存器中的内容计算和判断出行驶里程是否已超过起价公里数。若已超过，则根据里程值、每公里的单价数和起价数来计算出当前的累计价格，并将结果存于价格寄存器中，然后将时间和当前累计价格送显示电路显示出来。当到达目的地的时候，由于霍尔开关没有送来脉冲信号，就停止计价，显示当前所应该付的金额和对应的单价，到下次启动计价时，系统自动对显示清零，并重新进行 初始化过程。4.2.2 定时中断服务程序（中断1）在定时中断服务程序中，每100ms产生一次中断，当产生10次中断的时候，也就到了一秒，送数据到相应的显示缓冲单元，并调用显示子程序实时显示。其程序流程如图所示.开中断开始计数中断10次？返回数据缓冲单元调用显示子程序显示RETIYN图42中断1：定时中断流程图4.2.3 里程计数中断服务程序（中断2）每当霍尔传感器输出一个低电平信号就使单片机中断一次，当里程计数器对里程脉冲计满1000次时，就有程序将当前总额，使微机进入里程计数中断服务程序中。在该程序中，需要完成当前行驶里程数和总额的累加操作，并将结果存入里程和总额寄存器中。其流程图如下：YNNY中断入口开中断里程已超过起步价里数吗？有中断标志吗？计算当前已行驶的公里数和累计价格并返回显示器显示有传感器信号吗？显示当前的里程和总金额YN图43中断2：里程计数中断流程图4.2.4 中途等待中断服务程序（中断3）当在计数状态下霍尔开关没有输出信号，片内的T1 定时器便被启动，每当计时到达10分钟，就对当前金额加上中途等待的单价，以后每十分钟都自动加上中途等待的单价。当中途等待结束的时候，也就自动切换到正常的计价。开中断中途等待计时等待时间=10分钟吗？计算总金额加等待价有传感器信号吗？计算总金额加等待价RETIYYNN图44中断3：中途等待中断服务程序图4.2.5 显示子程序服务程序由于是分屏显示数据，所以就要用到4 个显示子程序，分别是：时分秒显示子程序（HMS_DIS）、金额单价显示子程序（CP_DIS）、路程单价显示子程序(DP_DIS)、单价调节子程序(PA_DIS)。4.2.6 键盘服务程序 键盘采用查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦右按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。4.2.7 计价流程图和单价时间调整流程图1）、计价流程图显示时间S1是否按下？S4按下？设定默认单价（白天）启动计价器有里程中断吗？到一公里？总路程加1总金额加相应单价传感有信号？停止计价和里程计数以晚上单价计价按下S4？设定中途等待单价S3按下？S3按下？显示路程和单价显示金额及单价传感有信号？NNNNNNNNYYYYYYYYN图45计价流程图2）、单价时间调整流程图按下S2?计价开始进入时间调整（默认先调时）按下S2?按下S1?进入分、秒调整按下S2?按下S1?返回进入单价调整（默认先调整白天单价）按下S2?按下S1?进入晚上单价调整按下S2?按下S1?进入中途等待单价调整按下S2?返回NNNNNNYNNNNNYYYYYYNN图46单价时间调整流程图流程图的程序放在附录一中。第五章 出租车计价器的展望5.1系统硬件结构新型计价器的系统硬件结构。整个系统由80C31及89c52两片单片机构成，89c52主要负责显示及打印功船。80c3l单片机扩展128K的EPROM以及16K的串行EEPR0M构成最小系统。采用串行EEPROM有利于节约单片机资源。以下分别介绍系统的各项功能特性。5.2功能特性 (1)计量功能系统的输入信号有两个，一个是空车牌信号。该信号接80C31的T0端，采用中断方式，在中断程序中判断出租车是否处于空车状态。另一个是传感器信号。传感器接在出租车软轴上。输出信号为脉冲方式。当车轮转动一圈时，发出一个脉冲。传感器信号接80c31的TI端，采用中断方式，在中断程序中计脉冲数并折合为里程。由于传感器采用机械接触方式控翻电路的通断以及光藕器件，因此可避免干扰信号的影响。(2)打印及显示功能打印及显示功能由单片机89C52完成。89C52具有8K的EPROM，256字节的ROM，32根UO线，一个全双工串口等。双CPU之同采用串行通讯方式，通讯协议为波特率96kHz，消错方式为累加和方式。打印机选用EPSON公司的M一150型号。打印出的发票包括车牌号、单价、起租金额、里程、等侯时间、车资等8项数据。通过发票便可实现对出租车的管理。显示部分采用16个LED数码管，利用89C52的PO0至P07口，P15至P17口，加上移位寄存器74HC595以及驱动芯片MC2803，避免了静态扫描所需硬件多，布线困难等问题。(3)语音功能语音功能主要用于语音报价：目前国内企业的广告意识增强，希望能通过计价器进行语音广告宣传。为降低计价器成本，节省单片机IO资源，语音功能的实现没有采用专用语音芯片，而是由4个权电阻构成。语音信号经AD采集处理后压缩成4位，存储在程序存储器中，由软件词用。程序存储器中可存储70K的语音数据，共60个汉语词汇。(4)昼夜单价自动转换功能出租车营运收费单价根据时间段的不同分为白天单价及夜间单价，昼夜单价的转换由日历时钟芯片DS12887完成。Ds12887内部具有非易失性时钟。在加价前只要对时钟单元进行判断便可取出相应单价。DS12887内部还具有128字节的WSRAM，它可作为单片机的外部扩展存储器保存营运数据，即使在掉电情况下也不会丢失。(5)防作弊功能该功能通过16K的EEPROM 24c16完成。计价器营运当中所需使用的一些常数，如：昼夜单价、等候时间、起租里程、起租金额等，通过设置程序设置在24C16中。24C16采用I2C总线与8oc31相连，8oc31的P16作为它的串行时钟线，P17作为它的串行数据线。由于保存在24C16中的数据是不能随意进行改动的，因此具有防作弊功能。总结由于使用的是单片机作为核心的控制元件，以及灵敏的霍尔开关型器件，是本出租车计价器具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。但是在我们设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如计价的金额位数有限，实际的里程可能会很远，会超出我们的显示范围。计价器的设计还不够人性化，比如加上语音的提示功能，可能会更有生命力。一次又一次的学习，探索，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写开题报告，查找资料，程序设计，到整理每一次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。当前的社会科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。参考文献1 俞云强. 自动检测与传感技术M. 南京：无锡职业技术学院，2007,2 陈杰,黄鸿. 传感器与检测技术M. 北京：高等教育出版社，20023 康华光.电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，20044 周常森. 电子电路计算机仿真技术M. 北京：山东科技出版社，20065 陆 坤. 电子设计技术M. 四川：电子科技大学出版社，2005 6 刘润华. 现代电子系统设计M. 北京：石油大学出版社，20067 邱关源.电路原理基础M. 北京：高等教育出版社，20078李广弟. 单片机基础M. 北京：北京航空航天大学出版社， 1999.9 王为青，邱文勋.51单片机应用开发案例精选M. 北京：人民邮电出版社，200710罗亚非.凌阳16位单片机应用基础M. 北京：北京航天航空大学出版社, 200311 李全利. 单片机原理及应用技术M. 北京：高等教育出版社，200712 李朝青. 单片机原理及接口技术M. 北京: 北京航空航天大学出版社, 200513雷思孝, 李伯成, 雷向莉. 单片机原理及实用技术凌阳16位单片机原理及应用M. 陕西：西安电子科技大学出版社, 200414 韩志军，沈晋源，王振波单片机应用系统设计M北京：机械工业出版社，200515 List P, Joch A, Lainema J, et al. Adaptive deblocking filterJ.IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, 2003,13(7):614-619.16 Sohnel O，Mullin J W.Interpretation of crystallization induction periodJ. J Colloid Interface Sci，2008，5（1）23-4317 徐争颖Protell 99 SE EDA技术及应用M北京：机械工业出版社，200518 Malvino A.P.Digital Computer ElectronicsM Paris:McGraw-Hill Publishing Co.1977:7致谢论文终于完成了，并未感到轻松。原因是自己第一次进行毕业论文的写作，在论文完成的过程中，遇到了不少的困难，在准备阶段及写作阶段，我阅读了大量的书籍，这些资料让我开阔视野，给我启迪在写作的过程中给与我参考、借鉴、引用其中的观点和材料。论文的完成标志着三年的大学时代即将结束，也意味着，新的生活又将开始了。有许许多多的舍不得，也有许许多多的感谢。出租车计价器系统的设计能全部完成，并按预期的效果进行计时、计费、计程；首先我要感谢的是我的指导老师。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！“师恩难忘，友谊长存!”本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此，我还要感谢在一起设计讨论的同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个又一个的困难和疑惑，直至本设计的顺利完成。 感谢你们给予我的帮助，向曾经帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。在本系统的设计过程和论文编写过程中，还有很多老师、同学和朋友都给予了我许多无私的帮助，尤其是我的导师陶雪容老师给我提出了很多宝贵的修改意见，在这里，我向这些无私帮助我的人表示衷心的感谢在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！附录附录一：源程序ORG 0000HZ8279 EQU 0FF82HD8279 EQU 0FF80HINII8279:MOV DPTR,#Z8279MOV A, #0D1HMOVX DPTR,AWAIT:OVX A, DPTRJB ACC.7, WAITMOV A,#00H MOVX DPTR,AMOV A,#2AHMOVX DPTR,AMOV A,#00HPUSH PSWPUSH DPHPUSH DPLPUSH ACC；8279初始化KK:MOV DPTR,