单片机课程设计-对外部脉冲计数及出租车计费系统的设计1.doc

电气与信息工程学院湖南工业大学课程设计任务书 20142015学年第 1 学期 电气与信息工程 学院（系、部） 电子信息 专业 1203 班级课程名称： 单片机应用系统 设计题目： 对外部脉冲计数及出租车计费系统的设计 完成期限：自 2014 年 12 月 27 日至 2015 年 1 月 4 日共 2 周内容及任务1.1 外部脉冲自动计数，自动显示：（1）设计255计数器：0255计数，计满后自动清0，重新计数（在数码管中显示）。（2）设计50000计数器：050000计数，计满后自动清0，重新计数（在数码管中显示）。1.2 设计一个出租车计费系统：起步价为5元（2km以内），2km后，0.8元/0.5km;要求每500m刷新计费一次，在8位数码管中，前3位显示数码管显示里程数,后4位数码管显示价钱（角，元，十元，百元）1.3* 长短按键的设计（附加题）系统从000开始，一个按键若短按一下（0.5s以内），则个位数加1；如果长按2s不放，则个位数按步长0.2s快速进满后，十位数按步长0.5s加1；加到100则停止并长时间显示。注：要求首先采用PROTEUS完成单片机最小系统的硬件电路设计及仿真；程序仿真测试通过后，再下载到单片机板上进行硬件调试。进度安排起止日期工作内容2014. 12.27讲述设计内容及基本原理2014.12.27-2014.12.29进行系统的设计2014.12.30-2015.1.4进行系统的调试主要参考资料1 刘苗生、潘宗预.单片机测控系统设计.中国物质出版社，2006年2 周润景，张丽娜.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真M .北京航天航空大学出版社，2006指 导 教 师 （签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日单片机应用系统课程设计说明书起止日期：2014年12月27日至2015年1月4 日姓 名： 联想组 员：班 级：电子信息 1203班学 号：1240172成 绩： 指导老师： 电气与信息工程学院2015年 1 月 5 日一、设计任务：1.1 外部脉冲自动计数，自动显示1.1.1设计一个255计数器：0255计数，计满后自动清0，重新计数（在数码管中显示）。1.1.2设计一个50000计数器：050000计数，计满后自动清0，重新计数（在数码管中显示）。1.2 设计一个出租车计费系统 起步价为5元（2km以内），2km后，0.8元/0.5km;要求每500m刷新计费一次，在8位数码管中，前3位显示数码管显示里程数,后3位数码管显示价钱（角，元，十元，百元）注：要求首先采用PROTEUS完成单片机最小系统的硬件电路设计及仿真；程序仿真测试通过后，再下载到单片机实训板上执行。1.3长短按键的设计（附加题）系统从000开始，一个按键若短按一下（0.5s以内），则个位数加1；如果长按2s不放，则个位数按步长0.2s快速进满后，十位数按步长0.5s加1；加到100则停止并长时间显示。二、单片机最小系统硬件资源介绍 STC89C52RC单片机； 8位共阴极数码管； 段码驱动器74HC573； 4路独立式按键； ISP下载接口（In system program,在系统编程）； ISP下载线。1. STC89C52RCSTC89C52RC单片机8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；内带2K字节EEPROM存储空间；可直接使用串口下载；8K字节程序存储空间；256字节数据存储空间。（1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.（2）工作电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）（3）工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz；（4）用户应用程序空间为8K字节；（5）片上集成512字节RAM；（6）通用I/O口（32个），复位后为：P0/P1/P2/P3是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻，设计电路时需要注意这点。共3个16位定时/计数器，分别为T0，T1，T2。STC89C52引脚图如图1所示，其主要芯片功能如下所示。VCC：电源电压GND：接地P0口：P0口是一组8位双向I/O口。P0口即可作地址/数据总线使用，又可以作为通用的I/O口使用。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8准位双向I/O口，P1作为通用的I/O口使用。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8 位准双向I/O口 P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位准双向I/0口RST：复位输入程序储存允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号/VPP：外部访问允许XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端XTAL2：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输:出端图1 STC89C52引脚图2. 数码管显示电路显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我采用的是数码管显示电路。用八个共阴极数码管显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。共阴极数码管的码表为如表1所示。表1 共阴数码管码表01234567890x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态显示所使用的端口比较少，可以节省单片机的I/O口。LED数码管的显示原理：数码管有段选与位选两个使能端，由于采用共阴极数码管，要把数码管点亮，就必须给位选选通，至于显示什么数字，只需给段选输入数据即可。通过给52单片机P0口送入初始值，并用P0口来控制段选位，P2.6、P2.7口来控制位显来实现动态显示，来显示各灯所在状态的显示时间。在设计中，我们采用LED数码管动态显示，用P0口驱动显示。由于P0口的输出级时，数码管显示的亮度不够，根据以前学习的知识及学长们的经验，只需给P0口强势上拉10K排阻，经实验验证，P0口上拉10K排阻后，数码管显示较亮。电路图如图2所示。其中单片机P0口与数码管各引脚之间的连接关系分别为：P0.0-aP0.1-bP0.2-cP0.3-dP0.4-eP0.5-fP0.6-gP0.7-Dp图2 数码管显示电路其中a,b,c,d,e,f,g,Dp在数码管上的位置如图3所示。图3 数码管3. 74HC57374HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。芯片引脚如图4所示。图4 74HC573引脚图三、设计思路1、设计一个255计数器：0255计数，计满后自动清0，重新计数（在数码管中显示）。设计思路：255可用8位二进制数表示，故本设计可直接采用可以自动装载初值的计数器T1模式二进行计数。然后对TL1的内容进行相应的二进制-十进制转换：首先TL1的内容除以64H，所的商就是十进制的百位，然后用余数除以0AH，所得的商就是十进制数的十位，余数即相应的十进制的个位。接着将相应的十进制数进行译码，并在LED数码管上显示出来。每来一个脉冲其显示的结果加一，直加至255然后T1重新开始计数。流程图如图5所示。图5 255计数程序流程图2、设计一个50000计数器：050000计数，计满后自动清0，重新计数（在数码管中显示）。设计思路：通过外部中断循环次数判断实现计数。20H-24H分别存放个、十、百、千、万位。通过向每个内存单元自增一，判断每个数是否已经增至10，如果增至10立即转向十位，以此类推，但是由于是50000计数，所以在最后在万位到5的时候，我要限制其不再增至10，达到5便清零，最后便得到了结果所需。其中程序用了查表来实现数码管的显示。流程图如图6所示。图6 50000计数程序流程图3、设计一个出租车计费系统： 起步价为5元（2km以内），2km后，0.8元/0.5km;要求每500m刷新计费一次，在8位数码管中，前3位显示数码管显示里程数,后3位数码管显示价钱（角，元，十元，百元）设计思路：首先由按键控制的外部中断脉冲来模拟出租车车轮走过的里程，每按一次P3.3按键产生一个脉冲，1个脉冲当作100m。自动计费模块会按照不同的计费标准自动调节计费。计费标准设定模块包挂起步费、单位里程费、低速行驶等待时间设定部分。设定好的数值分别送到自动计费模块、计时模块和计程模块。按下电源开关后开始自动计费。统计模块统计的各项数据将通过LED显示模块，在最终界面上显示行驶路程和总费用。难点主要在于计费金额的显示，可将初值置为50，其中十位调用带点的字型码，即显示05.0，超过1个脉冲，里程加1，金额加8，由于十位是带有小数点，即可实现金额加0.8元。流程图如图7所示。图7 出租车计费系统程序流程图4、长短按键的设计（附加题）设计思路：所有的主要程序都在等待按键释放的时候进行。在没有长按功能时，由于使用的是定时器中断数码管扫描，所以等待释放所做的工作就是等待。我们利用等待的这个时间来做一些事情，判断长短按键并执行对应的动作。同时定义一个临时变量用于计数按键的时长，这里使用key_press_num，检测到这个数值大于200，也就是2s时，我们认为按键进入长按动作，此时进入长按键处理程序，首先清零计数变量，以待下次使用，再次检测按键是否按下，如果按下，执行长按程序，否则退出。此程序中长按键的动作是快速加减数值，没有这个按键的时候，按一次按键值加减一次，如果数值比较大，调节占用的时间会比较长，进入长按键后，可以快速对数值进行连加或者连减动作，并实时调用显示处理。流程图如图8所示。图8 长短按键的设计程序流程图四、设计内容1、0255数码管计数（1）程序清单显示子程序：DISPLAY: MOV A,TL1MOV B,#100DIV ABMOV BAI,AMOV A,BMOV B,#10DIV ABMOV SHI,AMOV GEE,B MOV DPTR,#TABMOV R0,#3MOV A,BAI ;输入百位MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.6NOPCLR P2.6MOV P0,#0DFHSETB P2.7NOP ACALL DELAY MOV P0,#0FFHCLR P2.7MOV A,SHI ;输入十位MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.6NOPCLR P2.6MOV P0,#0BFHSETB P2.7NOP ACALL DELAY MOV P0,#0FFHCLR P2.7MOV A,GEE ;输入个位MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.6NOPCLR P2.6MOV P0,#7FHSETB P2.7NOP ACALL DELAYMOV P0,#0FFHCLR P2.7 RET（2）PROTEUS仿真图图9 255计数器PROTEUS仿真图（3）调试结果图10 255计数器调试结果2、050000数码管计数（1）程序清单显示子程序和255计数器相差无几，这里只列出中断服务程序。中断服务程序：INTO: LCALL DELAY1PUSH ACCMOV A,WANCJNE A,#5,LOOP1MOV WAN,#0SJMP LOOP2 LOOP1: INC GEELOOP2: MOV A,GEECJNE A,#10,GOOMOV GEE,#0INC SHIMOV A,SHICJNE A,#10,GOOMOV SHI,#0INC BAIMOV A,BAICJNE A,#10,GOOMOV BAI,#0INC QIAMOV A,QIACJNE A,#10,GOOMOV QIA,#0INC WAN GOO: POP ACCRETI DELAY: MOV R3,#80 DJNZ R3,$RETDELAY1:MOV R1,#2LOOP4:MOV R0,#255LOOP3:NOPNOPDJNZ R0,LOOP3DJNZ R1,LOOP4RET（2）PROTEUS仿真图图11 50000计数器仿真图（3）调试结果图12 50000计数器调试结果3、出租车计费系统（1）程序清单延时子程序：void delay() for(j=0;j25;j+);显示子程序：void display() P2 = 0x01; /选定初始位for(i = 0; i 8; i+) P1 = (i = 1|i=6)?NumCounti&0x7f:NumCounti;delay(); /固定小数点位置P2 = 1; /位左移价格的算法程序：int Compute_Money(int Far) Money = (Far 2000)? 5:5+(Far - 2000)/500)+1)*0.8;return Money*10; /返回价格数 /思路：先返回10倍价格，再固定小数点value_Count(int Far)Get_money = Compute_Money(Far); /调用算法程序Count0 = Get_money%10; /价钱的小数位Count1 = Get_money%100/10; /价钱的个位Count2 = Get_money%1000/100; /价钱的十位Count3 = 0; /四五位不显示Count4 = 0; Count5 = Far%1000/100; /公里制小数位Count6 = Far%10000/1000; /公里制个位Count7 = Far%100000/10000; /公里制十位（2）PROTEUS仿真图图13 出租车计费系统仿真图（3）调试结果图14 出租车计费系统调试结果4、长短按键的设计（附加题）（1）程序清单位码：unsigned char code HEYAO_WeiMa=0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/之前调试一直出问题，找到最后才发现是这里位码出问题了；分别对应相应的数码管点亮。主函数：void main (void)unsigned char num=0,key_press_num; P35=0; /这是为了关闭开发板上的点阵实际应用去掉KEY_ADD=1; /按键输入端口电平置高KEY_DEC=1;Init_Timer0();while (1) /主循环if(!KEY_ADD) /如果检测到低电平，说明按键按下DelayMs(10); /延时去抖，一般10-20msif(!KEY_ADD) /再次确认按键是否按下，没有按下则退出while(!KEY_ADD)key_press_num+;DelayMs(10); /10x200=2000ms=2s if(key_press_num=200) /大约2skey_press_num=0; /如果达到长按键标准 /则进入长按键动作while(!KEY_ADD) /这里用于识别是否按/键还在按下，如果按/下执行相关动作，否则退出if(num100) /加操作num+;/即时把显示数据处理，如果去掉下面2/句处理信息，实际上看不到渐变效果，/而是看到跳变效果/用户可以自行屏蔽测试/分解显示信息，如要显示68，则68/10=6 68%10=8TempData0=HEYAO_DuanManum/100; TempData1=HEYAO_DuanManum%100/10;TempData2=HEYAO_DuanManum%100%10;DelayMs(50);/用于调节长按循环操作/的速度，可以自行调整此值以便达到最佳效果key_press_num=0;/防止累加造成错误识别if(num100) /加操作num+;/分解显示信息，如要显示68，则68/10=6 68%10=8 TempData0=HEYAO_DuanManum/100; TempData1=HEYAO_DuanManum%100/10;TempData2=HEYAO_DuanManum%100%10;/ Display(0,8); /显示全部8位/主循环中添加其他需要一直工作的程序（2）PROTEUS仿真