毕业设计（论文）-基于单片机的出租车计费系统的设计.docx

毕业论文（设计）内容介绍论文（设计）题 目基于单片机的出租车计费系统的设计选题时间2012.12.5完成时间2013.5.10论文（设计）字数8800关 键 词 AT89C51，液晶屏，掉电存储，霍尔传感器论文（设计）题目的来源、理论和实践意义：出租车因其方便、快捷已逐步成为人们生活中必不可少的代步工具，然而出租车计费系统的可靠性和准确性一直受到乘客们的普遍关心，计价器运营数据的管理是否方便则是出租车司机最关注的问题。因此，设计出一种即能准确计价又能方便司机操作的计价器尤为重要。随着电子技术的不断发展，单片机技术在生活中的各个领域已经得到了广泛的应用，它凭借着及软件与硬件相结合的方法彻底摆脱了纯硬件系统设计的复杂性，具有开发简单、性能稳定、成本低廉等优点。通过对出租车计价器的设计，我们不但可以充分利用自己所学的东西，把理论化为现实，加深对单片机和单片机软件开发的认识。更能够让我们学会在面对困难面前如何去应对。论文（设计）的主要内容及创新点： 本设计是以AT89C51单片机为核心设计的一款多功能出租车计价器,该计价器能实现按时间和里程综合计费，能显示时间、里程、车价等相关信息。系统采用A44E霍尔传感器通过对轮胎转数的计数，实现对出租车里程和速度的测量，最终得出计费信息并通过液晶屏显示。为了系统在掉电后能够保存出租车的价单信息，系统采用了AT24C02最为系统的存储芯片。除此之外还利用了DS1302作为系统的时钟芯片，为系统提供了一个准确的时间信息。本设计选用AT89C51单片机作为控制器，采用C语言作为单片机程序的开发语言，这就大大降低了编程时的错误，从而加快了系统的开发时间。系统采用A44E芯片作为里程和速度测量的芯片，AEE4的高灵敏度为系统提供了更加精确的里程和速度信息。除此之外系统可以自动转换白/夜间的计费方式，大大减少了人工干预从而使得操作计价器的操作方便简单。附：论文（设计）本人签名： 年 月 日目录摘要1Abstract1第一章 绪论2第二章 系统分析22.1 出租车计价器的功能要求22.1.1 出租车计价器的基本功能22.1.2 出租车计价器的设计参数22.2 出租车计价器的设计框图3第三章 硬件系统设计43.1 单片机最小系统设计43.1.1 系统主控芯片AT89C51简介43.1.2 电源电路的设计63.1.3 复位电路的设计73.1.4 晶振电路的设计73.2 测速电路的设计83.2.1 A44E霍尔传感器简介83.2.2 A44E速度测量的原理83.3 显示电路的设计93.3.1 LCD1602液晶显示屏简介93.3.2 LCD1602液晶显示的原理93.4 时钟电路的设计103.5 掉电存储电路的设计113.6 键盘电路的设计12第四章 软件系统设计124.1 AT24C02子程序设计124.1.1 AT24C02的写入过程124.1.2 AT24C02的读出过程134.2 LCD1602显示子程序的设计14384.2.1 LCD1602的写操作144.2.2 LCD1602的初始化154.3 时钟子程序的设计174.3.1 DS1302的控制字节174.3.2 DS1302的数据输入输出184.3.3 DS1302的寄存器294.4 测速子程序的设计204.5 计费子程序的设计214.6 按键处理子程序的设计21第五章 系统仿真22总结24参考文献25附录1 整体电路图26附录2 程序清单2740基于单片机的出租车计费系统的设计摘要：出租车因其方便、快捷已逐步成为人们生活中必不可少的代步工具，然而出租车计费系统的可靠性和准确性一直受到乘客们的普遍关心，计价器运营数据的管理是否方便则是出租车司机最关注的问题。因此，设计出一种即能准确计价又能方便司机操作的计价器尤为重要。本文介绍了一种以AT89C51单片机为核心设计的一款多功能出租车计价器,该计价器能实现按时间和里程综合计费，能显示时间、里程、车价等相关信息。系统采用A44E霍尔传感器通过对轮胎转数的计数，实现对出租车里程和速度的测量，最终得出计费信息并通过液晶屏显示。关键词：AT89C51；液晶屏；掉电存储；霍尔传感器中图分类号：TP393Abstract： A taxi because of its convenient ,quick and has gradually become essential in peoples life instead of walking tool, however, taxi billing system reliability and accuracy has been widespread concern by the passengers, the meter will it be convenient for operation data management the most concern is a taxi drive. Therefore, design an accurate valuation and can be convenient for driver operation of the meter is especially important. In this paper, a single-chip microcomputer AT89C51 as the core design of a multifunction mete taxi, the meter can be realized by time and integrated computation ca mileage, can display time, rang, price and related information. System uses A44E hall sensor based on the tie turn, counting the number of implementation of taxi mileage and speed measurement, finally concludes that the billing information and through the LCD display.Key words: AT89C51; LCD; Power off storage; hall sensor第一章 绪论出租车计价器是出租车营运收费的专用智能化仪表,随着电子技术的发展,出租车计价器技术也在不断进步和提高。我国的第一家生产计价器企业是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采用机械齿轮结构，只能完成简单的计程功能，可以说早期的计价器就是一个里程表。随着科学技术的发展，产生了第二代计价器。它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善。当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。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。现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。第二章 系统分析2.1 出租车计价器的功能要求 设计出租车计价器之前应首先了解出租车计价器的基本功能和设计参数。2.1.1 出租车计价器的基本功能本课题所设计的出租车计价器主要功能有：白间/夜间计费方式自动转换、时间输出、金额输出、里程输出、掉电存储等功能。当空车牌按下后，计价器开始工作，由路程传感器开始采集信号，然后传送到单片机，单片机进行信号的计算处理，并最终将计算结果通过液晶显示屏显示。2.1.2 出租车计价器的设计参数 1）显示参数四屏显示：同时显示时钟、里程、金额和等待时间。（1） 时钟显示：显示方式：“XX：XX：XX”，精确到1秒；（2） 里程显示：显示方式：“XXX”，单位为km，精确到1km；（3） 金额显示：显示方式：“XXXX.X”，单位为元，精确到0.1元；（4） 等待时间显示：显示方式：“XXX”，单位为分，精确到1分。2）计费参数费用的计算是按行驶里程收费。（1） 当里程3km时，按起步价7.5元计；（2） 当里程在3km6km之间时，1.5元/km（夜间1.7/km）；（3） 当里程6km时，2.2元/km（夜间2.5/km）；（4） 当时速0; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); 2） DS1302写程序void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0;4.3.3 DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表4-3。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。表4-3 DS1302日历、时间寄存器及其控制字从DS1302日历、时间寄存中读出时钟的程序如下。void DS1302_GetTime(SYSTEMTIME *Time)unsigned char ReadValue;ReadValue = Read1302(DS1302_SECOND);Time-Second = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Time-Minute = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time-Hour = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time-Day = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);Time-Week = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH);Time-Month = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR);Time-Year = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);4.4 测速子程序的设计 假设车轮的周长为1m，车轮每转1周A44E霍尔传感器的第3引脚就会产生一次电平变化，从而引起单片机外部中断0产生中断，通过对中断次数的计算就可以计算出汽车行驶的路程。如单片机中断次数为100次则汽车行驶的里程便为100m。有了里程的计算方法只需将里程除以对应的时间便可计算出速度。本设计每100次中断读取一次行驶时间，例如100次中断所需的时间为20秒这速度便为100/2=50m/s。出租车里程和速度计算流程图4.3如下。图4.3 里程和速度计算流程图4.5 计费子程序的设计计费子程序流程图如图4.4所示。流程图中TAXIPRICR.day3表示白间36公里内的每公里计费价格，TAXIPRICR.day6表示白间大于6公里后每公里的计费价格， TAXIPRICR.night3表示夜间36公里内的每公里计费价格，TAXIPRICR.day6表示夜间大于6公里后每公里的计费价格。图4.4 计费子程序流程图4.6 按键处理子程序的设计键盘采用查询的方式，放在主程序中，没有按键按下时，单片机循环主程序，一旦有按键按下，变转向响应的按键处理子程序，处理结束后返回主程序。出租车的各项收费价格应有出租车公司统一设定，司机不得自行更改。所以该计价器只设置时钟调整调整功能。按键处理子程序流程图如图4.5所示所示。图4.5 按键处理子程序流程图第五章 系统仿真在电子线路的设计中，如果一开始就匆匆的把硬件电路制作出来，在以后出现错误的时候我们很难去修改，不得不重新制板。而如果能够首先在计算机上进行模拟仿真来测试系统的可行性，这样就可以在研发过程中大大降低研发成本。Proteus ISIS就是这么一款优秀的用于单片机的仿真软件。Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件具有如下特点：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作9。5.1 Proteus ISIS工作界面Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图5.1所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口10。图5.1 Proteus ISIS的工作界面在Proteus的原件库中没有霍尔传感器A44E，为了进行仿真这里采用一个方波发生器作为替代，空车牌用一个开关进行代替。本次设计的仿真图如图5.2所示。图5.2 系统仿真图1） 载入程序双击绘图区中的单片机，打开如下窗口。在“Program File:” 选项中，添加程序编译后的hex文件。2） 启动仿真点击中左边第一个按键便可以启动系统。这样就可以观察程序或硬件在设计中是否出现问题。总结通过这次设计不仅学会了如何去查找相关资料，更重要的是通过查找资料和翻阅书籍学到了不少知识，扩大了知识面，提高了知识水平。经过单元设计和系统设计巩固了以前所学的专业知识，自己真正认识到理论联系实际的重要性，为以后的学习和工作提供了很多有价值的经验。通过这次设计不仅增强了自己的动脑能力和动手能力，也提高了我思考问题、分析问题、解决问题的能力，更重要的是学会用工程化的思想来解决问题。这在以前的学习过程中是不曾学到的。 这次设计是我认真认识到完整、严谨、科学分析问题、解决问题的思想是多么的重要，只有拥有了科学的态度才能设计出有用的产品。另外通过本次设计，是我认识到自己理论知识的应用能力有很大的欠缺，需要在以后的学习中进一步提高。参考文献：1胡汉才.单片机原理及其接口技术（第三版）M.清华大学出版社，2011.2戴佳, 陈斌, 苗龙. 51单片机应用系统开发典型实例M. 中国电力出版社，20053张金涛基于出租车计价器电路D.镇江技师学院硕士论文,2012.4余发山，王福忠. 单片机原理及应用技术M. 中国矿业大学出版社，2008.65李玉梅. 基于MCS-51系列单片机原理的应用设计M. 国防工业出版社，20066边春元, 李文涛, 江杰. C51单片机典型模块设计与应用M. 机械工业出版社，20087楼然苗，胡佳文，李光飞等.单片机实验与课程设计M. 浙江大学出版社，2010.108王素芹.基于单片机的出租车计价器的设计J.电子世界，2011(14):32-33.9PROTEUS软件简介EB/OL. /view/649754fd0242a8956bece4ba.html.10侯玉宝, 陈忠平, 李成群. 基于Proteus的51系列单片机设计与仿真M.电子工业出版社，2008附录1 整体电路图附录2 程序清单#include#includedelay.h#includelcd.h#includeds1302.h#include24c02.h#define START 0#define WAIT 10#define DAY3 20#define NIGHT3 30#define DAY6 40#define NIGHT6 50#define OIL 60#define UP 0xff#define DOWN 0x00#define second 1#define minute 2#define hour 3sbit key_tset = P25;sbit key_up = P26;sbit key_down = P27;sbit key_people = P10;sbit key_speed = P17;sbit test = P37;typedef struct int pstart; /起步价 int pwait; /等待费 int pday3; /白天3-6公里内价格 int pnight3; /夜间3-6公里内价格 int pday6; /白天6公里后价格 int pnight6; /夜间6公里后价格 int poil; TAXIPRICE;SYSTEMTIME CurrentTime; /时间TAXIPRICE CurrentPrice;/价格int counter_tset=0;/时间设置键按下的次数float velocity=0;/速度int distance=0;/路程int coast=0; / 费用int wait_time=0;/等待的时间int time_f;int time_l;int counter_int=0;int counter_tmp=0;int flag_tset=0;/时钟设置int flag=1; /主界面int flag_people=0; /有无乘客/- /1302调时函数/-void data_change(char data_name,char up_down) if (up_down) if(data_name=second)CurrentTime.Second+;if(CurrentTime.Second59)CurrentTime.Second=0; lcd_pos(6);lcd_wdat(CurrentTime.Second/10+0);lcd_wdat(CurrentTime.Second%10+0); if(data_name=minute)CurrentTime.Minute+;if(CurrentTime.Minute59)CurrentTime.Minute=0; lcd_pos(3);lcd_wdat(CurrentTime.Minute/10+0);lcd_wdat(CurrentTime.Minute%10+0); if(data_name=hour)CurrentTime.Hour+;if(CurrentTime.Hour23)CurrentTime.Hou