出租车计价器毕业论文设计.doc

长沙航空职业技术学院毕业论文电子电气工程系AT89S52设计出租车计价器 专业： 班级： 学生： 指导老师：出租车计价器摘要随着出租车行业的发展，出租车已经是城市交通的重要组成部分，从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发，具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。而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。而采用单片机进行的设计，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地实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。本电路以AT89S52单片机为中心、采用A44E 霍尔传感器测距，实现对出租车里程统计，并进行计价。采用看门狗电路MAX813L实现上电复位、手动复位和监视电压功能，时钟芯片DS1302在系统掉电的时保存单价、里程等信息和显示时间,采用LED显示并采用炜煌A6热敏打印机打印基本信息。本电路设计的计价器不但能实现计价功能，而且还能根据白天、黑夜自动调整计价模式，中途等待处理以及为避免一些作弊行为设计的防作弊功能。经检测本设计基本实现了设计要求的基本和发挥部分，同时还有一定的创新。关键字：计价器，AT89S52，掉电保存，打印，防作弊TaximeterAbstractAs the taxi industry, taxi is already an important component of urban traffic, from the strengthening of sector management and to reduce the driver and passengers proceeding disputes, with good performance of the meter of the taxi drivers and passengers is necessary for both The. The use of analog circuit and digital circuit design the whole circuit of the meter on a larger scale multi-use devices, resulting in high failure rate, it is difficult to debug. The use of microcontroller design, relatively powerful, with less hardware and appropriate software can be easily complement each other to achieve the design requirements, and flexibility, can be programmed by software to perform additional functionality.AT89S52 microcontroller circuit to the center of Hall sensor with A44E ranging achieve taxi mileage statistics, and for pricing. Achieved by the watchdog circuit MAX813L on reset, manual reset, and voltage monitoring functions, the system clock chip DS1302 power-down time stored in the unit price, mileage, wheels and other information and display the length of time, with LED display and use of A6 thermal Wei Huang printer to print basic information. The circuit design of the meter can not only realize pricing function, but also according to day and night modes automatically adjust pricing, halfway to wait for processing, and cheating in order to avoid some of the design of anti-cheat functions. The detection of this basic design to achieve the design requirements of the basic and play some, as well as some innovationsKey words：Meter, AT89S52, power-down save, print, anti-cheating目录一、方案设计 （一）主控电路的选择6 （二）掉电保护6 （三）显示设计7二、总体电路设计框图7三、单元电路设计8 （一）单片机AT89S52单片机的介绍8（二）里程计算、计价单元及作弊单元的设计10（三）掉电存储单元电路13 （四）打印模块设计14（五）电源模块设计14（六）按键电路15（七）显示电路16四、软件编程设计 （一）里程、计价单元软件设计17（二）存储、打印单元软件设计22（三）按键、显示单元软件设计28（四）主程序32五、附图总体电路设计图及模拟显示39六、总结42七、参考文献43一、方案设计（一）主控电路的选择方案一 ：采用数字电路控制。将传感器输出的脉冲信号，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。方案二 ： 采用单片机控制。利用单片机丰富的 I/O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。且价格便宜。综合考虑采用方案二比较好。（二）掉电保护方案一 ：采用AT24C02。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。方案二 ： DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟，它可以在很小电流的后备电源（2.5V5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下工作，利用DS1302的RAM就可以实现掉电保护，而且很直观容易的显示时间，可带来很多方便。所以选用方案二可以有更大的作用。（三）显示设计方案一 ：采用液晶显示器（LCD）显示。液晶屏功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图象，还可以自定义显示内容，显示内容也较丰富；方便操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占用系统IO口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。但价格较贵。方案二 ：采用LED数码管显示。数码管具有编程简单，夜间显示效果好，但只能显示有限的符号和数码字，而且显示内容有限。但能完成题目中的基本要求，如果还要增加具体功能的提示，则比较难实现。但是其价格很便宜根据上述分析选用方案二。二、总体电路框图AT89S52单片机显示电路键盘电路控制DS1302存储及时间显示里程计算及防作弊打印信息里程、单价、总金额、时间等显示 三、单元电路设计（一）单片机AT89S52单片机的介绍功能特性描述:AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。I/O口的描述P0：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。P1,P2,P3口：P1，P2,P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出TTL电流。其中P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。P2口在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。P3口也作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。P3端口引脚的第二功能：P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0) P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通)RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52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，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。（二）里程计算、计价单元及作弊单元的设计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1所示霍尔传感器车轮小磁铁P3.3AT89S52单片机 图1一、 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霍尔传感器原理如图2所示。 图2在霍尔电势发生器的两端加上电压VCC后，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，霍尔传感器的输出端输出低电平。当车轮转动一圈时小磁铁提供一个磁场，则霍尔传感器输出一次低电平完成一次数据采集。我们选择了P3.3 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0，车轮每转一圈，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。通过计算将脉冲增加体现在金额和里程上。二、作弊及防作弊电路如果没有前置的电路很容易人为的给单片机一个低电平，使计数增加，达到作弊的效果。当添加光电耦合器后，由光电耦合器控制传感器的电源，每检测到一个脉冲，在中断服务子程序里立即关闭传感器电源，正常情况因为传感器的输出关闭，输出应该变为高电平，这时马上再检测输入端的信号，如果此时输入变为高电平，说明当前检测到的脉冲确实是车轮滚动产生的，是真实的计数输入，累计加一。但如果检测到输入继续为低电平，只能说明有额外的低电平脉冲加载在传感器的输出端，是作弊，系统不进行累加，防止作弊。具体电路如图3所示。 图3（三）掉电存储单元电路当主电源低于10V时单片机就要采取掉电保护措施，我们采用看门狗电路MAX813L对电源电压进行监视，该芯片PFI的门限电压是125V，当电源电压为10V时分压结果使PFI引脚的电压等于125V，电源电压下降10V以下时V小于125V，则PFO就从高电平跳变到低电平，将PFO连接单片机的外部中断P3.2口，当PFO从高电平跳变到低电平时触发中断进行数据保护，数据保护采用的是时钟芯片DS1302，该芯片内部有32个寄存器可以对数据进行读和写以及时钟的设置，所以当掉电时将数据写入DS1302，重新上电后在从该芯片中读取数据，这样就完成了掉电保护功能。如下图所示因为MAX813L的RESET引脚可以对复位门限电压4.65V进行监测，当电源电压超过复位门限电压465V，RESET端输出200MS的复位信号，所以将该引脚与单片机的复位端相接就能实现系统上电复位功能，另外在MR端接上一个开关，当按下开关时RESET输出复位脉冲，实现手动复位。具体电路如下图所示。 （四）打印模块设计打印采用炜煌A6热敏微型打印机。该系列打印机外形小巧，同时兼有RS232和TTL电平输出，我们直接选择TTL电平和串口打印机，这样与单片机连接电路简单，程序也不复杂具体电路如图6所示。 图6（五）电源模块设计由于出租车提供的电源是12V的直流电源，所以我们要设计一个DC-DC转换模块给系统电路提供一个5V电源，开关电源控制芯片采用MC34063，MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器，输出电压V0= 1.25 (1 + RB/RA)，RB、RA为反馈电阻。本电路中外接打印机驱动电流为3A所以要对MC34063进行扩流，除外接典型原件外再加上BU508A-NPN型大功率三极管构成降压式变换器输出5V-3A，为防止电源反接在输入端添加一个保护二极管。电路如图7所示。（六）按键电路按键设计了一个功能键，能够选择时，分，单价，配合上调和下调，对时间，单价调整。设一个“计价”键，当乘客上车后，出租车开始计价，设一个“清零”键，乘客下车后，里程，总价清零，设一个“打印”键，当乘客到站付钱后，打印基本收费信息。共六个按键。各键盘设置的功能如图8所示：图8键盘功能示意图按下对应按键时调用对应的程序执行功能，其中计价按键含一个有乘客指示灯，清零按键还包含一个空车指示灯进行辅助显示。（七）显示电路显示采用LED数码管，LED显示效果好，能显示基本的数字信息，且程序简单。LED显示器与单片机的接口一般有静态显示和动态显示两种方式。LED采用静态显示与单片机接口时，共阴极或共阳极点连接在一起接地或高电平。静态显示器接口电路，在位数较多时，电路比较复杂，需要的接口芯片较多，成本也较高。动态LED显示接口由于各个数码管共用同一个段码输出口，分时轮流通电的，从而大大简化了硬件线路，降低了成本。此次设计用动态显示位选用74LS138驱动，138输出低电平，所以选用共阴极数码管。LED显示器中每个发光二极管要通过5毫安-20毫安的电流才能达到正常亮度。在本设计中，LED的主要功能就是把北京时间和乘客坐出租车的单价、路程和费用显示出来，给乘客带来方便。电路如下图9所示。图9四、软件编程设计 （一）里程、计价单元软件设计里程用单片机的外部中断1的中断功能计算里程，总价等于里程乘以价格。（二）时间、存储、打印单元软件设计（三）按键、显示单元软件设计附图1： 总电路图总电路图1总电路图2附图2无乘客时，空车指示绿灯亮，单价根据白天价格为3元，且显示时间。附图2附图3 有乘客时，计价灯红灯亮，显示路程，总价，时间，未超过2公