基于单片机出租车计费器的设计

石家庄邮电职业技术学院毕业设计基于单片机的出租车计费器的设计2012届电信工程系专业移动通信技术班级电090412学号姓名指导教师完成日期2011年12月25日石家庄邮电职业技术学院毕业设计任务书姓名学号专业移动通信技术班级电090412毕业设计题目基于单片机的出租车计费器的设计指导教师姓名职称或职务讲师工程师工作单位一、设计内容利用C语言编写单片机控制程序，实现出租车计费器的功能。制作相应的硬件电路模拟出租车计费和显示的过程。二、基本要求1利用传感器对车轮转的圈数进行计数，并将计数值传送给单片机，单片机将脉冲数成公换算里数。2进行单片机程序设计，实现计费功能，计费标准为按行驶里程计费，起步价为1000元，并在车行5KM后按标准单价计费，单价白天夜晚有所不同，夜晚当行驶超过一定距离时，每公里加收50车费，车停止不计费。（3）有显示功能，能够显示当前车费值、当前已经行驶公里数。三、重点研究内容车轮计数，信息显示四、主要设计方法1采取合适的方式对车轮转的圈数进行计数2熟悉显示技术，可采用LCD或者数码管来显示车费值和公里数3掌握使用C语言编写单片机程序的规则和方法和调试技术。主要参考文献、资料1罗亚非,凌阳16位单片机应用基础M,北京北京航空航天大学出版社,2003年2凌阳科技,凌阳16位单片机开发实例,北京北京航空航天大学出版社,2006年6月3汪敏,凌阳16位单片机实验与实践,北京北京航空航天大学出版社,2007年8月4余永权,汪明慧,黄英,单片机在控制系统中的应用,北京电子工业出版社,2003年9月计划进度1、2011年10月8日2011年10月31日资料搜集；进行系统设计2、2011年11月1日2011年12月10日硬件设计，软件设计；系统联合调试3、2011年12月11日2011年12月20日撰写初稿4、2011年12月21日2011年12月25日修改，定稿打印。指导教师签字年月日注本表由指导教师填写，一式两份，一份交系留存，一份发给学生。石家庄邮电职业技术学院毕业设计评定书姓名班级电090412学号专业移动通信技术毕业设计题目基于单片机的出租车计费器的设计指导教师评语指导教师建议成绩（60）指导教师签字年月日答辩小组建议成绩（40）组长签字年月日答辩委员会最后审定成绩主任签字年月日备注摘要随着生活水平的提高，人们已不再满足衣食住行的享受，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。基于单片机系统设计的出租车计费器是以单片机作为核心的控制元件，采用灵敏的霍尔开关型器件，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，使其具有很高的智能化水平。在本次设计中硬件设计主电路以AT89S51单片机为核心控制元件，附加灵敏的A44E霍尔传感器测距，实现对出租车计费，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价等信息，输出采用LCD1602液晶显示屏，显示行驶总里程和总金额。本电路设计的计费器主要功能有数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计价、单价输出及调整、路程输出、实现在系统掉电的时候保存单价等功能。本电路设计的计费器不但能实现基本的计价，而且还能根据白天、黑夜来调节单价，为司机同志提供方便。I目录1概述111课题研究背景112课题研究意义113课题主要研究内容12总体设计方案的论证与比较221总体设计方案的论证与比较222里程计算设计方案论证与比较323设计总框图43硬件设计431硬件设计概述432AT89S51介绍4321AT89S51主要性能特点5322AT89S51的引脚功能说明533里程计算设计6331霍尔传感器简介6332里程计算、计价单元的设计7333里程计量功能834显示原理8341字符液晶1602液晶显示器各种图形的显示原理8342字符型液晶1602主要技术参数9343接口信号说明9344基本操作时序103451602LCD的RAM地址映射及标准字库表1035AT24C02掉电存储单元的设计1236按键单元的设计13361独立式键盘的接口电路13362按键单元的设计14363按键的功能14II37复位电路设计1438振荡时钟电路154系统软件设计1641系统总体程序设计1642系统各分部程序设计17421调价子程序设计17422计费子程序设计17423里程计数中断服务程序17424显示子程序设计175系统软件调试1951里程计价测试1952掉电存储测试206总结20参考文献21致谢2211概述11课题研究背景我们知道，只要乘坐的出租车启动，随着行驶里程的增加，就会看到司机旁边的计费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计费数字显示开始从起步价增加。当乘客到站时，按下停止按键，计费数字显示总里程和总金额，它可以很直观的反映用户使用情况。现在各大中城市出租车行业都已普及自动计费器，所以计费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，计费器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计费器的市场还是十分有潜力的。12课题研究意义出租车计费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。具有良好性能的计费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。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。因此，汽车计费器的研究也是十分有应用价值的。毕业设计是将理论与实践相结合的教学环节，通过综合运用教材及其他资料，使所学知识得到进一步加深和扩展。同时还培养设计能力和解决实际问题能力，进行基本技能的训练。13课题主要研究内容利用AT89S51单片机，设计简单的出租车计费器。在出租车计费器的总体设计中，其中硬件设备中主要的外围功能电路有按键控制电路，掉电保护电路，时钟电路，复位电路，LCD1602液晶显示电路，霍尔传感器部分等。软件设计中主要有显示子程序，计费子程序，调价子程序，里程计数中断服务程序等。通过对以上各功能的设计，制作出的出租车计费器应具有以下功能上电时液晶显示屏初始化显示为零，通过按下启动按键来开始计价，液晶显示屏开始显示起步价和起步金额；在行走的过程中，液晶显示屏开始显示所走里程和所应付的金额，并逐渐增加；按下停止按键，停止计价，液晶显示屏显示所走总里程和用户所需总2金额，按下清零按键，液晶显示屏显示零，以备下次计价。（1）里程计算利用霍尔传感器A44E测距，单片机对霍尔传感器输出的脉冲进行计数，并将脉冲数转换成相应公里数，从而实现测距。白天费用的计算是按行驶里程收费。设起步价为1000元。当里程5公里时，每公里按160元计费；车停止不计费；夜晚当里程5公里且10公里时，每公里加收50的车费即270元；车停止不计费；（2）显示功能利用LCD1602液晶显示屏显示，在计费开始时，显示单价和起步价，随着里程的增加，显示总路程和总费用。显示行驶里程用五位数字显示，显示方式为“XXXXX”,单位为公里。计程范围099公里，精确到0001公里。显示单价用四位数字显示，显示方式为“XXXX”,单位为元。计价范围099元，精确到001元。显示总费用用五位数字显示，显示方式为“XXXXX”,单位为元。计价范围099999元，精确到001元。2总体设计方案的论证与比较21总体设计方案的论证与比较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，电路不够实用。其原理方框图如图21所示。3图21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，实现基本的里程计费功能和价格调节。其原理方框图如图22所示。图22总体设计思路框图采用模拟电路和数字电路设计的计费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。通过比较以上两种方案，单片机有较大的活动空间，利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，不但能实现基本的里程计费功能和价格调节，而且能在很大的程度上扩展功能，还可以方便的对系统进行升级。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。22里程计算设计方案论证与比较方案一采用霍尔线性器件，将转速转变为电压信号提供给单片机，从而达到计算里程的目的。里程传感器移位寄存器单价显示金额显示电源电路及保护电路键盘控制AT24C02掉电存储里程计算单元AT89S51单片机总金额显示总里程显示4方案二采用霍尔开关器件中的霍尔传感器A44E，按出租车车轮转速的高低，每转发出相应数目的脉冲信号。通过比较以上两种设计方案，方案一虽然运行可靠，但体积大，精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A/D转换后读入计算机，针对于出租车计价器而言较为烦琐，不适用。因此我们采用方案二。23设计总框图本次设计我们利用单片机AT89S51芯片作为设计的核心，利用霍尔传感器测距，实现对出租车计费统计，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价等信息，显示采用LCD1602液晶显示屏，显示单价、总金额、总路程。总体设计框图如图23所示。图23总体设计框图3硬件设计31硬件设计概述AT89S51是一款非常适合单片机初学者学习的机型，它完全兼容传统的8051，8031的指令系统和引脚，而且是当今较为流行的，综合考虑，本次设计的核心采用AT89S51型单片机；在里程测速方面，霍尔元件体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，因此我们采用霍尔传感器A44E；在显示方面，采用LCD1602液晶显示屏显示；在其他方面，我们运用到了AT24C02掉电存储单元以及四个控制按键。键盘控制AT24C02掉电存储里程传感器串口显示驱动电路锁存器总金额显示总路程显示AT89S51单片机532AT89S51介绍AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，兼容标准MCS51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFLASH存储单元。321AT89S51主要性能特点（1）4KBYTESFLASH片内程序存储器；（2）128BYTES的随机存取数据存储器（RAM）；（3）32个外部双向输入/输出（I/O）口；（4）5个中断优先级、2层中断嵌套中断；（5）6个中断源；（6）2个16位可编程定时器/计数器；（7）2个全双工串行通信口；（8）看门狗（WDT）电路；（9）片内振荡器和时钟电路；（10）与MCS51兼容；（11）全静态工作0HZ33MHZ；（12）三级程序存储器保密锁定；（13）可编程串行通道；（14）低功耗的闲置和掉电模式。322AT89S51的引脚功能说明AT89S51有40个引脚，与MCS51系列单片机引脚完全兼容。如图31所示。其各自引脚功能如下（1）VCC电源电压输入端。（2）GND地。（3）P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O接口，也即地址/数据总线复用口。每脚可吸收8TTL门电流。（4）P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。6（5）P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流。（6）P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。（7）I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口才真正地把外部的数据读入到内部总线。89S51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。（8）RST复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。（9）ALE/PROG地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。（10）PSEN外部程序存储器的选通信号，低电平有效。（11）EA/VPP外部程序存储器访问允许。（12）XTAL1片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。（13）XTAL2片内振荡器反相放大器的输出端。PROG图31AT89S51的引脚结构33里程计算设计本次设计里程计算采用霍尔传感器A44E，时下已得到了广泛的应用。7331霍尔传感器简介霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。按照霍尔器件的功能可将它们分为霍尔线性器件和霍尔开关器件。霍尔线性器件的精度高、线性度好、输出模拟量；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达M级）、输出数字量。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55150。332里程计算、计价单元的设计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32所示。图32传感器测距原理示意图由于A44E属于开关型的霍尔器件，其工作电压为4518V，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。A44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、施密特触发器和OC门输出五个基本部分组成。其集成霍耳开关外形及接线如图33所示。8图33集成霍耳开关外形及接线在输入端输入电压VCC，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，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会产生霍耳电势差输出，该电势差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，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电压，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，使霍耳开关完成了一次开关动作。333里程计量功能（1）单片机对传感器输出脉冲进行计数，并将脉冲数换算成公里数；我们选择了P32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）。（2）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，对脉冲计数，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增加，其计算公式当前单价公里数金额（31）34显示原理利用LCD1602液晶显示屏显示，此液晶显示屏使用方便，操作简单。341字符液晶1602液晶显示器各种图形的显示原理（1）线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的6字节的内容决定，当（000H）FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）FFH，（001H）00H，（002H）00H，（00EH）00H，（00FH）00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示9的基本原理。（2）字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。（3）汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。342字符型液晶1602主要技术参数表31字符型液晶1602主要技术参数显示容量162个字符芯片工作电压4555V工作电流20MA50V模块最佳工作电压50V字符尺寸295435（WH）MM343接口信号说明（1）VDD电源正极，4555V，通常使用5V电压（2）VLLCD对比度调节端，电压调节范围为05V。接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地；（3）RSMCU写入数据或者指令选择端。MCU要写入指令时，使RS为低电平；MCU要写入数据时，使RS为高电平；（4）R/W读写控制端。R/W为高电平，读取数据；R/W为低电平，写入数据；（5）ELCD模块使能信号控制端。写数据时，需要下降沿触发模块。10（6）D0D78位数据总线，三态双向。如果MCU的I/O口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线D4D7接口传送数据。本充电器就是采用4位数据传送方式；（7）BLALED背光正极。需要背光时，BLA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50MA左右；（8）BLKLED背光地端。图34AT89S51与LCD1602的连接P01P023P045P067P20139876543212DB01DB23DB45DB67R/WS789101231454P23BLKGNDVBLAVCL10K5VE616351VS2VD5VAT89S51LC1625V1K8EA5V11344基本操作时序A读状态输入RSL,RWH,EH输出D0D7状态字B写指令输入RSL,RWL,D0D7指令码输出无E高脉冲C读数据输入RSH,RWL,EH输出D0D7数据D写数据输入RSH,RWL,D0D7数据输出无E高脉冲3451602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图35是1602的内部显示地址。图351602的内部显示地址（1）状态字说明如表所示表32状态字说明（A）STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1STA0D0表33状态字说明（B）STA06当前数据地址指针的数值STA7读写操作使能1禁止0允许注对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0（2）显示模式设置如表34所示表34显示模式设置指令码功能00111000设置162显示，57点阵，8位数据接口12（3）显示开关及光标设置如表35所示表35显示开关及光标设置指令码功能00001DCBD1开显示；D0关显示C1显示光标；C0不显示光标B1光标闪烁；B0光标不显示000001NSN1当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一；N0当读或写一个字后地址指针减一，且光标减一；S1当写一个字符后，整屏显示左移N1或右移（N0）,以得到光标不移动而屏幕移动的效果；S0当写一个字符，整屏显示不移动（4）数据控制控制器内部没有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问内部的全部80字节RAM。数据指针设置如表36,37所示表36数据指针设置（A）指令码功能01H显示清屏1数据指针清零2所有显示清零02H显示回车1数据指针清零表37数据指针设置（B）指令码功能80H地址码（027H,4067H）设置数据地址指针35AT24C02掉电存储单元的设计（1）AT24C02简介AT24C02芯片引脚配置如图36所示。（2）引脚功能介绍图36引脚图13A0（引脚1）器件地址的A0位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,R/W。A1（引脚2）器件地址的A1位。A2（引脚3）器件地址的A2位。GND（引脚4）地线。SDA（引脚5）数据总线引脚。SCL（引脚6）时钟总线引脚。WP（引脚7）测试引脚,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（引脚8）电源线引脚。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25V，额定电流为1MA，静态电流10UA55V，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，使用方便。图中R8、R10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。其电路如图37所示。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。图37掉电存储电路原理图1436按键单元的设计在单片机应用系统中，常用键盘作为输入设备，通过它将数据、内存地址、命令及指令等输入到系统中，来实现简单的人机通信。361独立式键盘的接口电路独立式键盘的接口电路在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息。这时，可将每个按键直接接在一根I/O接口线上。如图38所示。图38独立式键盘电路每个独立按键单独占有一根I/O接口线，每根I/O接口线的工作状态不会影响到其他I/O接口线。这种按键接口电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O线，I/O接口线浪费较大。故只在按键数量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。上拉电阻保证了按键断开时，I/O接口线有确定的高电平。当I/O接口内部有上拉电阻时，外电路可以不配置上拉电阻。362按键单元的设计电路共采用了四个按键，S1、S2、S3、S4，其功能分别是S1启动/停止按键，S2白天/晚上切换按键，S3功能设定按键，S4清零按键。其电路连接如图39所示。图39按键连接图15363按键的功能（1）S1按键的功能按键控制电路中，单片机的P10管脚接启动/停止按键，通过软件编程，当按下按键计数器开始工作，开始计价。当弹起按键时，计数器停止工作，停止计价，启动/停止按键带自锁功能。此时，液晶显示屏上显示（总路程、总费用）；按下启动按键，开关处于导通状态，这时给P10送低电平信号，这时TR01,计数器开始工作，调用计价子程序开始计价。（2）S2按键的功能切换白天和晚上的价格。当液晶显示屏初始化后，第一次按下S2键，显示白天价格；再一次按下，显示晚上的价格。（3）S3按键的功能在初始化液晶显示屏下（即车不计费时）按下S3键则进行单价调整（默认为调整白天单价），当接着按下S3键时，则进行晚上单价调整。（4）S4按键的功能清零按键接单片机的P13管脚，按下清零按键，P13为低电平，用于将显示数据清零，在程序中给各位赋0代码，以达到清零的目的，方便下次计价。37复位电路设计复位操作有两种基本形式一种是上电复位，另一种是按键复位。按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位电路图如图310所示。16图310复位电路38振荡时钟电路51系列单片机的内部已经都配置了一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，只要将这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器接在一起，就可以构成自激振荡器，为单片机提供频率稳定的振荡信号。如图311所示图311时钟电路本设计中振荡电路使用的是12MHZ的无源晶振，外接两个电容进行匹配，使其能够起振。在允许范围内，这两个电容的取值越低越好，其值偏大虽有利于振荡器的稳定，但是会增加起振时间。本设计中选用30PF的电容。单片机的工作频率是有范围的，一般情况下都是选用12MHZ的晶振，频率过高的话会造成单片机无法稳定运行。4系统软件设计41系统总体程序设计本设计中，软件设计采用模块化操作，利用各个模块之间的相互联系，在设计中采用主程序调用各个子程序的方法，使程序通俗易懂，我们设计了整体程序流程图。在MAIN函数编写开始，要进行初始化，包括对系统初始化和对存储器初始化，要对硬件设备进行初始化，并使硬件处于就绪状态。通过判断是否计费，调价，清零等状态，来分别调用不同的子程序，使程序在设计之前，就有了很强的逻辑关系。这些对应于硬件就是通过按下各个控制开关，来分别进行不同的动作，最后显示屏根据输入的信息，来显示不同的数据信息，这就达到了软件控制硬件，同时输入信息控制输出信息的目的。整个程序的流程图如下17图41整个程序流程图从上图中我们得出整个程序流程图首先液晶显示屏打开进入初始化状态，其次判断是否进入调节单价模式，如果是，此时进入调价模式；如果否，进入下一步判断是否开始计费；判断是否开始计费，如果开始计费，调用计费子程序，通过按键开始计费和停止计费，在进行下一步判断是否按下停止键；如果不开始计费，则返回调价模式程序；判断是否按下停止键，如果按下停止键，则在显示屏上显示结果，在进行下一步，清显示单价复位；如果没有按下停止键，则返回调用计费子程序；最后当通过按清零键复位，返回初始化，此时依次开始循环。初始化开显示进入调价模式程序调用计费子程序结果显示清显示单价复位判断是否进入调价模式判断是否开始计费判断是否停止键按下YYYNNN1842系统各分部程序设计421调价子程序设计打开液晶显示屏开关按钮初始化（即车停止不计费时），按键3（功能键）第一次按下，此时调节白天的价格，再按键1按下确定；按键3（功能键）第二次按下，此时调节晚上的价格，再按键1确定。422计费子程序设计打开液晶显示屏开关按钮，液晶显示屏初始化显示为零。按键2第一次按下，此时液晶显示屏显示的是白天的起步价1000元和单价160元/公里（如是晚上再一次按下按键2即为晚上价格），当客人上车后按键1（启动/停止键）按下，开始计费，车停止不计费。当客人到达目的地时，按键1按下停止，此时液晶显示屏显示当前总路程XXXXX公里，总费用XXXXX元。当下位客人上车后，按键4（清零键）按下，清零，液晶显示屏进入初始化状态。423里程计数中断服务程序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送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。424显示子程序设计1602液晶是字符型液晶，它的内部自带字符库，它可以写两行的字符，同时每行可以写40个字符。液晶显示程序流程图如图42所示19图42显示子程序流程图从此流程图我们得出LCD液晶显示屏在写显示程序的时候，我们要先写命令，再设定字符显示和字符的位置，最后写数据，在每写一次命令或数据都需要判断液晶是否忙。打开液晶显示屏进入初始化状态，开始写命令，首先判断LCD是否忙，如果是P070,那么进入下一步写命令，如果不是P070,返回LCD是否忙；判断是否写完成了，如果是写完成了，此时要进行下一步设置字符位置，如果否的话，要返回写命令；设置好字符位置后要开始写数据，此时判断是否忙，如果不是P070，那么返开始LCD初始化LCD写命令LCD判忙设置字符位置写数据判忙结束P070P070写完成了写完成了是否否否否是是是20回，LCD判忙；如果是P070，那么继续写数据；判断是否写完成，如果没有写完成，返回写数据命令；如果数据写完成了，那么结束。5系统软件调试根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分硬件调试，软件调试和软硬件联调。由于在系统设计中采用模块设计法，所以方便对各电路模块功能进行逐级测试。51里程计价测试由于试验条件有限，我们采用电动机附带霍尔元件作为车轮，电机为3V的直流电机，每分的转速可以达到几千转，我们设定电机每转一圈为车轮转动1米，当电机转动达到1000圈时，就表示已经到达了一公里，系统自动将当前的单价加到总金额上。表51的测试条件是设定白天的单价是160元，起步价为1000元（包含5公里），分别行驶不同里程测得数据如下表。表51白天单价测试51015374959理论100018002600612080409640总金额实际100018002582611780439644理论41015374959行驶路程实际41014893698490258023表52测试条件是晚上的单价设定为180元，起步价为1000元（包含5公里），当里程10KM，并每公里加收50的车费即单价为270元每公里，分别行驶不同里程测得数据如下表。表52晚上单价测试41015374959理论10001900325091901243015130总金额实际10001900322091851243514866理论41015374959行驶路程实际41014893698490258023公里公里21里程测试数据的分析通过表51、表52的数据，我们可以看到系统的计价功能很稳定，误差很小，几乎为零，不过还应该在实际的应用中测试。52掉电存储测试表53显示的数据表明，系统能在掉电的情况下正确的保存数据，并且能在系统上电后将数据读到相应的存储单元。表53掉电存储测试白天单价晚上单价掉电前的数据160180重新上电后数据1601806总结出租车计费器系统的设计已经全部完成，能按预期的效果进行模拟启动，停止，暂停等功能,并能够通过液晶显示屏显示车费数目。本款出租车计费器包括单价输出、单价调整、显示总费用和路程。另外，出租车计费器还具有性能可靠、电路简单、成本低、实用性强等特点。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。对我来说，这次的毕业设计是对两年半来所学专业知识的考察。在做设计的同时，我重新回顾了两年半来所学的许多知识，对未涉及过的应用也翻阅了许多相应的资料，这样一个过程下来，让我获得了许多收获，不仅提高了动手能力，在其他各个方面也都有了很大的进步，尤其是对所学知识的实际应用有了很大程度的理解，能更好地将理论和实践融会贯通。当然，在这次设计中也暴露出许多缺点和不足，例如软件设计不够规范、硬件上总是会疏忽了一些必要的器件等等，对于这些不足我都很认真地一一予以改正，并在今后更加努力。今后也请各位老师和同学多多给予批评与建议。22参考文献1罗亚非，凌阳16位单片机应用基础M，北京北京航空航天大学出版社，2003年2凌阳科技，凌阳16位单片机开发实例M，北京北京航空航天大学出版社，2006年6月3汪敏，凌阳16位单片机实验与实践M，北京北京航空航天大学出版社，2007年8月4余永权，汪明慧，黄英，单片机在控制系统中的应用M，北京电子工业出版社，2003年9月5李广弟，朱月秀，冷祖祁，单片机基础M，北京北京航空航天大学出版社，2007年1月6马淑华，王凤文，张美金，单片机原理与接口技术，北京北京邮电大学出版社，2005年7张鑫，华臻，陈书谦，单片机原理及应用，北京电子工业出版社，2005年8魏永昌，单片机外围电路设计，北京电子工业出版社，2006年9戴佳，51单片机C语言应用程序设计实例精讲，北京电子工业出版社，2007年10陈明荧，8051单片机课程设计实训教材，北京清华大学出版社，2004年23致谢为期两个月的毕业设计即将接近尾声，在这里，我要感谢我的两位指导老师吴蓬勃老师和张志远工程师。在两位老师的亲切指导帮助下，此次设计才得以完成，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师们表示最诚挚的感谢。本次毕业设计中,两位老师给予了大力的支持。在毕业设计开题方面,他们给予了悉心的指导,让我明确了我所要完成的任务。对于整体设计上,两位老师给予了非常大的帮助,让我合理布局各个部分的模块。在编程上,他们指导我完成流程图的设计,对我后续的工作打下了很好的基础。时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧学习。两位老师给予的帮助贯串于设计的整个过程，从借阅参考资料到现场的实际操作，他们都给予了指导，不仅使我学会运用书本中的知识，更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点，如何合理安排时间和论文的编写，同时在毕业设计过程中，他们和我在一起共同解决了设备出现的各种问题。总之，我的设计是两位老师和我共同完成的结果，在设计的两个月里，我们合作的非常愉快，教会了我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的两位老师表示感谢24毕业设计（论文）管理规定及相关表格汇编目录本科生毕业设计（论文）管理规定1毕业论文（设计）工作实施细则（草案）2优秀毕业论文评选办法7毕业论文的写作与排版规范10毕业设计（论文）写作模板14毕业设计（论文）答辩提问记录表21毕业设计第周工作总结22毕业设计（论文）过程跟踪表23毕业设计（论文）课题申请表24毕业设计（论文）任务书2525毕业设计（论文）开题报告26毕业设计工作中期检查27毕业设计工作中期检查28大学本科生毕业设计（论文）管理规定为提高本科生毕业设计（论文）质量，加强毕业生毕业设计管理工作，特制定如下规定1、本科毕业设计工作从第七学期（四年级第一学期）考试周前，完成教师选题、师生见面及指导教师向学生下达任务书（见附表一）。毕业设计从第八学期开学正式开始，十六周内完成。2、毕业设计开始时，教师必须填写毕业设计课题申请表、并由系汇总后交院毕业设计领导小组审核。（见附表）。3、指导教师必须定期对学生辅导（每周至少两次），并将确定的周辅导时间上报教学办，教学办将定期和不定期进行检查。4、指导教师自行组织学生的开题报告，并填写开题报告表（见附表二）5、加强中期的监督与检查，第一次检查时间定在第五周，检查内容含学生资料阅读，方案论证情况。第二次检查定在第十周，形式为由指导教师组织，院毕业设计领导小组成员旁听，学生口头汇报。主要检查学生的阶段性结果。两次检查学生均应填写中期检查报告表格（见附表三、四），指导教师或系对检查情况写出书面评语。6、学生需上交一篇与本专业有关不少于5000字的外文文章翻译，并将原文和译文用A4打印加自设计封皮一起装订成册。7、论文答辩前，指导教师必须给出评语及评分，然后由各系主任指定其他评阅人对论文进行评阅及评分（请参考毕业论文书面成绩评分表规定的评分标准评分）。8、论文答辩由各系组织，并成立答辩委员会对所有学生论文进行答辩。答辩必须给出答辩委员会意见及评分并填写相应表格。答辩委员会成员必须按评分表中各项指标标准进行评分，然后由各成员给出的分数计算出得分。9、毕业设计（论文）最终成绩计算指导教师评分X30评阅人评分X30答辩委员会评分X40总分10毕业设计（论文）提交的文档及装订要求26A毕业论文一份（包含封皮、目录、中英文摘要、内容及参考文献）B不少于5000汉字的科技翻译资料一份（并将原文和译文用A4打印加自设计封皮一起装订成册）C毕业论文简介（A4纸打印12页）（包含题目、专业、年级、姓名、指导教师、毕业论文所做的工作、解决的问题、创新之处等）D毕业设计任务书（加在毕业论文目录之前和毕业论文一起装订，）E开题报告（加在毕业论文目录之前和毕业论文一起装订，）F毕业设计工作中期检查表、注（4）（5）（6）加在毕业论文目录之前和毕业论文一起装订。11毕业设计（论文）随正式论文一律附交电子文档（光盘或软盘）。被推荐参加学校优秀毕业设计（论文）3评选的，还要另附（符合发表格式要求的）修改为5000字左右的电子文档。2005年12月修订大学毕业设计（论文）工作实施细则（试行）根据毕业设计（论文）工作暂行规定，为了进一步规范毕业设计（论文）工作的各个环节，结合我院实际情况，经院教学指导委员会讨论，院长办公联席会议通过，对我院毕业设计（论文）工作特制订以下实施细则。一、指导教师资格毕业设计（论文）的指导教师原则上应由各专业具有中级含中级以上专业技术职务的教师担任。也可以聘任具有相应职称、学术水平高的工程技术人员担任。指导教师名单由各系系主任核定，报分管教学的副院长批准后实施。二、课题的命题过程1命题的基本原则是（1）目标原则命题必须符合专业培养目标，具有一定的深度、广度与新颖性，能使学生得到比较全面的训练。（2）价值原则命题应具有一定的学术研究或应用开发价值，尽可能做到理论与实际相结合，体现学科的发展性与应用性。（3）能力原则命题的难度应考虑学生完成命题的条件与能力，因材施教。（4）兴趣原则应考虑学生对命题的兴趣与探索研究的积极性。（5）多样化原则命题应注意题目的不断更新与类型的多样化，同一指导教师的设计（论文）课题选题和近三届毕业设计课题的重复率不高于50，题目数量应满足一人一题的基本要求。2课题的审核27由各专业指导教师确定后的课题，填写毕业设计课题申请表。经系主任汇总后，报院毕业设计领导小组审核，由分管教学的副院长批准。3确定课题的时间要求一般在第七学期第15周前完成命题，对于经批准认可的命题，在第16周内向学生公布。指导教师在实际指导过程中，一般不应随意更改命题，确实需要更改命题时，应办理相关手续。三、选题与任务书1学生在教师指导下从公布的命题范围内选题。2学生自拟题目须经系主任审阅后指定指导教师，并报分管教学副院长批准。3选题原则上要求一人一题。4学生选题一般在第七学期的第17周前完成。5根据学生选题情况，填写大学毕业论文（设计）任务书，其中“设计所需的工作条件”应与课题的实际需要相符；“设计（论文）任务及目标”应指明毕业设计的详细任务（所需完成的工作、达到的设计要求等），不能简单了事。四、开题1指导学生书写开题报告，开题报告主要内容包括课题研究的意义和背景、课题研究相关资料的研究情况（说明课题研究的历史、现状和发展趋势）、对课题研究的基本构思。2指导学生填写大学毕业论文（设计）开题报告，并要求学生在第八学期的第2周前提交不少于1000字的开题报告，基本内容应包括课题研究的意义和背景、课题研究相关资料的研究情况（说明课题研究的历史、现状和发展趋势）、对课题研究的基本构思、阶段性工作计划、参考文献等。参考文献的列写格式要符合要求。3第八学期的第3周前完成开题审核，通过开题审核的学生，一般不应更换选题；开题未获通过的学生，应及时根据开题指导小组的意见更换选题，并于开题后的2周内做好准备，向开题指导小组第二次提出开题申请；对再次开题未获通过的学生，取消其本次毕业设计（论文）资格，延至下届进行。指导教师要重视对开题未获通过的学生进行指导。4开题报告中，“指导教师意见”应对学生开题情况作出基本评价以及对学生毕业设计（论文）研究方案或毕业设计（论文）写作提纲提出改进意见，同时还应对学生是否可以进入研究和设计（论文）撰写阶段提出意见。开题意见应对选题及设计方案的合理性、可行性作出简单评价，并明确表示是否同意开题，不能只简单写“同意开题”及类似意见。五、过程指导281指导教师确定以后，不得随意更换。指导教师因各种原因确实不能或不宜进行毕业设计（论文）指导时，必须办理有关手续，并由所在系指定水平相当的教师指导。2每名教师指导的学生人数一般限定在8名以内。3指导教师应指导学生制订毕业设计（论文）工作计划，提出毕业设计（论文）的具体要求，指导学生阅读文献和参考资料。4指导教师应定期（平均每周不少于一次）检查学生的工作进度与工作质量，填写毕业设计过程跟踪表。及时解答和处理学生提出的有关问题，指导学生完成各阶段的设计（论文）任务，并认真填写毕业设计（论文）指导过程的各项表格。5指导教师应指导学生按要求及规范撰写毕业论文。毕业论文及格式应符合本科生毕业设计（论文）管理规定、毕业论文（设计）排版打印格式的要求。论文的具体要求是设计方案合理、理论准确、理论分析和技术分析充分、实验（试验）和计算的方法正确、各方面的数据可靠、图表规范清晰、文字表述的语言流畅简练准确；字数在8000字以上，一律按规定格式进行打印。论文内容和设计方案要杜绝抄袭别人的成果，避免和往届类似题目内容上的雷同以及网上可查阅资料内容的雷同（技术文档除外），如果需要引用别人的成果内容，一定要注明参考文献的出处。6指导教师应指导学生撰写不少于5000字的外文文章翻译。格式应符合要求。要求内容应与研究的课题相关。参考文献不少于15篇，格式规范。六、毕业答辩和成绩评定1指导教师应审阅学生毕业设计（论文），填写毕业设计（论文）评审表，“指导教师评语”应对所指导的毕业设计（论文）质量以及学生工作态度作出全面评价，包括以下内容对选题及研究成果的评价（选题及研究成果的意义，理论上创新性、科学性，应用上应用范围、可行程度、效果或效益等）；论文（设计）写作（论据的充分性、论证的逻辑性、书面表达能力、文面规范程度）；独立解决实际问题的能力；是否按要求的内容和时间，认真完成了所规定的任务（含阅读与本课题相关的文献资料，就本课题的研究进行科学实验或社会调查以及综述报告完成情况）；存在问题；依据上述评价，提出建议成绩，并明确表示是否同意答辩。2交叉评阅教师对其他教师指导的毕业设计（论文）进行评阅，并按要求写出交叉评阅评语，给出交叉评阅成绩。“评阅意见”应对学生掌握基础理论、基本技能、专业知识及综合训练的情况；学生文字表达、计算方法以及实验结果分析等方面的能力和插图（或图纸）质量；学生完成课题过程中的创新能力及工作质量；毕业设计（论文）资料的规范性、完整性等填写审查意见、给出建议成绩，同时还应对学生是否可以进行答辩提出意见。3由答辩小组和答辩委员会进行毕业设计（论文）的答辩和成绩评定。按要求填写毕业论文（设计）答辩评分表，“答辩情况记录”应简明记载答辩提问及回29答内容，不能简单填写“回答正确”等类似文字。“答辩评语”应对回答问题的正确性，对所研究课题的了解程度，答辩人的思维能力、综合表达能力，基本理论和基本概念的掌握程度等作出评价。“答辩成绩”只针对答辩情况评