计程车计价器设计_毕业论文

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)常州机电职业技术学院毕业设计（论文）说明书作者：井姣姣学号：40732310戴燕学号：40732303魏红学号：06303173系部：电气工程系专业：电子信息技术题目：计程车计价器设计指导者：金舒萍评阅者：2010年 4 月毕业设计（论文）中文摘要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。本电路已 AT89S52 单片机为中心、附加A44E霍尔传感

2、器测距，实现对出租车计价统计，采用AT24C01 实现系统掉电时候保存单价和系统时间等信息，本电路设计不但能实现基本计价，而且白天和夜晚价格不同，可以进行切换。 白天单价、夜晚单价、等待单价和起步价格都可通过独立键盘进行调节，为司机提供方便。关键词 :单片机传感器独立键盘显示数码管毕业设计（论文）外文摘要Title： Taxi valuation implementAbstractIt isnow the major citiesin the taxiindustry.And some smallcitiesnot yet universal,but with increasing speed

3、 up urban construction,asymbolofurbanlandscapetaxiindustrywillalsoacceleratedevelopment,and the popularity meter is no doubt,therefore,the future of the automobile market valuation is still potential.The circuit of 89S52 MCU as the center,additional A44E Hall sensorlocationand realizetheTaximetersta

4、tistics,abrownout AT24C01achievein thesystem andwhen thensystempricedpreservationtimeinformation,output by paragraph 8 of the digital display.The circuitdesign of the meter can not only realize the basic valuation,but alsoin accordance withthe day,night ,whilealso not denominated asa timeclock to pr

5、ovide convenience for the drivers comradesThe Key words:monolithicintegratedcircuit（ MCU),Hall,independentkeyboard,Show digital tube目录1122343.143.1.143.2103.2.1103.2.2A44E113.2.3AT24C01133.2.4143.2.5153.3173.3.1173.3.2183.3.2.1183.3.2.21919202223242A5261 绪论AT89S52A44E功能的计价设计， 并采用 AT24C01实现在系统掉电的时候保存

6、单价等信息，输出采用 8段数码显示管。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，黑夜和中途等待来调节单价。2 方案认证方案一：采用数字电路控制。其原理方框如图2-1 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，电路不够实用图 2-1数字电路控制原理图方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的10端口，及其灵活性，实现基本里程计价功能和价格调节、时钟显示工能。如图2-2图 2-2 单片机控制原理图通过以上比较，单片机方案有较大的活动空间，所以采用后一种方案3 设计部分

7、3.1 系统工作原理功能说明：出租车计价器根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的多少进行计价 , 并在行程中同步显示车费值。从起步价开始，当汽车程行驶未满 3公里时，均按起步价计算。过 3公里后 , 实现每 1公里单价收费，中间遇暂停时，计程数不再增加，开始计时收费，测距收费和测时收费的和便构成了一位乘客的车费。同时，白天和夜晚价格不同，可以进行切换。白天单价、夜晚单价、等待单价和起步价格都可通过独立键盘进行调节。 （默认起步价为 5元 3公里，里程单价白天为 1.5 元公里，夜晚为 1.8 元公里，等待计时单价为 0.5 元5分钟）基本原理计数器系统主要由五部分组成：AT89S52单片机、 A

8、44E霍尔传感器、独立键盘、 EEPROM AT24C01和显示数码管。AT89S52引脚单片机如图 3-1图3-1 AT89S52 引脚图AT89S52 是一个低功耗，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51 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ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT8

9、9S52具有如下特点： 40 个引脚， 8k Bytes Flash 片内程序存储器， 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM）， 32 个外部双向输入输出（ IO）口， 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断， 2 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个 全双工串行通信口，看门狗（ WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为 0Hz并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下， CPU暂停工作，而 RAM定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、T

10、QFP和 PLCC等三 种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能特性：· 兼容 MCS-51指令系统· 8k 可反复擦写 (>1000 次） ISPFlash ROM·32 个双向 IO口· 4.5 -5.5V 工作电压· 3 个 16 位可编程定时计数器· 时钟频率 0-33MHz· 全双工 UART串行中断口线· 256x8bit 内部 RAM· 2 个外部中断源· 低功耗空闲和省电模式· 中断唤醒省电模式· 3 级加密位· 看门狗（ WDT）电路

11、83; 软件设置空闲和省电功能· 灵活的 ISP 字节和分页编程· 双数据寄存器指针霍尔传感器安装在车轮上，主要检测汽车行进的公里数，并产生一系列相应的脉冲输出，脉冲送到单片机进行处理，单片机根据程序设定通过计算脉冲数换算出行驶公里数，再根据从EEPROM中读取的价格等相关数据进行金额的计算，计算好的金额、里程和单价都实时地显示在数码管上。独立键盘可以调节价格等相关数据，按下相应的按钮，产生信号交由单片机处理并实时显示出来，调节好的数据存储到EEPROM中，掉电后可以使调好的数据不丢失，下次得电后直接从 EEPROM读到单片机，系统结构图如图3-2 。图3-2系统结构图AT

12、24C01引脚 CAT24WC0102040816是一个 1K2K4K8K16K位串行 CMOS E2PROM,内部含有个8 位字节 ,CATALYST公司的先进 CMOS技术实质上减少了器件的功耗 ,CAT24WC01有一个 8 字节页写缓冲器 ,CAT24WC02040816 有一个 16 字节页写缓冲器 , 该器件通过 I2C 总线接口进行操作有一个专门的写保护功能如图 3-3图3-3 管理脚配置显示数码管 LED数码管里面有 8只发光二极管，与实验板 P1端口所接的二极管是相通的，分别记作 a、 b、c、 d、e、f 、g、dp, 其中 dp 为小数点，每只发光二极管都有一根外部引脚上

13、，而另外一只引脚就连接在一起同样也引接外部引脚上，记作公共端（ com），如图 3-4图 3-4 显示数码管 LED编写程序实现 80C51的 P0口控制一个数码管显示，让它循环显示 09等十位数字，时间间隔为 1秒钟。利用查表程序可以完成 BCD与七段码的转换，从而取代硬件七段译码电路，查表程序本身并无复杂之处，需要注意的是七段码的取值，因为七段数码管有共阳极及共阴极之分。共阳极是低电平有效时有效输入。共阴极是高电平时有效输入 ( 所以在 C51单片机要使发光二极管点亮， 数码管是共阳极的就要让 IO 口的电位变为低电位。如果是共阴极的就是合 IO 口的电位变为高电位 ), 因些不同的器件会

14、有不同的数码值。另外引脚信号与码位的对应关系也会影响码值，即引脚可以由高到低排列 (7-1), 也可以由低到高排列 (1-7) 。本实验的数码管为共阳极，采用由高到低的排列 。ORG 0100H ;程序起始地址MAIN: MOV R2,#00H ; 段码地址表指针清零MOV DPTR,#TAB 指;向段码地址表起始地址DSUP: MOV A,R2 ;将 R2的内容送入累加器AMOVC A,A+DPTR累;加器的值与从数据表中取出的数码显示值相加后送入累加器 AMOV P0,A ; 将累加器的值送入P0口显示MOV R1,#11111110B ;将11111110B(位选 P2.0) 送入寄存器

15、 R1 MOV P2,R1 ;将 R1的值送入 P2口进行位选 LCALL YSH1S ;调用延时 1秒子程序INC R2 ; 段码地址表指针加 1CJNE R2,#0AH,DSUP 如;果 0-9 显示完毕，程序重新开台执行 SJMP MAIN ;跳转到 MAIN入口YSH1S:MOV R3,#05H 延;时 1秒子程序LOOP0:MOV R4,#0C8HLOOP1:MOV R5,#0FAHXHD: DJNZ R5,XHDDJNZ R4,LOOP1DJNZ R3,LOOP0RETTAB: DB 0C0H ;0-9 段码表DB 0F9HDB 0A4HDB 0B0HDB 99HDB 92HDB

16、82HDB 0F8HDB 80HDB 90HEND3.2 硬件设计单片机最小系统单元主控机系统采用了Atmel 公司生产的 AT89S52单片机，它含有 256 字节数据存储器，内置 8K 的电可擦除 FLASH ROM，可重复编程，大小满足主控机软件系统设计，所以不必再扩展程序存储器。复位电路和晶振电路是AT89S52 工作所需的最简外围电路。单片机最小系统电路图如图3-5 所示。图 3-5单片机最小系统图AT89S52 的复位端是一个史密特触发输入，高电平有效。 RST端若由低电平上升到高电平并持续 2个周期，系统将实现一次复位操作。在复位电路中，按一下复位开关就使在RST端出现一段时间的

17、高电平，外接11.0592M 晶振和两30pF 电容组成系统的内部时钟电路。霍尔传感器检测单元霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。如图3-6图 3-6 霍尔传感器A44E属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.5 18V），其输出的信号符合 TTL 电平标准，可以直接接到单片机的

18、IO 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 A、霍耳电势发生器 ( 即硅霍耳片 )B 、差分放大器 C 、施密特触发器 D和 OC门输出 E 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尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，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尔电势差VH输出，该 VH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（即 Bop）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，三极管截止，使OC门输出

19、高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。A44E霍尔传感器原理如图 3-7 所示图 3-7 A44E 霍尔传感器原理图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3-8 所示。图 3-8传感器测距示意图本系统选择了将A44E的脉冲输出口接到P3.3 口外部中断 1作为信号的输入端（这样可以减少程序设计的麻烦） ，车轮每转一圈（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，即 1公里，单片机就控制将金额自动增加，如图3-9 。图 3-9

20、 A44E 霍尔元件接线图存储单元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。AT24C01是 Ateml 公司的 1KB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。AT24C01提供电可擦除的串行1024 位存储或可编程只读存储器(EEPROM)128字(8 位字 ) 。芯片在低压的工业与商业应用中进行了最优化。AT24C01的封装为 8脚 PDIP、 8 脚 JEDECSOIC、 8 脚 TSSOP

21、，通过 2 线制串行接口进行数据传输。另外 , 整个系列有 2.7V(2.7V 至 5.5V) 和 1.8V (1.8V至 5.5V) 两个版本。特点：低压和标准电压运行模式，内建128x8 存储序列， 2 线制串行接口，双向数据传送协议， 100kHz(1.8V,2.5V,2.7V) 400kHz( 和 5V) 兼容 4 字页写方式写同步时钟 ( 最大 10ms)高可靠性 - 极限： 1M写时钟周期，数据保存 :100 年AT24C02芯片引脚配置如图 3-10 所示。图 3-10 AT24C02 芯片引脚配置存储单元电路连接如图 3-11 所示。图 3-11 存储单元电路原理图图中 R4、

22、R5 是上拉电阻，其作用是减少AT24C01 的静态功耗。由于AT24C01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 （时钟脉冲）和 SDA（数据地址）与单片机 P2.2 和 P2.3口连接，进行传送数据。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 键盘调整单元当单价等信息需要进行修改时，就要用到键盘进行修改。由于调节信息不多，故采用 4个独立键盘即可，分别实现清零、切换、增大、减小和功能等作用。电路原理如图 3-12 所示。图 3-12键盘调整单元接线图S1：接S2：接P

23、1.0 口，对上一次的计费进行清零，为下次载客准备P1.1 口，实现白天和夜晚单价的切换；当功能键S4按下时， S2可对数据进行增大。S3：接 P1.2 口，当功能键 S4按下时， S3可对数据进行减小。S4：接 P1.3 口，按 1次，进入调整白天单价；按 2次，进入调整夜晚单价；按 3 次，进入调整等待单价；按 4次，进入调整起步价；按 5次，返回。显示单元显示单元由 7个8段共阳数码管组成，采用动态扫描进行显示。前三个数码管分别接 P3.0 、 P3.1和 P3.2，用于显示总金额；中间两个分别接 P3.4和 P3.5 ，用于显示里程；后边两个分别接 P3.6 和 P3.7 ，用于显示单

24、价。 显示原理 如图 3-13图3-13 显示原理图数码管驱动方式：数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类静态显示驱动： 1. 静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 IO 端口进行驱动，或者使用如 BCD码二 - 十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用IO 端口多，如驱动 5个数码管静态显示则需要 5×840根 IO 端口来驱动，要知道一个 89S51单片机可用的 IO 端口才 32个呢：），实际应用时必须增加译码

25、驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。2. 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划 "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 IO 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，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的 COM端，就使各个数码管轮流

26、受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 IO 端口，而且功耗更低。主要参数： 8字高度： 8字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为 0.25-20 英寸。长 * 宽* 高：长数码管正放时，水平方向的长度；宽数码管正放时，垂直方向上的长度；高数码管的厚度。时钟点：四位数码管中，第二位 8与第三位 8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒

27、。数码管应用：数码管是一类显示屏 通过对其不同的管脚输入相对的电流 会使其发亮 从而显示出 数字能够显示 时间 日期 温度 等所有可用数字表示的参数由于它的价格便宜 使用简单 在电器 特别是家电领域应用极为广泛 空调 热水器冰箱等等绝大多数 热水器用的都是数码管 其他家电 也用液晶屏与 荧光屏数码管使用的电流与电压电流：静态时，推荐使用 10-15mA；动态时， 161动态扫描时，平均电流为 4-5mA ，峰值电流 50-60mA。3.3 软件设计系统主程序在主程序模块中，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

28、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当汽车运行起来时，就启动计价，根据里程寄存器中的内容计算和判断行驶里程是否已超过起步价公里数。若已超过，则根据里程值、每公里的单价数和起步价数来计算出当前的总金额，并将结果存于总金额寄存器中；中途等待时，无脉冲输入，不产生中断，当时间超过等待设定值时，开始进行计时，并把等待价格加到总金额里，然后将总金额、里程和单价送数码管显示出来。程序流程如图 3-14图 3-14 主程序流程图中断程序里程计数中断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

29、计数器对里程脉冲计满 1000次时，进入里程计数中断服务程序中，里程变量加一。主函数中总金额也相应地变化。#include <reg51.() init();调用中断初始化函数=主程序；void in_0(void)interrupt 0中断服务函数 =要服务的程序中途等待中断程序在中途等待中断程序中， 每 1ms产生一次中断， 将当前里程值送入某个缓存变量，每 5分钟将缓存变量中的值和当前里程值比较，当汽车停止，霍尔传感器5分钟没有输出信号，当前里程值和缓存变量内的值相同，则进入等待计时，每5分钟记一次价格。计算程序计算程序根据里程数分别进入不同的计算公式。如果里程大于3公里，则执行公

30、式：总金额 =起步价 +（里程 -3 ）* 单价 +等待时间 * 等待单价；否则，执行公式：总金额 =起步价 +等待时间 * 等待单价。计算程序流程如图3-15 所示图 3-15 计算程序流程图显示程序显示程序利用定时器每1ms产生一次中断，相应变量置位，点亮一个数码管，显示一位数据，利用主函数内的循环，实现动态扫描显示，同时根据数码管余辉和人眼暂留现象，即可实现显示。#include <16F877.");lcd_cursor_posi(1,3);printf(lcd_data,"PWB-PIN-BASE");lcd_cursor_posi(1,4);pr

31、intf(lcd_data,"*");voidlcd_dsply01(void)lcd_cursor_posi(1,1);printf(lcd_data,"*");lcd_cursor_posi(1,2);printf(lcd_data,"lcd_cursor_posi(1,3);printf(lcd_data,"PWB-PIN-BASECHECKER");");lcd_cursor_posi(1,4);printf(lcd_data,"*");void main() set_tris_a(AM

32、ODE);set_tris_b(BMODE);set_tris_c(CMODE);set_tris_a(3f);set_tris_b(0);set_tris_c(0);setup_adc_ports(NO_ANALOGS);setup_adc(ADC_OFF);setup_psp(PSP_DISABLED);setup_spi(FALSE);setup_counters(RTCC_INTERNAL,RTCC_DIV_4);setup_timer_1(T1_DISABLED);setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);enable_interrupts(INT_RTCC);&

33、amp;nb键盘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。流程图如图 3-16 。图 3-16 键盘程序流程图结论经过这些天有关于出租车计价器的课程设计，使我对单片机的应用有了更深的了解。在课程设计的过程中，还是碰到了许多的问题。比如，对于数码管动态扫描显示和键盘的延时防抖的综合编程不能较好地解决；对于代码的前后顺序及调用掌握得还不够好；对于一些相关的应用软件没能熟练掌握。通过这几天晚上的苦想和反复调试，以及参考网上的程序，最终还是把问题解决了。通过这次课程设计，我最大的收获就是自己的动手能力和独立解决问题的能力得到了很大的提高，也充分体会到了自己设计东西的乐趣、学会查阅资料和对别人的东西融会变通的重要性，也明白了很多知识光靠趴在书本上学是学不到其中的精髓的，必须亲自去试着实践，亲自去经历才能对它们真正的掌握，凡事都要自己去动下手，去实践一下，遇到困难，永远不要沮丧气馁。在动手的过程中，不仅能增强实践能力，而且在理论上可以有更深的认识；这次设计给了我极大的鼓舞和信心，相信在以后的学习中可以通过不断的摸索和实践来提高其他方面的知识。致谢匆忙的学