基于单片机出租车计费系统

1、信息工程学院毕业设计（论文）第2章 系统设计2.1 系统组成电源的电压为可调稳压电源。用霍尔传感器获取脉冲，设汽车运行1圈提供1个脉冲信号。采用LED数码管显示。具体功能要求如下：图2.1系统方框图2.1.1 计费及显示单价显示格式为“X.X”，单价为元/，不同的时间段单价不同： 06：0023：00时单价为1.4元/，23:0006:00时间段内单价为1.80元/。里程显示格式为“XXX.X”，单位为km，精确度为0.1km。 等候单价有两种情况：等候时间小于1小时等候单价为0.5元/分；等候时间大于1小时等候单价为20元/时。等候时间显示格式为“XX-XX”，车子处于等候状态的定义是：当行

2、驶速度等于0时为“等候时间”。在等候时间大于1小时时可以不显示等候时间，但要计算等候时间。 费用的计算，起步价为7.00元，当里程小于或等于2时，按起步价算；当里程大于2时按如下公式计算费用：。费用显示格式为“XXX.X”，单位为元。2.1.2 时钟及显示 在出租车的正常运行过程中，应显示当前的时间，在汽车熄火时，时间可不显示，但时钟仍须正常运行。2.1.3 计费开始提示当载客出租车起步后，随着空车指示牌扳倒指示灯熄灭，此时有语音或灯光信号提示。图2.2 总体原理框图2.2 功能模块设计根据系统的设计要求整个计费系统可分为两个大的模块，单片机模块与CPLD模块，单片机模块分为：等待判别，里程计

3、算，等待计时，参数调整。CPLD模块分为：按键处理模块，数据处理及整合模块，显示模块。CPLD模块：按键处理模块：受硬件影响，本次系统的所有按键都由CPLD处理，在接收到按键信号后，将所得的信号传递给单片机，单片机再对这些信号做相应的处理。数据整合及处理模块：该模块将单片机所传来的高八位和低八位的数据整合成十六位，然后将这十六位数据转换成十进制数据并按位取数据传给数码管扫描显示模块。显示模块：将接收的数据进行数码管动态扫描显示。CPLD模块图单片机模块：等待判别模块：根据定时器中断产生的基准时钟信号和速度传感器脉冲信号WCLK，本系统的传感器连的是单片机的外部中断0即P32口，每个脉冲都会触发

4、一次外部中断，同时会关闭定时器中断T1，DDBZ=0，当没有脉冲来时就会打开定时中断T1，当2秒内还没脉冲系统就会判断此时出租车为等待状态，DDBZ=1；开启等待计时。里程计算模块LC：依据速度传感器脉冲信号WCLK，测算租车行驶的里程数，并且发出里程计费标志信号和里程标志信号LC。当LC<2000说明没超过2km，按起步价计费，当LC2000时进行里程计费，每行驶100m计费1次。 里程计费模块LCJF：超过2km以上的里程费用计算。里程计费分为：DDBZ=0，SDBZ=1时，表示在06：0023：00时段，其单价SD1为1.4元/km；当DDBZ=0，SDBZ=0时，表示23:000

5、6：00，其单价SD2为1.8元/km。若里程历程标志位为1，说明行驶的距离超过2km，里程计费启动；若是里程标志位为0,说明没超过2km，按起步价计费。等待计时模块：在等待标志信号DDBZ控制下，用定时器T0计算等待的时间，确保时间的准确无误，根据等待时间的长短发出一个熄灯标志信号XDBZ。若等待的时间小于等于1小时，熄灯标志位为0，则点亮等待时间显示灯；当等待时间大于1小时，熄灯标志为1，等待时间显示灯不点亮。通过XDBZ来计算不同时间段的等待费用。等待计费模块：在等待标志信号（DDBZ）和熄灯标志信号（XDBZ）的双重控制下，进行等待费用（DDFY）的计费操作。DDBZ=1,XDBZ=0

6、时，即0.2元/分钟计费；当DDBZ=0且XDBZ=1时，按30元/小时，即0.5元/分钟计费。当等待时间超过1小时,60元/小时。输出数据选择模块：依据单片机发出的数据传输选择控制信号SEL，去选择有关计算处理结果传输给单片机。单片机程序流程图第3章 硬件及软件实现3.1 传感器及其测量系统3.1.1传感器的选择利用霍尔传感器获取脉冲信号，它的机械结构也可以做得较为简单，只需要在转轴的齿轮盘上粘上一粒磁钢，并将霍尔元件固定在前叉上，当霍尔元件经过车轮上的磁钢，便有信号输出，所以产生脉冲信号。也可以在齿轮盘上粘上多粒磁钢，实现旋转一周，得到多个脉冲输出。注意在粘磁钢时，霍尔传感器对磁场方向比较

7、敏感，所以在粘之前可以先手动接近一下传感器，假如没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器因为不受灰尘、油污的影响，广泛应用于工业现场。霍尔传感器作为对磁敏感的传感元件，常用于信号采集的类型有A44E，这款传感器是一个3端口器件，外形类似于三极管，只要接上电源、地，即可工作，它的工作电压范围宽，使用起来非常方便。如图3.1.1所示A44E的外形。1-Vcc 2-GND 3-OUT图3.1.1 A44E外形图本次设计信号的采集用的是霍尔传感器。 霍尔器件具有许多优点：结构牢固、重量轻、体积小、寿命长、功耗小、安装方便、耐震动、频率高（可达1MHz）、不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染

8、或腐蚀。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；霍尔线性器件的精度高、线性度好。使用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽达55150。将它们按照霍尔器件的功能分为：霍尔开关器件和霍尔线性器件，前者输出数字量，后者输出模拟量。 根据被检测对象的性质可将它们的应用分为：间接应用和直接应用。前者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，后者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性。借助它将许多非电、非磁的物理量，例如：力、力矩、位置、位移、速度、加速度、转速、角度、角速度、转数以及变化的时间等，均转换成电量来测量和控制。采用霍尔元件为检

9、测传感器，将在靠近圆盘的固定位置上安装霍尔传感器，并安装8个磁钢在圆盘上，当磁钢转到霍尔传感器附近时, 霍尔元件的输出端输出低电平信号。当转盘转动时，单片机可以通过对脉冲信号的计数，能方便地测出转盘的运转速度。它的具体结构与电路如图下图所示。3.1.2 霍尔传感器的测量原理霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁敏传感器。霍尔效应：给磁场中的导体或半导体通入电流I，如果电流I垂直于磁场B，那么在跟磁场和电流都垂直的方向上就会出现一个电势差Uh。我们称利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件。因为它具有灵敏度高、结构简单、体积小、频率响应宽、测量线性范围大、抗干扰能力强以及使用寿命长等诸多特点，所以广泛应

10、用于自动控制、测量及信息处理等领域。霍尔效应的原理图如图3.1.2所示。图3.1.2 霍尔效应原理图3.2 单片机单片机是一个微型的计算机，它包含计算机系统的三个要素：CPU、I/O与内存。CPU：进行运算或逻辑上的判断；内存：进行存放程序与数据；I/O：是与外界沟通的桥梁。CPU中央处理器Memory内存I/O输入/出设备 图3.2.1 单片机简图SERIAL PORT4 I/O PROTBUS CONTROLOSC振荡与时序CPU8051 COREETC（TIMER2）TIMER1TIMER0ON-CHIPRAM128/（256）BytesON-CHIPPROGRAMMEMORY4K/（8

11、K）INTERRUPTCONTROLINT1INT0EXTRNALINTERRUPTS指令分析中断系统统控制总线串行接口并行接口TXDRXDP0P2P1P3ROMRAMALECOUNTERINPUTS定时/计数器EXTRNALINTERRUPTSTIMER0TIMER1（TIMER2）SERIAL3.2.1 8051 单片机功能方块图图3.2.2 单片机的功能方块图振荡及时序单元：AT89S51它的内部已经具备了振荡电路，只要两针（即，18，19脚）的AT89S51单片机连接到一个简单的石英振动体了。内部数据存储器：当我们在用LED显示值或者显示状态时，我们会发现其结果会随I/O传进去的结果不

12、同而改变。这就说明数据是在一直变化的。而这些变化的值所放置的区域就是内部数据存储器，以便其他程序读取。51单片机的用来读写的数据存储单元一共有128个Byte。而5有256个Byte。其中这51的这2128个字节中有16个字节是用来进行位寻址的，也就是128位。51单片机有很强大的优势，就是她有非常强大的CPU进行位处理。并且能够很好高效的运行数据存储器。内部程序存储器： 首先，顾名思义，程序存储器就是存放我们编写好的程序，或者一些常量。它由于又是内部的，所以他相比较外部而言就会有一定的优势，例如，它在处理的速度上要快于外部的程序存储器。然而，它也有缺点，例如8051系列的程序存储器只有4KB

13、的大小，52单片机也不过只有8K，相比较外部程序存储器就会小点。当我们在使用此单元时，它是需要将EA引脚接高电平，表示选中的是内部程序存储器，存放在4KB中。相反，要想选择外部的程序区，就要将EA管脚接低电平，程序就将存储到外部程序存储器。数据存储器与程序存储器最大的差别就是前者不光可以读取，还能够写入，也就是RAM和ROM的区别。定时/计数器：主要就是实现单片机的定时或者计数功能，51系列有2个，52系列有3个。都有模式寄存器和控制寄存器。根据功能可以选择不同的模式实现定时计数。串行接口：其实就是简单的一对传输线实现的通信，可以用来连接单片机，也可以扩展成I/O口。并行输入/出端口：51系列

14、的单片机共有32个I/O口，分成四组，像P3口除了可以用作简单的I/O口，它还具有第二功能。所以说，用好单片机I/O口至关重要。控制总线：51单片机的控制总线就是三条：数据、地址、控制。我们这主要讲的就是控制总线。它简单来说，就是用来控制数据的读写、由于不能同时读和写。所以，当地址信号送出去之后，数据的读和写操作还需要靠控制信号的低电平才能完成。例如，指令MOVX DPTR，A，就是一个写入的运行。8051运算处理单元：单片机用来控制处理的主要核心就是运算处理单元，换句话说它就是单片机的大脑，一切工作的实现都需要经过他。它的工作流程就是将写入的代码读取进来，处理过后，再将其送到相应的I/O口上

15、。除此之外，这是整个单片机的控制处理核心，它读取程序码，经过计算及处理后，将结果送到各个寄存器或输入/输出端口上。在我们实际的编程中，肯定还会有比这复杂的情况，需要用到中断。此时的流程，就会多了一步就是进入中断执行中断子程序，中断结束后，再继续往下执行。当程序出现跑飞时，又或者死机，它就会在某一处循环，无法跳出。累加器：单片机中还有一个十分重要的寄存器就是累加器，它用途非常广泛，尤其在使用汇编语言的时候，很多变成语句都需要通过累加器来完成。这是因为他的权限很大，许多寄存器指令就只能和它联系。B寄存器： B寄存器是一个一般用途的工作寄存器，当8051使用乘除指令时，则一定要通过B寄存器来做运算。

16、中断优先顺序控制寄存器：中断优先是指优先顺序比较搞得。你像有的对应位设成1就是优先的。此寄存器会把所有的中断放了进去。就像一张优先顺序表。允许中断控制寄存器： 此寄存器里有一个总控制位EA，一切中断都需要先打开EA，高电平时有效。其中51单片机是有5个中断源，52是有6个中断可供选择。串行输出入缓冲寄存器： 此系统所用到的51开发板所用到的串口通信协议是RS232协议，因此，只需要设置好通信协议，紧接着酒就只要把数据发送给串口，转到外部即可。而此寄存器就是把将要发出去，或者刚送进来的数据寄存的寄存器。串行通信控制寄存器：而串行通信不是想发送就可以发送的，它必须需要有寄存器来控制。包括一些控制位

17、，它其实也是中断请求位，给CPU一个信号，他才能进行串行通信。与上一个寄存器二者需要共同作用。一般这些位是以高电平有效。定时/计数控制寄存器：TCON的作用主要是两个，其一：控制定时/技术其的开启或关闭。其二：就是当技术记满了的话，会有一个溢出标志位。单片机可以检测TF0/TF1是否结束定时或者计数，这需根据实现的功能来看，因此是一个很有作用的寄存器位。堆栈指标寄存器：堆栈指针对于用汇编语言而言是十分重要的。在使用它时，需要先搞清楚它是如何工作的。它主要会使用于中断的情况。因为当你调用中断时，CPU会把返回地址先压入堆栈中，二档终端结束后，会把刚才压入的地址从堆栈中弹出来，COU会继续执行原来

18、的程序。这其中就需要考虑到一个堆栈空间的问题。在写程序之前，都需要将SP值给确定好，留下来一定的堆栈空间。SP的值会随着地址的压入与弹出而变化，压入加1，弹出减1。特殊功能寄存器区： 表4.1对其特殊功能寄存器列了一个详细的汇总。然而，需要强调的有两点：第一点就是在这些特殊寄存器中时刻进行位寻址，这就方便了许多。表中也有体现，加（*）的就是。第二点就是P0，P1，P3也都是特殊寄存器。表3.1 可进行位寻址的SFR 寄存器SFR 寄存器部分可进行位寻址的寄存器算术运算寄存器Acc（*）、B（*）、PSW（*）指标类寄存器SP、DPL、DPH并行输入/出端口P0（*）、P1（*）、P2（*）、P

19、3（*）中断控制寄存器IP（*）、IE（*）定时/计数寄存器TMOD、TCON（*）、TL0、TH0、TL1、TH1串行通信寄存器SCON（*）、SBUF3.2.2 AT89S51单片机简介AT89S5l作为新型高档单片机。它的主要特性是：内部含有 32 KB的 Flash程序存储器，擦写周期为 1000次；片内数据存储器内含512字节的RAM；具有可编程32线I/O口（P0，P1，P2和P3口）；3个可编程定时器T0，T1和T2；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2级中断优先权的中断结构；一个全双工串行口；工作方式低功耗为空闲模式和掉电模式；双数据指针DPTR0和DPTR1；具有程序锁

20、定位为3级；硬件看门狗定时器WDT；51单片机工作电源为4.05.5V；51单片机最高工作频率为33MHZ；断电标志POF3.2.3 AT89S5l特点与51系列单片机相比具有如下特点 程序存储器由 8 KB增加到32 KB； 片内数据存储器由256宇节增加到512字节； 数据指针由1个增加到2个； 新增加了断电标志POF3.2.4 89S51的内部框图 图3.2.3 89S51的内部框图引脚排列及功能： 51单片机有3种封装形式：PLCC，PDIP和TQFP下图为PDIP封装的引脚。 图3.2.4 单片机电路板口线 P0口为8位、漏极开路的双向 1O口。 P0口也可作通用I/O口使用但需加上

21、拉电阻变为准双向口。当作为普通输入时，应将 输出锁存器置1 PO口可驱动8个 TTL负载 P1口8位、准双向IO口，具有内部上拉电阻。P1口是为用户准备的 1O双向口。在编程和校验时，可用做输入低8位地址。用做输入时，应先将输出锁存器置1 P1口可驱动4个TTL负载。表4.2 P1.0 P1.1替代功能引脚替代功能说明P1.0T2定时器2的外部事件输入端；可编脉冲输出端P1.1T2EX定时器 2的捕捉重装触发器输入端；定时器2的计数方向控制端 P2口8位、准双向 1O口具有内部上位电阻 P2口也可作普通IO口使用。用做输入时需先将输出锁存器置1。 P2口可驱动4个TTL负载。 P3口8位，准双

22、向 1O口，含有内部上拉电阻。 P3口可作为普通1O口。用做输入时，应先将输出锁存器置 1在编程校验时P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。P3口还提供各种替代功能。表3.3 P3口替代功能 控制信号线 RST为复位输入信号，其高电平有效。在振荡器稳定工作时，复位器件需在RST脚施加两个机器周期（即24个晶振周期）以上的高电平。 VPP为外部程序存储器访问允许信号EA（External Access Enable）。 在编程时，该引脚可接编程电压（AT89C51的VPP为5V或12V；AT89LV51的VPP为12 V）。在编程校验时，该引脚可接VCC。 片外程序存储器读选通信号用P

23、SEN(Program Store Enable)，低电平有效 在片外程序存储器取指令期间，当有效时，程序存储器的内容被送至 PO口（数据总线）；在访问外部RAM时，无效。 AIE/为低字节地址锁存信号 AlE（Address latch Enable）。 电源线 VCC 电源电压输入。GND 接地。 外部晶振引线XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生线路的输入端。 XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端。当使用外部振荡器时，引脚XTAL1接收外振荡器信号，XTAIL2悬空。STC89C52RC单片机的最高时钟脉冲频率已经至少达到了24MHz，它内部已经具备了振荡电路，只要两针（即，18

24、，19脚）的STC89C52RC单片机连接到一个简单的石英振动体，2针就可以了，和晶体2引脚连接到一个30pF电容接地。其连接方式如图3.4。图3.4 晶振电路3.2.5 复位电路每个单片机芯片都会有复位电路，这也是系统绝对不可缺少的一部分，STC89C52RC和一般的单片机一样，也具有复位引脚(RESET)，如果当此引脚也就是9号引脚连接高电平，并且时间上超过2个机器周期，就会复位。复位电路最简单的接法就是用一个10k电阻和一个10 uF电容即可。就能实现了电路的复位功能。我们采用的开发板具有两种复位电路方法，图3.3所示为它的复位电路。这个复位电路简单说来就是利用高电平复位。所谓高电平复位

25、的电路就是在VCC与RST端接了大约10uF的电容并且串联了一个10K左右的电阻。图3.3 复位电路给单片机上电时，电路进入正常工作状态， RST内部有下拉电阻Rr。这个电阻阻值一般都很高，会远远大于10K，然而在上电瞬间呢，电容上的压降会非常小，可以看成短路。因此，这个下拉电阻上的两端电压就可以看作是电源电压。换句话说，就是上电瞬间，这个RST位对电路没有任何影响，输出的依然是高电平。当上电一瞬间结束后，这个电解电容就会进入充电状态，由于电容两端电压的升高，RST两端的这个电位差逐渐减小。当它小到一定的数值时，就可以认为他是一个低电位，因此CPU就会摆脱复位。为了能够保证CPU能够可靠复位，

26、电容的容量要能足够大，因为可以，就是所谓的值足够大，让他充电时间延长就可以使RST的高电平持续的时间够长，通过这个原理，我们便做到了可靠复位。电容在这不仅仅的作用是充电，来拉低RST位，他还有一个更重要的作用，就是当单片机断电后， VCC会慢慢下降，这就使得他会和同地等电位。这时候电容就会起到另一个作用，那就是让C10通过电阻快速放电，来确保上电是高电平。为了复位情况考虑全面，我们还应该加上一个手动复位，这是因为，如果单片机出现了死机状态，就需要通过手动复位。因此，我们可以通过电路图可以看出：我们在电解电容上并联了一个10k的电阻与开关k。它的工作原理就是，按键按下后，电容由并联的10k电阻进

27、行快速放电，电容放完电后，由于Rr>>R10，因此RST为高电平，CPU复位，按键结束后，同上面所讲一样，结束复位。其中R10还有保护电路的作用3.2.6 中断控制假如使用中断法写程序，那么程序的写法就会变得较简单，通常中断程序含有以下一个或多个特征，如果我们的应用中发现有这些特征时，在程序规划前就要考虑是否采用中断的写法。3.3 CPLD3.3.1 CPLD的特点20世纪80年代中期, Xilinx和Altera分别推出了与标准门阵列类似的FPGA和类似于PAL结构的扩展型CPLD ,它们的特点是：集成度高、体系结构和逻辑单元灵活以及适用范围宽等。这两种器件容和了通用门阵列和PL

28、D的优点,能实现较大规模的电路,其编程也很灵活,特点如下：(1) 目前的 CPLD主要是基于FLASH 或E2 PROM存储器编程 ,其编程次数达 1万次。它的优点是在系统断电之后 ,编程信息不存在丢失。CPLD还可分为在系统编程 (ISP) 和在编程器上编程CPLD两种。 ISP器件具有不需要编程器的优点 ,可先将器件于印制板装焊 ,然后经过编程电缆进行编程,它方便于编程、调试和维护。(2) CPLD芯片是将多个可编程阵列逻辑 (PAL)器件集成到一起,类似 PAL的结构。通常情况下CPLD器件至少包含三种基本结构 : 可编程 I/ O单元 ;可编程逻辑功能块 (FB);可编程内部连线 。(

29、3) CPLD的处理速度优于 FPGA。因为CPLD是逻辑块级编程 ,且其逻辑块互连是集总式的而FPGA是门级编程 ,并且 CLB之间是采用分布式互连。所以CPLD比 FPGA有较大的时间可预测性和较高的速度 ,其产品能给出引脚到引脚的最大延迟时间 。(4) FPGA/CPLD软件包中有各种仿真工具和输入工具,以及版图设计工具和编程器等,该电路设计人员能在很短的时间内完成电路的输入、编译、仿真、优化,再到芯片最后的制作。(5)设计FPGA/CPLD电路的软件易学、易用。3.3.2EP1K30管脚分配1、时钟源本次实验板中CPLD芯片振荡频率为4M，与P125管脚相接。P55管脚接22.1184

30、MHz的时钟信号。2、输入开关本实验器中的开关引脚为 P7,P8,P9,P10,P11,P12,P13,P14，同时作为输出脚可用LED指示电平状态。3、RS232接口4、数码管显示本次CPLD实验板含有6个数码管SEG1SEG6，是采用段LED共阴极显示，并采用动态扫描显示方式。5、键盘4X4键盘的接口电路如下图所示：CPLD的输出扫描码为P44；P46；P47；P48管脚，依次接到键盘的输入端，其查询输出接到CPLD的P49；P51；P59；P60四个管脚上。键盘与CPLD的接口示意图5、单片机扩展槽及外扩槽在主板上留有一个模拟单片机扩展槽，用于CPLD模拟单片机之用，其与CPLD的接口分

31、别为，6、扩展接口 3.4 显示及按键控制系统3.3.1LED数码管 发光二极管（LED）可以将电信号转换成光信号。如果把LED制成条状，再按照一定方式连接，组成数字“8”，就构成LED数码管。为组成09的一系列数字,使用时按需求使某些笔段上的发光二极管点亮。 LED数码管的性能优势： 1) 能够在小电流、低电压条件下驱动发光，能和CMOS、TTL电路兼容。2) 体积小，重量轻，抗冲击性能好。 3) 单色性好，亮度高，发光响应时间特别短，高频特性非常好。4) 使用寿命长，基本在10万小时以上，部分甚至可达到100万小时，且其成本低。 LED数码管已广泛用于数控装置、数字仪表、计算机的数显器件的

32、制作. LED数码管的结构 LED数码管分共阴极与共阳极, a g 代表7个笔段电极,DP代表小数点。3与8内部连通, “”表示公共阴极，“”表示公共阳极。对于共阳极LED数码管,短接8只发光二极管的阳极(正极)后作为公共阳极。它的工作特点是,当公共阳极接高电平，对应笔段电极接低电平时, ,相应笔段才能发光。共阴极的LED数码管与之相反,它是短接发光二极管的阴极(负极)后作为公共阴极,当驱动信号为高电平“”端接低电平时才能发光. 图 3.3.1 LED数码管市场LED数码管的产品中,以发红、绿、黄光的居多。LED数码管与多只具有发光性能的PN结等效，当PN结导通的时候,依据少数载流子的注入及随

33、后的复合辐射发光,得出其伏安特性与普通二极管类似。3.3.2 数据显示电路的设计表3.3.1 数码管的编码表图3.3.2 显示电路3.5稳压电源3.5.1直流稳压电源组成图3.5.1直流稳压电源组成变压器：交流降压；整流：交流变脉动直流；滤波：滤除脉动；稳压：进一步消除纹波，提升电压的带载能力和稳定性。3.5.2固定输出稳压电源3.5.2.1电路原理图图3.4.2.1固定输出稳压电源原理图3.5.2.2电路组成1变压电路 2整流电路 3滤波电路 4稳压电路3.5.2.3电路波形 图3.5.2.3（1）变压器波形 图3.5.2.3（2）滤波波形图3.5.2.3（3）稳压波形第4章 系统检测及分析

34、4.1 系统仿真/硬件验证 4.1.1 系统的调试方法本系统即含有CPLD自编程硬件设计电路，又含有单片机控制电路的设计，整个系统比较复杂，因此我们采用自底向上的调试方法，也就是先对各个单元模块电路的软件仿真和硬件调试，在各个单元模块电路调试好后再进行系统联调，最后再对硬件的编程固化及系统的组装。4.1.2 系统的硬件验证 单元电路的调试发送控制程序和单片机数据接收的调试：使用计算机、51单片机学习开发板，示波器，及keil、Proteus等软件和设备，对单片机的数据接收和发送控制程序进行调试。单片机程序调试图CPLD按键及显示控制程序的调试：使用计算机，CPLD实验开发系统箱，MAX PLU

35、S II软件，示波器等，对CPLD按键及显示控制程序进行调试 系统的联合调试 将各个单元电路调试好后，再连接系统电路进行系统联调。 系统的硬件验证 在系统联调成功之后，将其程序通过编程器固化到单片机中，并且插到CPLD实验开发板中的单片机底座上，输入相关的信号，并且进行相关性能指标的测试，直到能满足系统设计要求为止。具体硬件验证说明如下： 本模拟系统设置了5个功能按键按：拨码开关的1号8号键分别为模拟空车牌压下和23.00到6.00时间段，KP1是状态切换键，KP2是加，KP3是减。 系统开始计费时先按下空车牌压下模拟键，显示初始值为起步价，按功能切换键可依序显示里程单价、总里程、用车费用和等

36、待时间。按确定键可进入时间校正状态在正常时间显示状态下，此时被修改位闪烁，按修改键修改当前的时间，如果不修改则自动跳出。我们在本设计的显示系统一共设置了6个数码管，其中常规显示的有5个，另外一个是状态显示，显示情形如下： 本出租车计费器具备里程单价、行驶里程、用车费用、当前时间等多项显示功能，可以校正系统时间，由键盘完成显示的切换，车在启动时伴随语音提示信号。本系统具有计费正确，操作方便，显示直观，功能齐全等优点。4.2 设计技巧分析 出租车车计费体系，在总体设计上，结合了单片机和CPLD各自的优点和硬件及软件的限制。我们采用了单片机进行采集和处理数据，并将采集及处理的数据发送给单片机，单片机

37、采用C语言编程，因为C语言，程序结构简洁，经凑，规整，表达式简练，使用灵活，程序可读性强，而且具有丰富大量的运算符，可以处理相对复杂的表达式，有关数据的计算和处理，我们要注意一些数据关系的换算，转换和放大。数据关系的换算，转换是为了方便设计控制程序，而数据的放大则为了避免了浮点数的运算，数据被放大后的还原是由显示数据时在对应的数码管处显示小数点来处理的。并且结合实际情况，采用按键调参数，以实现不同地方的实际需要，后期还可以通过专门的软件对参数进行调整，以防止司机私自篡改参数。 在测控CPLD芯片的设计中： 1）由于受芯片及软件的影响,CPLD的编程软件采用MAX PLUS II，并且分模块化自

38、上而下，使每个模块的设计功能相对单一，降低了设计难度，也便于程序调试。，2） 本系统中许多模块的程序设计，都涉及多个控制信号，通过嵌套的条件语句完成多个控制信号，这些条件信号的作用方式（高，低电平和上升，下降沿）和作用时机（先作用和后作用）都非常有技巧，很值得揣摩与关注。 设置了很多标志信号（其中包括初始设置和中间运算处理产生），在单片机和CPLD的数据处理中，这极大的方便了数据的处理。按下按键，分别处理各工作状态或各按键的标志位，在显示的时候可以按照标志位分别去处理参数。这种方法灵活且相当有技巧，效率也很高。 在显示上，运用了分屏显示和串行显示，这不仅减少了数码管的数量同时也简化了驱动电路的设计。通过对显示模式的切换，满足了在各种状态下对数码管的显示方式的系统工作要求。 4.3 设计