单片机出租车计价器实施方案

个人收集整理 仅供参考学习目录1、任务及要求22、设计方案介绍 2b5E2RGbCAP2.1 基本工作原理2p1EanqFDPw2.2系统整体框图3DXDiTa9E3d3、硬件电路设计 3RTCrpUDGiT3.1单片机最小系统 35PCzVD7HxA3.2A44E霍尔传感器检测单元 4jLBHrnAILg3.3 存储单元6xHAQX74J0X3.4 键盘调整单元7LDAYtRyKfE3.5显示单元8Zzz6ZB2LtkdvzfvkwMI14、软件设计94.1系统主程序9rqyn14ZNXI4.2中断程序10EmxvxOtOco4.2.1里程计数中断程序..........................................10SixE2yXPq54.2.2中途等待终端程序...........................................106ewMyirQFL4.3计算程序10kavU42VRUs4.4y6v3ALoS89显示程序104.5键盘程序10M2ub6vSTnP5、设计总结120YujCfmUCw6、参考资料12eUts8ZQVRd7、附件13sQsAEJkW5T7.1电路图13GMsIasNXkA7.2元件清单13TIrRGchYzg7.3源程序清单147EqZcWLZNX0/26个人收集整理 仅供参考学习出租车计价器摘要：本设计是以STC89C51单片机为核心器件,附加A44E霍尔传感器测距,实现对出租车地计价统计 .采用AT24C02 实现在系统掉电时保存单价和系统时间等信息,输出采用7位8段数码显示管.用该电路设计地计价器不但能实现基本地计价,而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价 ,同时在不计价地时候还能作为时钟为司机提供方便 .lzq7IGf02E关键词：STC89C51;霍尔传感器;出租车计价器;数码显示管Abstract:ThisdesignisbasedonSTC89C51microcontrollerasthecoredevice,additionalA44Ehallsensors,realizetothetaxirangingvaluationstatistics.AT24C02realizethepowerlostinthesystempreservedwhenunitpriceandthesystemtime,theinformationsuchastheoutputforseven8digitalXianShiGuan.Withthecircuitdesignofthemetercannotonlyrealizethebasicvaluation,andstillcanaccordingtothedayandthenight,halfwaytoadjusttheunitprice,whilewaitinginthevaluationisalsocanbeusedastheclockforthedriverwitheasezvpgeqJ1hk.Keywords：STC89C51;Hallsensors;Themetertaxi;1/26个人收集整理 仅供参考学习1、任务及要求1）模拟一个检测车轮转动里程地计价系统；2）计程计价显示功能：当启动键被按下时，系统开始计程，同时显示出起价和每公里单价；在行使过程中，实时显示已行走地里程数和当前累计价格；当清除键被按下时，计程计价器清零.NrpoJac3v13）显示采用7位静态方式，其中价格4位，公里数3位.4）具有时钟功能，可以通过开关切换显示时间和计价.2、设计方案介绍2.1 基本工作原理计数器系统主要由五部分组成：A44E霍尔传感器、STC89C51单片机、独立键盘、EEPROMAT24C02A和显示数码管.1nowfTG4KI霍尔传感器安装在车轮上，主要检测汽车行进地公里数，并产生一系列相应地脉冲输出，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中读取地价格等相关数据进行金额地计算，计算好地金额、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，按下相应地按钮，产生信号交由单片机处理并实时显示出来，调节好地数据存储到EEPROM中，掉电后可以使调好地数据不丢失，下次得电后直接从EEPROM读到单片机，系统结构图如图2.1.fjnFLDa5Zo2/26个人收集整理 仅供参考学习2.2系统整体框图独立键盘调整A44E霍尔STC89C51数码管动传感器单片机态显示AT24C02A存储器图2.1系统整体框图3、硬件电路设计3.1单片机最小系统89C51是片内有ROM/EPROM地单片机，因此，这种芯片构成地最小系统简单﹑可靠.用89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3.1单片机最小系统所示.由于集成度地限制，最小应用系统只能用作一些小型地控制单元 .其应用特点：tfnNhnE6e5（1）有可供用户使用地大量 I/O口线.（2）内部存储器容量有限.（3）应用系统开发具有特殊性.3/26个人收集整理 仅供参考学习图3.1单片机最小系统STC89C51地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端出现一段时间地高电平，外接11.0592M晶振和两个30pF电容组成系统地内部时钟电路.HbmVN777sL3.2 A44E霍尔传感器检测单元A44E属于开关型地霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.5～18V），其输出地信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机地IO端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ.V7l4jRB8HsA44E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.83lcPA59W9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地两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场地4/26个人收集整理 仅供参考学习方向通以电流，则与这二者相垂直地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.当施加地磁场达到工作点（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3.2所示.mZkklkzaaP图3.2A44E霍尔传感器原理里程计算是通过安装在车轮上地霍尔传感器检测到地脉冲信号，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3.3所示.AVktR43bpw图3.3A44E传感器测距示意图本系统选择了将A44E地脉冲输出口接到P3.3口外部中断1作为信号地输入端（这样可以减少程序设计地麻烦），车轮每转一圈（设车轮地周长是1米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机地中断，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3.4所示.ORjBnOwcEd5/26个人收集整理 仅供参考学习图3.4 霍尔元件接线图3.3 存储单元存储单元地作用是在电源断开地时候，存储当前设定地单价信息.AT24C02A是Ateml公司地1KB地电可擦除存储芯片，采用两线串行地总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片内地资料可以在断电地情况下保存40年以上，而且采用8脚地DIP封装，使用方便.2MiJTy0dTTAT24C02芯片引脚配置如图3.5所示.图3.5AT24C02A引脚图具体电路图3.6所示：6/26个人收集整理 仅供参考学习图3.6 存储单元电路原理图图中R2、R3是上拉电阻，其作用是减少AT24C02A地静态功耗.由于AT24C02A地数据线和地址线是复用地，采用串口地方式传送数据，所以只用两根线SCL（时钟脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机P2.3和P2.2口连接，进行传送数据.gIiSpiue7A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；当系统重新上电地时候，自动调用读存储器程序，将存储器内地单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用.uEh0U1Yfmh3.4 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3.7所示.IAg9qLsgBXS1：接P1.0口，对上一次地计费进行清零，为下次载客准备S2：接P1.1口，实现白天和夜晚单价地切换；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.WwghWvVhPE7/26个人收集整理 仅供参考学习图3.7 键盘单元电路3.5 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，用于显示单价.电路如图3.8所示.asfpsfpi4k图3.8 显示单元电路8/26个人收集整理 仅供参考学习4、软件设计4.1系统主程序在主程序模块中，需要完成对各参量和接口地初始化、出租车起价和单价地初始化以及中断、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地内容，分别完成启动、清除、计程和计价等不同地操作.ooeyYZTjj1当汽车运行起来时，就启动计价，根据里程寄存器中地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、每公里地单价数和起步价数来计算出当前地总金额， 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4.1所示.BkeGuInkxI开始里程>3初始化YNN总金额=起步价切换总金额=起步价Y总金额+=（里程总金额+=等待金额计算夜间单价时间*等待单价-3）*单价显示总金额+=等待时间*等待单价N清零返回Y结束PgdO0sRlMo图4.1主程序流程图 图4.2计算程序流程图9/26个人收集整理 仅供参考学习4.2中断程序4.2.1里程记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.3cdXwckm154.2.2 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分钟将缓存变量中地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地值相同，则进入等待计时，每5分钟记一次价格.h8c52WOngM4.3 计算程序计算程序根据里程数分别进入不同地计算公式.如果里程大于3公里，则执行公式：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.程序流程图如图4.2所示.v4bdyGious4.4 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，利用主函数内地循环，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.J0bm4qMpJ94.5 键盘程序键盘采用查询地方式，放在主程序中，当没有按键按下地时候，单片机循环主程序，一旦右按键按下，便转向相应地子程序处理，处理结束再返回.流程图如图4.3.XVauA9grYP10/26个人收集整理 仅供参考学习key3=0?YNkey3num为真返回YNNkey3num=1？YNkey1=0?key3num=2?YNY白天单价+1存储白天单价key3num=3?Ykey2=0?key1=0?存储夜晚单价NYYN白天单价-1夜晚单价+1key1=0?Y

NNkey3num=4?Ykey3num=5?存储等待单价N Ykey2=0? 等待单价+1

key1=0?

key3num=0YN夜晚单价-1key2=0?Y等待单价-1显示key3=0?NYkey3num++

Y N起步价+1 存储起步价Nkey2=0?Y N起步价+1NbR9C6TJscw图4.3键盘程序流程图11/26.pN9LBDdtrd个人收集整理 仅供参考学习5、设计总结经过这些天有关于出租车计价器地课程设计， 使我对单片机地应用有了更深地了解.在课程设计地过程中，还是碰到了许多地问题 .比如，对于数码管动态扫描显示和键盘地延时防抖地综合编程不能较好地解决；对于代码地前后顺序及调用掌握得还不够好； 对于一些相关地应用软件没能熟练掌握 .通过这几天晚上地苦想和反复调试，以及参考网上地程序，最终还是把问题解决了通过这次课程设计，我最大地收获就是自己地动手能力和独立解决问题地能力得到了很大地提高，也充分体会到了自己设计东西地乐趣、学会查阅资料和对别人地东西融会变通地重要性，也明白了很多知识光靠趴在书本上学是学不到其中地精髓地，必须亲自去试着实践，亲自去经历才能对它们真正地掌握，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.在动手地过程中，不仅能增强实践能力，而且在理论上可以有更深地认识；这次设计给了我极大地鼓舞和信心，相信在以后地学习中可以通过不断地摸索和实践来提高其他方面地知识.DJ8T7nHuGT6、参考资料（1）李光飞 单片机课程设计实例指导 [M] 北京北京航空航天大学出版社；2）马淑华，王凤文，张美金编著.单片机原理与接口技术（第二版）.北京：北京邮电大学出版社，2007；QF81D7bvUA3）谭浩强著.C程序设计（第三版）.北京：清华大学出版社，2005；4）靳达编单片机应用系统开发实例导航[M]北京人民邮电出版社；12/26个人收集整理 仅供参考学习7、附件7.1电路图VCCQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7PNPPNPPNPPNPPNPPNPPNPR4R5R6R7R8R9R101K1K1K1K1K1K1KP3.0DS19P3.1DS29P3.2DS39P3.4DS49P3.5DS59P3.6DS69P3.7DS791aDPY1aDPY1aDPY1aDPY1aDPY1aDPY1aDPY22ba2ba2baba2ba2ba2ba3cfb3cfb3cfb3cfgb3cfb3cfb3cfb4dg4dg4dg4d4dg4g4dgd5eec5eec5eec5eec5eec5eec5eec6fd6fd6fd6fd6fd6d6fddpf7gdp7gdp7gdp7g7gdp7dp7gdp8g8dp8dp8dpdp8dp8dp8dpDPY_7-SEG_DPDPY_7-SEG_DPDPY_7-SEG_DPDPY_7-SEG_DPDPY_7-SEG_DPDPY_7-SEG_DPDPY_7-SEG_DPVCCHRVCCS1U1P1.0P1.01403P1.0Vcc2SW-PBP1.1239P3.3P1.1P0.01S2P1.2338P1.2P0.1P1.1P1.3437A44E+C1P1.3P0.2SW-PB536S5P1.4P0.3S310uF/16V635VCCP1.5P0.4P1.2SW-SPST734P1.6P0.5SW-PB833P1.7P0.6S4932RSTP0.7P1.3P3.01031P3.0/RXDEASW-PBP3.11130R1P3.1/TXDALE/PROGR2R3U2P3.2122910KP3.313P3.2/INT0PSEN285.1k5.1k5VCCNC1P3.414P3.3/INT1P2.727P3.4/T0P2.6P3.5152662P3.5/T1P2.5WPNCP3.61625P3.6/WRP2.4P3.7172473P3.7/RDP2.3SCLNC1823XTAL2P2.2192284XTAL1P2.1SDAGNDC22021VssP2.030pFAT24C02AY1STC89C5111.0592MHzC330pF4B7a9QFw9h7.2元件清单元件名称封装数量编号（值）电阻AXIAL0.31R1(10K)电阻AXIAL0.32R2,R3(5.1K)电阻AXIAL0.37R4~R10(1K)电容RAD0.12C2,C3(30Pf)电解电容RB.2/.41C1(10uF/16V)三极管TO92A7Q1~Q7(PNP)STC89C51单片机DIP401U1AT24C02ADIP81U2开关SW-PB5S1~S513/26个人收集整理 仅供参考学习晶振XTAL11Y1(11.0592MHz)LED数码管7DS1~DS7A44E霍尔元件1J17.3源程序清单#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definedelayNOP();{_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}; ix6iFA8xoXucharcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};wt6qbkCyDEsbitexter=P3^3; //外部中断sbitkey0=P1^0; //清零sbitkey1=P1^1; //切换/+sbitkey2=P1^2; //-sbitkey3=P1^3; //功能键sbitp30=P3^0; //数码管各位控制sbitp31=P3^1;sbitp32=P3^2;sbitp34=P3^4;sbitp35=P3^5;sbitp36=P3^6;sbitp37=P3^7;sbitSDA=P2^2; //IIC引脚sbitSCL=P2^3;uintinter,aa,bb,temp,temp1;uintzongjine,licheng,dengdai;uintkey3num,qiehuantemp,delaytemp;uchardanjia1,danjia2,danjia3,danjia,qibu;voiddelay(uintx)//延时时基为1msKp5zH46zRk{inti,j;for(i=x;i>0;i--)for(j=340;j>0;j--);}voidstart()//IIC开始位{SDA=1;SCL=1;delayNOP();14/26个人收集整理 仅供参考学习SDA=0;delayNOP();SCL=0;}voidstop()//IIC停止位{SDA=0;delayNOP();SCL=1;delayNOP();SDA=1;}voidrespons()//IIC应答位{uchari;SCL=1;delayNOP();while((SDA==1)&&(i<250))i++;SCL=0;delayNOP();}ucharread_byte()//从EEPROM读到MCUYl4HdOAA61{uchari,j;for(i=0;i<8;i++){SCL=1;j<<=1;j|=SDA;SCL=0;}return(j);}voidwrite_byte(uchardate)//ch4PJx4BlI从MCU写到EEPROM{uchari,temp;temp=date;for(i=0;i<8;i++){temp=temp<<1;15/26个人收集整理 仅供参考学习SCL=0;delayNOP();SDA=CY;delayNOP();SCL=1;delayNOP();}SCL=0;delayNOP();SDA=1;delayNOP();}void write_data(uchar addr,uchar date) // 在指定地址 addr 处写入数据dateqd3YfhxCzo{start();write_byte(0xa0);respons();write_byte(addr);respons();write_byte(date);respons();stop();}ucharread_data(ucharaddr) // 在指定地址 addr读取数据E836L11DO5{uchardate;start();write_byte(0xa0);respons();write_byte(addr);respons();start();write_byte(0xa1);respons();date=read_byte();stop();returndate;}void display(uint zongjine0,uint licheng0,uint danjia0) //数码管显示S42ehLvE3M16/26个人收集整理 仅供参考学习{uintjbai,jshi,jge,lshi,lge,dshi,dge;uintnumwei,numshu;数码管位置分配jbai=zongjine0/100;jshi=zongjine0%100/10;jge=zongjine0%100%10;lshi=licheng0/10;lge=licheng0%10;dshi=danjia0/10;dge=danjia0%10;数码管动态显示if(aa){aa=0;numshu++;if(numshu==7)numshu=0;P3=0xff;switch(numwei){case0:p30=0;P0=table[jbai];break;case1:p31=0;P0=table[jshi]&0x7f;break;case2:p32=0;P0=table[jge];break;case3:p34=0;P0=table[lshi];break;case4:p35=0;P0=table[lge];break;case5:p36=0;P0=table[dshi]&0x7f;break;case6:p37=0;P0=table[dge];break;}numwei++;if(numwei==7)numwei=0;}}voidkeyscan() //键盘扫描{if(key3==0) //功能键调节 501nNvZFis{delay(5);if(key3==0){17/26个人收集整理 仅供参考学习key3num=1;while(!key3);delay(5);while(!key3);while(key3num){if(key3num==1) //调白天单价{if(key1==0){delay(5);if(key1==0){danjia1++;if(danjia1==100)danjia1=0;while(!key1);delay(5);while(!key1);}}if(key2==0){delay(5);if(key2==0){danjia1--;if(danjia1==-1)danjia1=99;while(!key2);delay(5);while(!key2);}}display(1,0,danjia1);}if(key3num==2)调夜晚单价{write_data(1,danjia1);if(key1==0){delay(5);18/26个人收集整理 仅供参考学习if(key1==0){danjia2++;if(danjia2==100)danjia2=0;while(!key1);delay(5);while(!key1);}}if(key2==0){delay(5);if(key2==0){danjia2--;if(danjia2==-1)danjia2=99;while(!key2);delay(5);while(!key2);}}display(2,0,danjia2);}if(key3num==3)调等待单价{write_data(2,danjia2);if(key1==0){delay(5);if(key1==0){danjia3++;if(danjia3==100)danjia3=0;while(!key1);delay(5);while(!key1);}19/26个人收集整理 仅供参考学习}if(key2==0){delay(5);if(key2==0){danjia3--;if(danjia3==-1)danjia3=99;while(!key2);delay(5);while(!key2);}}display(3,0,danjia3);}if(key3num==4) //调起步价{write_data(3,danjia3);if(key1==0){delay(5);if(key1==0){qibu++;if(qibu==100)qibu=0;while(!key1);delay(5);while(!key1);}}if(key2==0){delay(5);if(key2==0){qibu--;if(qibu==-1)qibu=99;while(!key2);delay(5);while(!key2);20/26个人收集整理 仅供参考学习}}display(4,0,qibu);}if(key3num==5) //退出功能键{write_data(4,qibu);key3num=0;}if(key3==0){delay(5);if(key3==0){key3num++;while(!key3);delay(5);while(!key3);}}}}}}voidinit(){SDA=1;SCL=1;zongjine=0;licheng=0;dengdai=0;danjia1=read_data(1);danjia2=read_data(2);danjia3=read_data(3);qibu=read_data(4);aa=0; //数码管动态扫描地定时器时基个数bb=0; //判断是否等待地时基个数inter=0;EA=1; //开总中断EX1=1; //开外部中断 1IT1=1; //触发方式下降沿TMOD=0x01;21/26个人收集整理 仅供参考学习TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;ET0=1; //开定时器 T0中断TR0=1; //开定时器 T0P3=0x08;P0=table[0];}voidjisuan(){if(licheng>3)zongjine=qibu+(licheng-3)*danjia+dengdai*danjia3; //金额计算 jW1viftGw9elsezongjine=qibu+dengdai*danjia3; //起步公里内金额计算 xS0DOYWHLP}voidqiehuan(){if(key1==0) //白天夜晚切换{delay(5); //键盘防抖if(key1==0)qiehuantemp=!qiehuantemp;while(!key1);delay(5);while(!key1);}if(qiehuantemp==0)danjia=danjia2;if(qiehuantemp==1)danjia=danjia1;}voidmain(){init();qiehuantemp=1;key3num=0;while(1){qiehuan(); //切换白天夜晚单价jisuan(); //计算总金额display(zongjine,licheng,danjia);keyscan();22/26个人收集整理 仅供参考学习if(key0==0) //清零键init();}}voidinter1()interrupt2 //脉冲中断{delay(5); //if(exter==0) //{ //IT1=1;inter++;if(inter==5){inter=0;licheng++;}} //while(!exter); //delay(5); //while(!exter); //}voidtimer0()interrupt1{TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;aa+