单片机；出租车计价器；霍尔传感器；液晶

IV摘要随着国内城市现代化的发展，出租车行业突飞猛进，出租车计价器的市场需求量也大大增加。传统的出租车计价器分为机械式和半机械式，主要依靠传感器接收的脉冲进行计数，依靠齿轮比进行计价，不可避免的造成计价器易损耗，精度低，不易调整价格，容易作弊等问题。从加强出租车行业管理及服务质量并且节约成本出发，考虑到单片机已经再各个领域成熟的应用了几十年，其技术可靠，参考资料丰富，价格低廉，因此本文选取了STC89C52这一-单片机做为计价器的核心。运用霍尔传感器检测车轮转数，读取掉电存储单元里面的价格信息，经单片机处理之后显示到LED数码管上。由于单片机相比较而言，容易实现设计任务要求，并且单片机的功能强大，软硬件应用较少，并且操作简单灵活性强。如果需要改变其中的某些功能通过软件编程就可以实现。关键词：单片机；出租车计价器；霍尔传感器；液晶AbstractWiththedevelopmentofmoderndomesticcities,thetaxiindustrybyleapsandbounds,andtherentalcarmileagefaremeter'smarketdemandisalsogreatlyincreasingTaximeterisbothpassengersanddriversofthetransactioncriteria,ataxiisthemostimportanttook.Itrelatestotheinterestsofbothtransactions.Hasagoodperformanceregardlessofthemeterisavastnumberoftaxidriversofpassengersareverynecessary.Trađitionalmechanicalandsemi-mechanicalTaximeterrelymainlyonthesensortoreceivethepulsecount,relyingonthepricingofgearratio,theinevitableresultofthemetereasytowearandtear,lowprecision,easytoadjusttheprice,easytocheatandotherissues.Inondertostrengthentherentalcartrademanagementandthegradeofservice,andsavesthecosttoembark,Thesingle-chipcircuitrytoSTC89C52asthecenter,anadditionalHallsensorA44ErangingtorealizeTaximeterstatistics,usingrealzewhenthesystempower-downunitpricesandsaveinformationsuchassystemtime.MCUusedforthedesign,arekativelypowerful,withlesshardwareandappropriatesofiwarecaneasilycoordinatewitheachothertoachievethedesignrequirements,flexibilityandstrongcanbeprogrammedbysoftwaretocompletemoreoftheadditionalFunetionPricingmodelfortheswitch,softwareprogrammingandcaneasilycitetheachievement.Alsointhisprogrammethattheuseofa8digitaldisplaytulbe,canbemorefriendlytouseinterface.ThisdesignusesLEDdigitaltubetoprovideafrinidlyandeasytoreadinterfaceanddatainformationataglance,whichgreatlyfàcilitatestheuseofthedriverfriends.Keywords：singlechip；Rentalcarmileagefaremeter；Hallelement；liquidcrystal目录摘要 IAbstract II目录 III第1章 绪论 21.1课题背景 21.2研究课题的目的及意义 31.3课题研究内容及技术指标 3第2章方案的论证与设计 42.1系统方案论证 42.1.1主控芯片的选择 42.1.2显示单元的方案选择 52.1.3其他电路的方案选择 52.2方案的确定 62.3方框图的设计 6本章小结 7第3章单元电路设计 83.1单片机系统 83.1.1CPU模块 103.1.2时钟电路 103.1.3掉电存储电路 113.2测距单元设计 113.3按键电路设计 143.4显示单元设计 14本章小结 16第4章软件程序设计 174.1系统主程序 174.2数据处理子程序 184.3显示子程序 19本章小结 20第5章电路的安装与调试 215.1硬件电路的安装与调试 215.1.1硬件的焊接 215.1.2硬件的上电测试 225.2软件程序的调试 225.2.1程序编写软件介绍 225.3软硬件混合调试 23本章小结 24结论 25致谢 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。附录1译文 错误!未定义书签。附录2英文参考资料 错误!未定义书签。附录3整机原理图 错误!未定义书签。附录4程序流程图 错误!未定义书签。附录5程序代码 错误!未定义书签。附录6元器件表 错误!未定义书签。绪论出租车行业是我国发展许久的一项行业，随着时代的变迁，人们的生活层次也随之变高，出租车也不在是奢侈享受，开始变得流行普遍起来。同样对于出租车来讲，出租车计价器作为出租车司机与乘客之间唯一的计量工具，重要性就不言而喻了，对于广大出租车司机朋友还是乘客来说都是非常重要的。1.1课题背景出租汽车计价器是一种专用场景专用的公平仪器，保障交易双方的权益。它的使用场景是安装在出租车上，用来计算乘客应该付费的总数。该付费金额主要是出租车计价器在计算乘客在上车后的行驶过程中，所行驶的里程以及等待时间所造成的金额的合计。由于出租车的普遍性，出租车计价器应该有因地区而异和应该根据客户不同的需求进行不同的设计的特点。在程序中增加一些可以人为改变但又不是可以在运行中随意改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节单价以及计价方式。我国目前大范围推广使用的出租车计价器相对来说功能较少，操作起来不便利，并且现在在世界范围内普遍使用的出租车计价器都源自台湾。现在就我国国内的情况来讲，生产出租车计价器的企业较少，并且集中分布在东南沿海地区。这些企业也大都是一些中小型的企业，研发水平有限，技术水平不高，国际竞争力也不强。相比以往，我国以前的出租车计价器的设计几乎都是采用机械式的，只能实现一些简单的功能，只是个特殊的里程表。并且精确度也不高。随着科学技术的进步，出现了半智能的新一代计算器与机械式相结合的第二代计价器，此类计价器可以基本完成计价器的基本工作。随着电子技术的发展以及智能化的日益普遍，出现了第三代功能更加完善，操作更加便捷的第三代计价器。现在各大中城市出租车行业都必备出租车计价器，甚至于没有正规的出租车计价器的出租车几乎不再有人相信是真的，所以计价器市场的发展已成为了不可阻挡的趋势。而部分小城市出租车行业尚不发达，但随着城镇城市化进程的日益加快,象征着城市面貌的出租车行业也将迅速发展，计价器市场的不断扩张也是毫无疑问的，所以未来出租车计价器行业的发展是巨大的。1.2研究课题的目的及意义目前的出租车计价器种类繁多，采用的方案也各不相同。从传统简单的逻辑电路方案到高性能的FPGA方案，极大地丰富了计价器市场。但是各个方案又都有其难以避免的缺点，例如逻辑电路，由于主要依靠传感器接收的脉冲进行计数，依靠齿轮比进行计价，不可避免的造成计价器易损耗，精度低，不易调整价格，容易作弊等问题。因此本文拟采用一个简单易行，且价格低廉的方案来取代当前的出租车计价器。思考到单片机在各个领域都有应用，并且已经应用多达几十年的时间，单片机的价格相对来说较低，同样由于该技术日益成熟，参考资料也比较丰富，所以本次设计采用了STC89C52作为计价器的主控芯片。进行里程的检测主要是通过霍尔传感器来实现的，工作原理的通过检测并读取掉电存储单元的信息，然后输送到主控芯片STC89C52单片机之中，再通过单片机的运算传送显示的LCD显示屏上。这种计价器能够取代当前的出租车计价器成功的给乘客和出租车司机带来方便和实惠，成为新一代智能计价器。1.3课题研究内容及技术指标设计任务：作为中央处理单元的是型号为STC89C52的单片机，霍尔传感器作为主要测距元件。所设计成的新一代出租车计价器。设计硬件电路较为简化，节约了设计成本以及设计时间。其主要原理是通过STC89C52芯片程序控制电路，通过键盘实现不同功能之间的切换，从而实现总价显示，里程，等待时间的切换。不同的指令代表不同的工作模式。例如：计时，计程，总价，停止等。AT24C02芯片是本设计的储存芯片，他的擦写次数多速度较快，抗干扰能力强，并且数据不容易丢失。技术指标：1、按公里计价：起步价为8元，当里程<3km时，按起价计算费用，当里程>3km时，每公里按1.8元计费；2、按时间计价：等待累计时间>2min时，按1.5元/min计费；3、液晶显示公里数、时间数、单价、总价；第2章方案的论证与设计2.1系统方案论证2.1.1总体方案的选择方案一：采用模拟电路和数字技术相结合的方式来实现。工作方式是将输入传感器的电脉冲信号进行放大整形，并且作为输入信号输送到移位寄存器中，从而实现计价的功能。但是这种电路结构相对来说简单，从而导致性能不够稳定，并且调节起来也不方便，最重要的一点就是单价不能够根据实际情况进行调节，导致该方案实用性大大降低。方案二：用可编程门阵列来实现：主要工作原理是利用硬件的特性，来配合编程语言进行编程，在硬件安装调试成功以后程序下载到可编程器件上来实现。从而通过这一系列操作可以对出租车整个过程进行判断，从而进行处理。在全部过程中完全实现了自动化和智能化。方案三：采用单片机来进行控制以及信号处理。中央处理单元使用STC89C52单片机，霍尔传感电路用来进行里程计算处理，由于STC89C52单片机的功能性，以及霍尔元件的线性特性用来实现出租车计价器的计价功能。性能稳定，操作简单。不仅能实现出租车计价器必备的功能，而且还能根据单片机的特性拓展许多更能，对于不固定的参数修改起来也简便。此次毕业设计是设计一个新一代的出租车计价器系统，所以该出租车计价器不仅能单一的实现计价的功能，还能够预设等待时间的时长，计算等待时间所产生的费用，最后将距离费用和等待时间费用相加。该出租车计价器计算一次服务的总价所用到的公式是：总价=起步价+单价*(总里程-起步里程)。单片机STC89C52在本次设计中作为主控芯片，主要原因在于处理能力强，引脚多从而可以实现的功能多，同样后期可以拓展的内容较多，从而成为了本次设计的最佳选择。通过比较以上三种方案,我们知道采用数字电路以及FPGA设计的出租车计价器所需要的成本较高，而且器件性能相比较而言不稳定，所以不适合大规模推广使用，因为此方案所用到的器件多，从而导致了成本较高，如果出现故障维修起来也更难，调试也不便利，对于不同模式之间的选择也不便利，在使用过程中需要搭配机械开关来使用，但是这开关使用久了会导致安全隐患，从而导致实际操作性可行性大打折扣。所以采用单片机进行主控芯片进行设计，相比较而言功能也比较多，可以运用数量较少的硬件和与其搭配的软件编程来完成更完善的功能，方便对参数进行修改以及对系统进行升级。因此采用第三种方案，运用第三种方案作为总体方案的选择，从而实现出租车计价器的计价功能。2.1.2显示单元的方案选择方案一:采用LED数码显示管显示大部分数码显示屏的工作原理都是大同小异的，均由多个发光二极管所组成的一种显示类电子器件，在单片机的应用领域中通常搭配使用的是由7个发光二极管所组成的LED数码管。LED数码管共有2种类型，工作原理分别是：共阴极数码管，在工作时阴极处于共地的状态，共阳极数码管工作时，阳极处于高电平的状态，并且该类LED数码显示屏的部件采用阳极并接的接法。用这种接法的目的是当阴极处于低电平的状态时，发光二极管回路导通进行发光。方案二:采用液晶显示器件（液晶显示器）显示。优点主要有零辐射、低功耗、体积小、字符显示精确.但如果采用LCD液晶显示，在距离屏幕1米外就无法看清数据，在白天其对比度也不能够满足要求。此次设计中需要显示时间。日期等简单字符，用LED即可满足要求，另外LCD比LED价位高。根握上述分析故显示模块选用方案一。2.1.3其他电路的方案选择对于传感器来说，由于是里程检测，所以使用霍尔传感器有许多的便利之处，比如容易安装与拆卸，容错率高，而且该传感器本身的占据空间小，价格低廉，适合大范围生产使用。对于其他的电路，其中掉电存储模块用价格低廉，器件性能稳定的AT24C02芯片来进行设计。因为出租车计价器设计到计时和总时间的计算，所以综合比较之下采用性能稳定的DS1302芯片来设计系统时钟模块，从而保证有关时钟的部分进行稳定设计。本次设计中涉及到3按键，分别是电机开关，复位开关，模式切换按键。2.2方案的确定综上所述经过以上的方案比较，最后确定了本次毕业设计系统组成由STC89C52单片机作为主控芯片、霍尔传感器、1602液晶显示屏，按键电路，电机电路组成。2.3方框图的设计将STC89C52单片机，里程计算及计价单元的设计，霍尔传感电路，LCD液晶显示电路作为本次毕业设计的硬件部分。在硬件系统设计选择过程中，为了避免意外发生，应该充分查阅资料熟悉部件的参数以及不同参数之间的差别，因此实现了本次毕业设计的课题新一代智能化的出租车计价器系统的设计与实现。本次毕业设计的系统框图如图2-1所示。在本次毕业设计的系统框图主要有以下几个方面组成：单片机STC89C52、U18霍尔传感器、路程金额显示、等候时间金额显示、总金额显示、里程显示、总时间显示、电源电路。本次设计主要是利用单片机STC89C52便于控制以及灵活性高和IO口较多，可以实现本次设计中的里程和时间以及价格计算的功能。本次设计的整机电路方框图如图2-1所示。霍尔传感器检测电机LCD160显示霍尔传感器检测电机LCD160显示按键设置电机旋转STC89C52单片机最小系统按键设置电机旋转STC89C52单片机最小系统图2-1整机方框图本章小结本章主要介绍这次毕业设计的方案选择，对方案以及可行性的分析，通过比较以上三种方案，FPGA设计虽然也能满足要求，但是考虑到成本和扩展性上不如单片机，所以采用单片机的设计方案来进行设计，因此其可以便捷的进行系统更新，并且稳定性更高。单元电路设计本次毕业设计的硬件部分主要通过单片机作为主控芯片来设计，其中主要的电路分为单片机主控电路、时钟电路、掉电存储电路、测距单元电路、按键电路、显示单元电路几部分组成3.1单片机系统本次设计所采用具有51单片机内核的STC89C52单片机。主要是每块单片机内部都含有8KB的FlashROM，并且该类单片机内部具有一条总线，该条总线的作用是连接各个功能模块，通过该条总线来传送数据信息和控制信息。具体的引脚图如图3-1所示。STC89C52单片机具有多个引脚。引脚按照功能分类可以分为：电源引脚、时钟引脚和控制功能输入输出引脚。1、电源引脚STC89C52单片机的正常工作电压是+5V，其中Vcc引脚接+5V电源，GND引脚接地。2、时钟引脚为单片机进行时钟信号的产生，可以与其他外围器件一起组成芯片最小系统电路。3、I/O口引脚（1）P0口（第32~39脚）：双向8位三态I/O口。具有高电平、低电平和高阻三种状态，内部是漏极开路结构，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用，一般应用时须外接上拉电阻。（2）P1口（第1~8脚）：8位准双向I/O口，具有高电平、低电平两种状态，内部有上拉电阻。所以不需要外部再接入上拉电阻。用P1口时，主要是在某些特定环境下，向端口锁存器进行写入“1”的操作，其主要目的是做输入端时所使用，在该步操作结束后，就可以向输入端输入端口数据了。（3）P2口（第21~28脚）：P2口与P1口的设计工作原理基本相同，也是8位准双向I/O口，具有高电平、低电平两种状态，内部有上拉电阻。（4）P3口（第10~17脚）：P3口与P2、P1口基本功能相同，但其还具有P2、P1口不具备的第二功能，由于在本次关于出租车计价器的设计中没用到这些第二功能所以在此不做详细的介绍了。4、控制引脚控制引脚顾名思义主要用于控制信号的接收与传递以及系统的某些功能。在实际应用中说的控制引脚还有具体的基于某一功能的具体控制功能，本次设计中只用到RST引脚（9引脚复位引脚），所以控制引脚不详细介绍。图3-1单片机引脚图在本次毕业设计中用到的STC89C52单片机的引脚功能以及各引脚所连接的电子器件介绍如下所示：VSS：接地；VCC：接+5V直流电源；时钟引脚：此次毕业设计中所使用的XTAL1和XTAL2两个引脚即为STC89C52单片机的两个时钟引脚，该两个时钟引脚的功能分别是接晶振和电解电容，从而构成整个时钟电路的回路，用来给单片机的工作提供时钟。时钟电路可以保障单片机的稳定可靠的运行，也可以保障出租车计价器的稳定性。RST：该引脚只有高电平有效，工作方式是在这个引脚如果想完成一次复位初始化操作，就需要在这个引脚的两端加上至少两个周期的高电平信号。P1.0的作用是接负责各种功能的出租车计价器的功能按键P1.2口接出租车载客指示灯，用来提醒乘客该车是否为载客状态P3.4口用来接霍尔传感电路的数据输出口，用来向单片机传送霍尔传感器所收集的信号P3.5：接时钟电路DS1302的RST口。P3.6：接DS1302的SCLK口。P3.7：接DS1302的I/O口。3.1.1CPU模块该模块主要分为程序初始化，里程的判定以及等待时间的判定和总费用的计算/显示等。主程序控制模块在本次毕业设计中有着举足轻重的作用。由于单片机STC89C52的引脚功能不同，所以将数据输出口设置为P0口、P2口，将P1口作为读写各种存储器数据的端口；P3口作为主控芯片和传感器信号输入的端口。因为单片机采用经过汽车整流滤波后的12V电源，以及外接的12M晶振来提供时钟信号源。但是计价器的工作环境较为多变，特别是电源方面的电压问题不是很稳定，所以该电源要求有温度、潮湿、电压以及电流不稳的能力，特别是由于安装在汽车上，会受到来自汽车的干扰，比如车辆启动，车辆开关，车辆油耗等问题会导致直接与出租车计价器相接的交流电压不稳定。所以采用外接电源的方式，通过稳压稳流后得到5V直流电压作为出租车计价器的输入电压，从而保证整个系统能够进行稳定的正常工作。3.1.2时钟电路为芯片产生时钟信号，可以与其他外围器件一起组成芯片最小系统电路。其需要外接其中与内部存储器相连接的DS1302，该存储器的数据形式为译码。其中DS1302外部寄存器主要由日历存储器，突发事件寄存器以及电源寄存器，霍尔信号寄存器等12部分所组成。其主要部分是与RAM有关的寄存器。该寄存器的位置有1和0两种情况，当位置为0时，不能将数据写入到寄存器之中，其中寄存器的6位置通常为0状态，当其为1时表示存取操作。其中STC89C52的内部时钟方式是有承载复位功能的XTAL1和XTAL2引脚所接受的与其相连的外部晶振和瓷片电容等部分提供的，并不是由单片机所提供。自激荡振荡器与单片机的内部自带的反相放大器与其一起组成，为单片机稳定的运行提供稳定的时钟信号。当单片机工作方式为内部时钟方式，为方便计算时间和其他的一些正确数据，晶体振荡器的频率通常为12MHz。其中晶体振荡器的振荡频率越高，单片机STC89C52的代码执行速度也越来越快，同样整机的效能功耗也会随之提高。在通常情况下，为了资源可以使用陶瓷谐振器代替晶体振荡器作为时钟信号源。其中使用晶体振荡器时，所选用的电容的电容值为30pF，而使用陶瓷谐振器是电容应选为40pF。3.1.3掉电存储电路复位和掉电存储电路是对单片机进行的操作。其中复位操作是对单片机进行初始化的一种操作，在单片机接收到复位指令以后，系统开始执行程序，从存储器的第一个单元开始执行。其重要的作用是防止程序在执行过程中出现死机状态以及使程序从新开始执行。掉电存储采用的是AT24C02来实现的，该芯片具有较少的系统和I/O线，在时钟线上的逻辑用来传送挂接的信息。影响其信息传送的因素是高电平到低电平的跳变，如果其中某个时钟信号为低电平，则时钟线一直保持低电平的状态。复位电路在单片机进行复位是主要的功能，工作原理是单片机如果需要进行复位操作就需要接收到两个周期的高电平。主要是从通电后自动复位或者运行过程中手动复位。当单片机STC89C51上电后，电容开始充电，处于充电状态的电容可以理解为短路状态，相当于将电压直接施加在引脚的两端。当电容完成充电后，电容两端又恢复到短路的状态，引脚的高电平周期超过2个机器周期是复位的前提。在复位完成后，系统开始正常稳定的运行，此时如果按下复位按键，直流电源经过限流电阻分压后，会在RST引脚上得到两个超过周期时间的最高电平，实现手动复位的功能。3.2测距单元设计本次毕业设计通过比较最后确定选取霍尔传感器用来进行有关出租车里程距离的测量。霍尔传感器的工作原理是感受磁场的变化，这一点主要通过霍尔特性也就是所谓的磁性来实现的。基于这一特性，霍尔系列元件经常测量的物体是与磁场活动有关的，主要是提前编辑好周长用来测距使用。运用霍尔传感器的优点有许多，它们的结构相比较而言简单，性能稳定，原理通俗易懂，工作环境要求与其他功能相似的器件比较而言要求较低，不容易受到污染和腐蚀。霍尔传感器主要分为两类：前一分类是一个结构较为简单的霍尔片，使用时通常需要将电压进行放大从而得到霍尔电压。后一种是通过集成，将前一种较为简单的霍尔片和信号处理电路集成到同一个电路当中。本次毕业设计为了可靠性和稳定性，主要选择了后者用来进行出租车里程计算等方面的测量。通过将一个霍尔传感接收元件安装在出租车的车轮上面，并且将一块具有磁铁性质的物体安装在车轮的某一固定位置上，主要是为了让霍尔传感器能够接收到该磁铁性质物体发出的信号。这是霍尔集成电路的工作原理之一。在行进过程中霍尔传感器收到一个脉冲信号时，会将信号送到主控芯片STC89C52之中，通过主控芯片的计算处理，将里程，等待时间等送到显示电路中并且显示出来。其原理示意图如下：图3-2原理示意图霍尔传感器分为许多种，本次设计采用的是霍尔开关U18，选取它的原因在于霍尔开关U18具有半导体的特性，适合在低电源和长时间工作环境中进行工作，可以适应的温差较大，对于出租车在多种环境多种温度下的工作状态相符合。此类霍尔开关可以用在速度，位移，转速的测量之中。霍尔传感器的工作电压也比较宽，可以直接与单片机STC89C52主控芯片相连接，它的可靠性和稳定性也比较高。该类传感器的最高工作频率可以达到1MHZ。霍尔传感器的主要工作原理有以下几点：在磁场中有一个具有霍尔特性，可以产生霍尔效应的霍尔元件，在磁场中有一个电流，当这个电流感受到洛伦兹力的作用时，该电流会产生偏移现象，从而产生了电位差，实现了霍尔效应。霍尔电路主要由霍尔信号发生器和霍尔信号接收器以及霍尔信号传送电路3部分组成。霍尔传感器的特性图如图3-2-1所示。在本次毕业设计中，主要是利用霍尔传感器来进行测距部分。所以具体的应用在于计数，提前测量出出租车车轮一圈的周长，然后保存在里程传感器之中，在出租车行进的过程中霍尔传感器检测车轮的转数，然后通过电路输送到中央处理单元之中，并且通过中央处理单元进行处理，然后计算出里程，储存到里程存储器之中，在另一个工作模式之中，为了判定等待时间状态是否进行，如果长时间霍尔传感器没有接收到脉冲信号，就可以证明出租车没有行进，从而进入等待模式。图3-2-1霍尔传感器特性图霍尔传感器分为很多种，本次毕业设计所选用的传感器型号为U18，该传感器一共有3个口，其中2个口的功能是与电源的正负极相接，实现供电的功能，剩下的一个口的作用是脉冲信号输出，从而与单片机STC89C52的输入端口相连接，实现距离的测量和数据的输入与输出。其中主控芯片上的INT0作为与霍尔传感器的信号输入端口，它的工作原理是通过外部中断来进行工作的，从而实现了对出租车周长的计数。工作原理是存储车轮的周长，当车轮转一周时，传感器件就产生一个脉流电信号，同时根据霍尔传感器的工作特性，当元件处在磁场之中，输出端的状态为低电平状态，从而保证霍尔传感器进行正常的工作。每一次这种状态就完成了一次的数据收集，从而生成一个信号。传感器进行检测，并且将检测到的信号通过差分放大处理后通过霍尔信号传送电路输入到STC89C52单片机中，然后单片机通过霍尔信号传送电路传送的数据来进行计算脉冲数，从而转化为里程计算，然后将结果传送出来通过LED1602数码显示器显示出来。3.3按键电路设计此次毕业设计的按键单元电路有3个功能按键，分别是电机开关，复位开关和模式切换开关。从而实现控制该系统的模式。该按键单元电路图如图3-3所示。图3-3按键单元电路图3.4显示单元设计此次毕业设计所设计的是出租车计价器，因此需要将数据进行显示，在数据显示的设计中所采用的的LCD1602显示屏。主要原因是该显示屏的特性决定的。主要方面在于有多个点阵组成，能够清晰明了的显示出字符。并且对于字符的显示能力较为优秀。本次设计对于信息的处理采用是LCD1602液晶显示屏来显示相关的参数。LCD1602液晶显示的涵义可以从它的名字就知道是一种标准的16引脚接口。第一引脚为电源引脚。第二引脚为负极引脚。第3引脚为液晶的显示亮度调节引脚。我们通过连接电位器也就是滑动变阻器可以随时调节当前情况下想要的液晶亮度。D0到D7为液晶的双向8位的数据端口。15和16是背灯电源。由于该液晶显示屏是字符型的，所以该显示屏可以分为2行显示，每行可以显示的字符数是固定的16个，因此该显示器的特性是可以显示字符但是无法显示图形。LCD1602显示屏从字面上我们就可以知道，此显示屏可以每行显示16个字符，共有2行显示。D0到D7连接单片机的PO到P7口。因为单片机P0到P7口需要上拉电阻，所以加一个4.7K的排组就可以了。其显示单元示意图如下图所示。图3-4显示单元示意图本章小结本章主要介绍出租车计价器的硬件电路设计，各个部分的电路已经列出。众所周知单片机的灵活性极大。其中硬件电路部分主要包括：CPU模块，时钟电路，掉电存储电路，测距单元设计，按键电路设计，显示单元设计。软件设计在单片机系统的设计中占了很大的比重，本论文的软件设计将在下一章中详细介绍。第4章软件程序设计此次毕业设计的软件程序部分主要分为主控主程序、计时计费子程序和按键子程序三个模块，每一个模块所承载的功能在下面有较为详细的介绍。4.1系统主程序在程序的主要模块中，要承接对其他接口的芯片的初始化、以及出租车的起价和出租车等待时间计算的开始与截止，以及测距与计时两种工作模式之间的转换，并且在本次毕业设计中还需要设置寄存器以及进行各种寄存器的初始化等。在主程序运行过程中根据各个寄存器的指示，完成路程，时间和总费用转换的操作。当空车灯关闭的时候，程序开始启动，进入计价模式中的路程模式，当路程达到设置的距离，进入额外的路程计算，如果过程中有等待时间，进行中断操作，然后进入等待计费功能，并且将结果存储到价格寄存器中，然后当目前的时间，等待时间和总费用通过显示电路显示到显示屏上。当乘客下车后重新把空车灯打开，从而整个出租车计价器系统处于关闭状态，当系统再一次启动时，该系统会自动进行清零操作，并且初始化全部程序。在整个过程中如果出现断电的情况，数据将会存储到掉电寄存器中，不会影响正常的计算与显示。其中在此对于毕业设计的主程序流程图分析了该程序的4种工作模式，分别为：路程3km以内/3km意外；时间是否超过等待时间所组成的四种不同的计费模式。通过该流程图所展示出来的情况可以显示出所有计费模式，通过这4种模式可以进行计费情况的全覆盖，方便检测程序是否出错，方便检测，也便于测试系统是否出错，从而提高系统主程序的容错率和系统的稳定性。在实际应用过程中也会方便出租车司机进行使用与乘客进行校对。主程序的流程图如图4-1所示。图4-1程序流程图4.2数据处理子程序每当霍尔传感器得到信号并且输出一个脉冲时，主控设备STC89C52就会中断一次，在寄存器中就会产生里程，等待时间和总金额的相应变化。计费程序通过路程数分别进入不同的计算公式。如果里程大于3公里，则执行公式：金额=（里程-3）*单价+8；否则，执行公式：总金额=起步价。程序流程图如图4-2所示。开始开始计算里程计算里程里程＜里程＜3kmYN金额=单价*（里程-3）+8金额等于8元金额=单价*（里程-3）+8金额等于8元显示金额显示金额结束结束图4-2数据处理程序流程图4.3显示子程序LCD1602液晶显示屏上电后，首先进行初始化操作，屏幕清零，内部存储清空。之后和单片机进行双向通信，单片机控制显示屏亮度和显示内容，延时一定时间后，将检测到超声波距离显示在液晶显示屏上。单片机操控写入引脚写入要显示内容的命令。之后显示屏执行指令，将内容显示出来。开始开始返回初始化使能P0端口初始化端口写命令写数据显示图4-4显示子程序流程图本章小结本章介绍了在设计中使用的软件程序。主要包括：主控主程序、计时计费子程序和按键子程序三个模块。分模块来进行说明更容易理解，也更容易调试，以及各部分程序流程图能更清晰的观察。第5章电路的安装与调试本次毕业设计主要分为硬件和软件两个部分，所以在调试上也分为硬件调试和软件调试两个方面，硬件的调试是关乎整个毕业设计的容貌，软件设计则可以看做整个毕业设计的重要部分。5.1硬件电路的安装与调试5.1.1硬件的焊接在硬件电路的安装调试过程中，为了能够快速有条理的进行。需要将大部分元件根据所设计的整机原理图焊接到电路板上，电路板有方便观察的作用，具体焊接的步骤如下：在焊接之前最主要的一点就是按照方式画出一个合适合理并且节约空间布局合理的整机电路图，在电路图上应该准确的表明元器件的型号以及位置。最好是在整机电路图旁边附上整个毕业设计应该用到的元器件型号表，以方便对元器件进行购买以及防止同一类型不同型号的器件选择错误，导致焊接出现更大的错误。接下来就是按照整机电路图进行布局，不仅可以方便器件之间的焊接，提高成功率，同时在焊接过程中如果出现问题也可以方便检查电子元器件之间的连线是否存在失误，便于查找改正。在所用器件连线过程中合理的布局也会使思路更加清晰，在本次毕业设计中，布局要多次观察，寻找最合适方案。在焊接元件器材的过程中应遵循在电子实训课中老师所讲到的一样，焊接元器件要遵循从小到大的原则，先在电路板上插入较小的元器件，按照次序在插入较大的元器件，在所有元器件都插入电路板上以后，仔细检查电路板的排布是否美观合理，在美观合理以后再依次从小到大焊接元器件。并且在焊接的过程中一定要仔细焊接确保不要漏焊并且保证焊点圆润完整以及美观。在连线的过程中尽量做到不跨接导线，以防止导线皮时间过长风化，对于接口相近功能不同的口，最好用不同颜色的线来焊接，避免在焊接过程中由于疏忽导致时间增加，带来不必要的麻烦。本次设计为了美观，采用模块化设计，将各个功能部件单独焊接成模块，然后各模块与单片机进行通信，在组装的过程中主要注意连线稳固合理，并且在焊接完成后妥善保存认真检查，避免出现问题。电路组装完成，在通电之前一定要用万用表蜂鸣档对电源和地线两端进行测试，防止短路，同时也要测量各连接电路，再一次检查电路中器件是否有接反现象以及器件是否好用，器件有没有出现问题，是否内部损坏。在调试焊接过程前，最主要的一点就是要将元器件都插入电路板上以后使用万能表来对各个元器件进行检查，确定元器件没有自身的损坏之后，再进行焊接，尽量减少损失。5.1.2硬件的上电测试电路焊接完毕要对各部分模块进行基本的检测，判断电路是否焊接完成，是否有缺焊漏焊的地方以及有无元器件在焊接过程中发生损坏。单片机电路：将单片机烧写一个简单的电机驱动程序，电机接普通限流电阻，正极接电源，负极接单片机引脚，如果单片机正常工作，引脚输出低电平电机就会进行转动。经过多次测试，电机转动单片机正常工作。显示电路：显示电路是整个系统的重要组成部分，本次所使用的LCD，通电烧录静态显示程序，屏幕不亮，通过万用表进行检测，证明电源供电正常，可能是LCD显示屏出现问题，再更换LCD显示屏后，调试过后重新烧录，显示屏可以正常工作。霍尔传感器电路：在单片机中烧录程序后，检测霍尔传感器信号输出端口外接一个霍尔信号发生器进行信号传输，经实际检测霍尔传感器电路可以正常工作。5.2软件程序的调试5.2.1程序编写软件介绍我们所编写的程序直接给单片机，STC89C52单片机是无法进行识别的，归根到底单片机也只能识别“0”和“1”这两个数，让单片机能按照我们的意图使