硬件課程設(shè)計(jì)-- 出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)

1、<p>　　計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　硬件課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　姓 名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班 級(jí)：

2、 　 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng) </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2013年 10月 </p><p><b>　　目 錄<

3、/b></p><p>　　1需求分析………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1任務(wù)要求……………………………………………………………………3</p><p>　　1.2參數(shù)設(shè)置……………………………………………………………………3</p><p>　　1.3功能實(shí)現(xiàn)……………………………………

4、……………………………4</p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5</p><p>　　2.1總體方案及框圖……………………………………………………………5</p><p>　　2.2芯片原理…………………………………………………………………6</p><p>　　2.3電路連接圖……………………

5、……………………………………………9</p><p>　　2.4軟件模塊流程圖……………………………………………………………11</p><p>　　3詳細(xì)設(shè)計(jì)………………………………………………………………12</p><p>　　3.1代碼及注釋…………………………………………………………………12</p><p>　　3.2 問題分析及

6、解決方案……………………………………………………16</p><p>　　3.3運(yùn)行結(jié)果…………………………………………………………………17</p><p>　　3.4心得體會(huì)…………………………………………………………………19</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………20</p><p><

7、;b>　　需求分析</b></p><p><b>　　1.1任務(wù)要求</b></p><p>　　如今，出租車已經(jīng)遍布全國(guó)各地每一個(gè)城市每一個(gè)角落，已經(jīng)成為人們出行的重要交通工具。隨著出租車行業(yè)的壯大和發(fā)展，一些不良現(xiàn)象比如出租車司機(jī)亂收費(fèi)等情況也時(shí)有發(fā)生。而出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)能夠使出租車收費(fèi)更加快捷方便、透明公正，具有廣闊的市場(chǎng)前景。</p&g

8、t;<p>　　從用戶的角度看，出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)算里程數(shù)并計(jì)算收費(fèi)金額。在輸入方面，應(yīng)該能夠手動(dòng)控制計(jì)價(jià)器的啟動(dòng)和關(guān)閉，還要能切換白天和夜間模式，方便不同模式的計(jì)價(jià)；輸出方面，要將能將里程數(shù)和價(jià)格顯示出來(lái)，方便司機(jī)和乘客查看，真正實(shí)現(xiàn)公開透明收費(fèi)。</p><p><b>　　1.2參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　輸入?yún)?shù)：通過邏輯

9、電平開關(guān)來(lái)開關(guān)計(jì)價(jià)器、切換白天/夜間模式</p><p>　　K1：閉合/啟動(dòng) 斷開/關(guān)閉 </p><p>　　K2：閉合/夜間模式 斷開/白天模式</p><p>　　輸出參數(shù)：將計(jì)算得出的數(shù)據(jù)顯示在LCD液晶顯示屏上</p><p>　　里 程：XX km 金 額：XX元</p><p><b&

10、gt;　　價(jià)格設(shè)置：</b></p><p>　　白天模式——起步價(jià)3公里內(nèi)8元錢，3公里外2元/公里</p><p>　　夜間模式——起步價(jià)3公里內(nèi)10元錢，3公里外3元/公里</p><p><b>　　1.3功能實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　直流電機(jī)控制——邏輯電平開關(guān)K1直接與電直流機(jī)相連，通過

11、</p><p>　　輸出高低電平控制電機(jī)的開閉</p><p>　　白天、黑夜模式切換——邏輯電平開關(guān)K2與8255A的PB0口連 </p><p>　　接，8255A讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)判斷，然后定義 </p><p><b>　　模式進(jìn)行計(jì)算</b></p><p>　　數(shù)據(jù)輸出顯示——利用

12、128*64LCD液晶顯示屏做最終顯示載體，</p><p>　　8255A將程序計(jì)算所得的數(shù)據(jù)通過事先定義 </p><p>　　的字符內(nèi)碼顯示在LCD上</p><p>　　檢測(cè)里程——利用直流電機(jī)里的霍爾傳感器將脈沖傳導(dǎo)到8254 </p><p>　　的CLK0口，設(shè)置計(jì)數(shù)初值為1000（即1000個(gè)脈</p>&

13、lt;p>　　記作1公里），然后從OUT0輸出到8255A的PB1</p><p>　　口，8255A從中讀取電平（一次負(fù)跳變記為1公里）</p><p><b>　　并通過程序進(jìn)行計(jì)算</b></p><p>　　復(fù)位清0——通過邏輯電平開關(guān)K3與8255A的PB2口相連，</p><p>　　8255A進(jìn)行檢測(cè)

14、，若為高電平，則將所有數(shù)據(jù)全部 </p><p>　　初始化，實(shí)現(xiàn)清0功能</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1總體方案及框圖</p><p>　　通過邏輯電平開關(guān)K1控制白天黑夜模式切換，連接到 8255A 的B口，另一個(gè)開關(guān)K2控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后霍爾傳感器檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，

15、將信息傳入8254計(jì)數(shù)器通道0接口中（設(shè)1000個(gè)脈沖為一公里路程），然后連接到8255A的B口，8255A在B口讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，最后將顯示到LCD液晶顯示屏上。邏輯電平開關(guān)K3在任意時(shí)刻控制系統(tǒng)清0.</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖：</b></p><p>　　2.2芯片原理（有部分資料摘抄）</p><p>　　(1)8254計(jì)

16、數(shù)器</p><p><b>　　8254功能分析</b></p><p>　　Intel8253是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器， 8253內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別成為計(jì)數(shù)器0、計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，他們的機(jī)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過三個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一

17、個(gè)為門控信號(hào)輸入端OUT，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實(shí)際上是一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來(lái)鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對(duì)此進(jìn)行讀操作。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)僅利用

18、8254通道0，控制字00110111B，使用方式3，設(shè)置計(jì)數(shù)初值為1000，霍爾傳感器的脈沖每輸入CLK0口1000個(gè)，在OUT0口就輸出一個(gè)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。</p><p><b>　　8253引腳信號(hào)</b></p><p><b>　　(2)8255A</b></p><p><b>　　8255A功能分

19、析</b></p><p>　　8255A是可編程并行接口，可以根據(jù)外界條件（I/O設(shè)備需要的信號(hào)線和它能提供的狀態(tài)線）來(lái)使其構(gòu)成多種接口電路。8255A內(nèi)部有3個(gè)數(shù)據(jù)端口，即A口、B口、C口。Ａ口有三種工作方式：即方式０、方式１和方式２，而Ｂ口只能工作在方式０或方式１下，而Ｃ口通常作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)使用。</p><p>　　在三種工作方式中，本設(shè)計(jì)只使用了方式0，即方式0是基本的

20、輸入/輸出方式，在這種方式下，三個(gè)端口都可以由程序規(guī)定為輸入/出方式。C口分為兩個(gè)4位---高4位和低4位，可以分別設(shè)置為輸入或輸出方式。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)將控制字設(shè)為10000010B，初始化8255A，使得A口輸出，B口輸入，C口輸出，A口、B口工作在方式0。</p><p><b>　　8255A引腳信號(hào)</b></p><p>

21、;<b>　　1）與外設(shè)相連的</b></p><p>　　PA7~PA0：A口數(shù)據(jù)信號(hào)線；</p><p>　　PB7~PB0：B口數(shù)據(jù)信號(hào)線；</p><p>　　PC7~PC0：C口數(shù)據(jù)信號(hào)線；</p><p><b>　　2）與CPU相連的</b></p><p>　

22、　RESET：復(fù)位信號(hào)。</p><p>　　D7~D0：它們是8255A的數(shù)據(jù)線和系統(tǒng)總線相連。</p><p>　　CS:片選信號(hào)。在系統(tǒng)中，一般根據(jù)全部接口芯片來(lái)分配若于低位地址（比如A5、A4、A3）組成各種芯片選擇碼，當(dāng)這幾位地址組成某一個(gè)低電平，于8255A被選中。只有當(dāng)有效時(shí)，讀信號(hào)寫才對(duì)8255進(jìn)行讀寫。 </p><p>　　RD：讀信號(hào)。當(dāng)此信號(hào)

23、有效時(shí)，CPU可從8255A中讀取數(shù)據(jù)。</p><p>　　WR：寫信號(hào)。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，CPU可向8255A中寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　A1、A0：端口選擇信號(hào)。8255A內(nèi)部有3個(gè)數(shù)據(jù)端口和1個(gè)控制端口，共4個(gè)端口。規(guī)定：</p><p>　　A1、A0為00時(shí)，選中A端口；</p><p>　　A1、A0為01時(shí)，選中B端口；&

24、lt;/p><p>　　A1、A0為10時(shí)，選中C端口；</p><p>　　A1、A0為11時(shí)，選中控制口。</p><p><b>　　2.3電路連接圖</b></p><p>　　連線: K1/邏輯電平開關(guān)——直流電機(jī)</p><p>　　K2/邏輯電平開關(guān)——PB0/8255A</p

25、><p>　　K3/邏輯電平開關(guān)——PB2/8255A</p><p>　　計(jì)數(shù)/直流電機(jī)——CLK/08254 GATE/08254——+5V</p><p>　　OUT/08254——PB1/8255A </p><p>　　PA7~PA0/8255A——D7~D0/LCD</p><p>　　PC0/8255

26、A——D/ILCD PC1/8255A——RW/LCD</p><p>　　PC2/8255A——E/LCD LCD工作于并行模式</p><p>　　CS/8255A——288H~28FH CS/8254——280H~287H</p><p>　　2.4軟件模塊流程圖</p><p><b>　　詳細(xì)設(shè)計(jì)<

27、;/b></p><p>　　3.1重要代碼及注釋</p><p><b>　　清0</b></p><p>　　MOV DX,PORT_8255_B</p><p>　　IN AL,DX</p><p>　　AND AL,04H</p><p>　　TES

28、T AL,04H</p><p>　　JZ JUDGE</p><p>　　MOV PAY,8</p><p>　　MOV DIST,0</p><p><b>　　計(jì)程</b></p><p><b>　　JUDGE: </b></p><p&g

29、t;　　IN AL,DX</p><p>　　AND AL,02H</p><p>　　TEST AL,02H ;判斷是否為高電平</p><p>　　JNZ JUDGE ;若為高電平，繼續(xù)檢測(cè)</p><p>　　INC DIST ;若不是高電平了，即有一個(gè)脈 &

30、lt;/p><p><b>　　沖，路程加1km</b></p><p>　　判斷并設(shè)置白天/夜間模式</p><p>　　;設(shè)置晚上起步價(jià)（在路程為1km時(shí)將起步價(jià)在原基礎(chǔ)上加2） </p><p>　　CMP DIST,1 ;判斷是否超過1km</p><p>　　JA A

31、 </p><p>　　IN AL,DX</p><p>　　AND AL,01H </p><p>　　TEST AL,01H ;判斷開關(guān)狀態(tài)，閉合高電平表示晚上</p><p>　　JZ A ;若最低位為低電平,表示白天</p><p>　　ADD

32、 PAY,02H ;晚上，起步價(jià)由8元變成10元</p><p>　　;判斷是否超過起步里程3km</p><p>　　A: CMP DIST,3 ;與起步里程比較，判斷是否超過3km</p><p>　　JBE TRANS ;小于3km則金額仍為起步價(jià) </p><p>　

33、　IN AL,DX</p><p>　　AND AL,01H</p><p>　　TEST AL,01H ;檢查是否為晚上</p><p>　　JZ DAY ;白天</p><p>　　INC PAY ;晚上一公里三元</p><p><b>　　;白

34、天一公里兩元</b></p><p>　　DAY: ADD PAY,02H</p><p>　　分離路程、金額的個(gè)十位并匹配內(nèi)碼</p><p>　　;利用除法求十進(jìn)制的個(gè)位和十位</p><p>　　TRANS: MOV AX,DIST </p><p>　　MOV B

35、L,10 </p><p><b>　　DIV BL</b></p><p>　　MOV T2,AH ;路程個(gè)位</p><p>　　MOV T1,AL ;路程十位</p><p>　　MOV AX,PAY</p><p><b&g

36、t;　　MOV BL,10</b></p><p><b>　　DIV BL</b></p><p>　　MOV T4,AH ;金額個(gè)位</p><p>　　MOV T3,AL ;金額十位</p><p>　　;將金額、路程的個(gè)位、十位分別轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)CD上顯示的內(nèi)碼</

37、p><p>　　LEA BX,NUMBER</p><p><b>　　ADD BL,T1</b></p><p><b>　　ADD BL,T1</b></p><p>　　MOV AX,[BX]</p><p>　　LEA DI,TABLE1</p><p

38、>　　MOV WORD PTR[DI+8],AX ;路程十位</p><p>　　LEA BX,NUMBER</p><p><b>　　ADD BL,T2</b></p><p><b>　　ADD BL,T2</b></p><p>　　MOV AX,[BX]</p><

39、;p>　　LEA DI,TABLE1</p><p>　　MOV WORD PTR[DI+10],AX ;路程個(gè)位</p><p>　　LEA BX,NUMBER</p><p><b>　　ADD BL,T3</b></p><p><b>　　ADD BL,T3</b></p>

40、<p>　　MOV AX,[BX]</p><p>　　LEA DI,TABLE1</p><p>　　MOV WORD PTR[DI+24],AX ;金額十位</p><p>　　LEA BX,NUMBER</p><p><b>　　ADD BL,T4</b></p><p>&

41、lt;b>　　ADD BL,T4</b></p><p>　　MOV AX,[BX]</p><p>　　LEA DI,TABLE1</p><p>　　MOV WORD PTR[DI+26],AX ;金額個(gè)位</p><p>　　3.2問題分析及解決方案</p><p><b>　　個(gè)位、

42、十位分離顯示</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)程序時(shí)，我設(shè)想將路程、金額數(shù)據(jù)各設(shè)計(jì)成2位十進(jìn)制數(shù)。在程序計(jì)算得出數(shù)據(jù)之后，將其個(gè)位、十位分離出來(lái)，讀出各自字符內(nèi)碼，再進(jìn)行顯示。但是當(dāng)程序設(shè)計(jì)出來(lái)之后，發(fā)現(xiàn)顯示很不正常，路程顯示總是在15km的時(shí)候突然跳成10km，而金額的十位一直都是0。這個(gè)問題一直困擾了我兩節(jié)課的時(shí)間，改了幾次都沒能正常輸出。</p><p>　　后來(lái)經(jīng)過老

43、師點(diǎn)撥，我才發(fā)現(xiàn)是我對(duì)DAA指令的理解出錯(cuò)，在個(gè)位十位分離的時(shí)候錯(cuò)誤的使用這個(gè)語(yǔ)句，造成程序出錯(cuò)。于是我聽從老師建議，采用除法進(jìn)行分離：MOV AX,DIST ；MOV BL,10 ；DIV BL。既簡(jiǎn)介明了，又不容易出錯(cuò)。</p><p><b>　　起步價(jià)設(shè)置</b></p><p>　　設(shè)置價(jià)格時(shí)只用一個(gè)變量PAY，8255A的PB1口每得到一個(gè)脈沖，路程變量D

44、IST加1，金額變量PAY加2（如果是夜間模式，則再加1）。而夜間模式的起步價(jià)比白天高2元，所以編程首先檢測(cè)模式，如果是夜間模式就將PAY加2。原本我這個(gè)解決很完美，一運(yùn)行才發(fā)現(xiàn)，白天模式完全正確，但是夜間模式起步價(jià)根本沒變，還是原來(lái)的8元，而單價(jià)則變成了5元。</p><p>　　于是我判定應(yīng)該是增加起步價(jià)那一步在每一個(gè)脈沖輸入時(shí)都進(jìn)行了循環(huán)。改了幾次都沒辦法解決，后來(lái)想辦法在前面加上一段 CMP DIST,

45、1 JA A。首先判斷路程是否超過1km，如果超過了，則不執(zhí)行此段，避免了起步價(jià)每次增加的錯(cuò)誤。</p><p><b>　　復(fù)位</b></p><p>　　最初的設(shè)想里并沒有復(fù)位這一步，但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)每一次運(yùn)行完之后想要再次運(yùn)行都要重啟機(jī)箱，還要將程序重新運(yùn)行，很是麻煩。考慮到實(shí)際運(yùn)用過程中，出租車司機(jī)不可能每一次都把機(jī)器關(guān)掉來(lái)清除原來(lái)的數(shù)據(jù)。</p&g

46、t;<p>　　所以加上了復(fù)位清0這一功能，用邏輯電平開關(guān)K3作為控制端，連接到PB2，每次只要8255A檢測(cè)到變成高電平，程序就立馬把里程和金額數(shù)據(jù)初始化，實(shí)現(xiàn)復(fù)位的功能，更加人性化，貼合實(shí)際需求。</p><p><b>　　3.3 運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　程序運(yùn)行后，打開K1開關(guān)，直流電機(jī)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)據(jù)直接顯示在LCD液晶屏上。隨著

47、電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)據(jù)也在不斷地更新。如果斷開K1開關(guān)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)據(jù)顯示保持不動(dòng)。</p><p>　　如果閉合K2開關(guān)，立刻切換到夜間模式進(jìn)行運(yùn)行顯示。如果閉合K3開關(guān)，顯示會(huì)一下變成最初的數(shù)據(jù)，里程變?yōu)?km，金額變成起步價(jià)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的編程調(diào)試，最終運(yùn)行結(jié)果完全符合最初的設(shè)想和要求。</p><p><b>　　3.4心得體會(huì)</b></p>&l

48、t;p>　　這次硬件課程設(shè)計(jì)是上大學(xué)以來(lái)做的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中歷時(shí)最久、最為困難的一個(gè)。以前的實(shí)驗(yàn)大都是軟件編程，程序比較短小，而且不涉及硬件。而這次花了半個(gè)學(xué)期的課程時(shí)間來(lái)做一個(gè)成果，這是以前都沒有過的。困難主要體現(xiàn)在對(duì)于硬件編程不熟練，匯編語(yǔ)言的生疏，還有硬件調(diào)試更加復(fù)雜。</p><p>　　但是通過這次實(shí)驗(yàn)真的學(xué)到了很多，首先是獨(dú)自處理問題的能力。面對(duì)一個(gè)現(xiàn)成的題目，怎么利用現(xiàn)有的硬件條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這已經(jīng)跟

49、以前單純的實(shí)驗(yàn)不一樣了，需要結(jié)合需求和現(xiàn)有條件進(jìn)行取舍，找出最為可行的設(shè)計(jì)方案。這對(duì)于我而言非常重要，讓我學(xué)到了除了單純編程寫代碼更多的東西。程序僅僅是一個(gè)工具，而利用這個(gè)工具去解決實(shí)際問題的能力和方法對(duì)于我們而言更加重要。</p><p>　　整個(gè)程序設(shè)計(jì)的過程是比較麻煩的，主要是對(duì)于匯編語(yǔ)言掌握不到位，很多語(yǔ)句都不熟練，編程開始階段幾乎是一邊查書一邊寫，中間也走了很多彎路。過程中也出現(xiàn)了各種問題，不僅僅是3.

50、2里面列舉的那些。有時(shí)感覺根本想不到解決的方法，或者根本就找不到問題出在哪兒。但是最終通過自己的努力和詢問老師解決了問題，那種成就感也是很振奮人心的。在編程解決問題實(shí)現(xiàn)目標(biāo)之后的那一點(diǎn)點(diǎn)成就感和興奮感，激發(fā)自己學(xué)習(xí)的動(dòng)力。經(jīng)過這段時(shí)期的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和自主學(xué)習(xí)，對(duì)于硬件編程的方式方法還有匯編語(yǔ)言的掌握都有了一定的提高，自主學(xué)習(xí)和解決的問題的能力也受到了鍛煉，總之受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)