的士自動計價控制系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著城市改革開放的進一步深化，出租車行業(yè)迅速發(fā)展，出租車計價器的市場需求量也大大增加。從加強出租車行業(yè)管理及服務質量并且節(jié)約成本出發(fā)，本設計以AT89C52 單片機為中心、附加A44E 霍爾傳感器測距，實現(xiàn)對出租車計價統(tǒng)計，采用AT24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價和系統(tǒng)時間等信息，輸出采用8段數(shù)碼顯示管。本電路設計的

2、計價器不但能實現(xiàn)基本的計價，而且還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調節(jié)單價，同時在不計價的時候還能作為時鐘為司機同志提供方便。</p><p>　　關鍵詞:出租車計價器 AT89C52 單價調節(jié) 軟硬件設計</p><p>　　Taximeter based on single-chip design</p><p><b>　　Abstract</b&

3、gt;</p><p>　　Along with the urban reform open further deepening，the rental car profession are expanding rapidly，and the rental car mileage fare meter's market demand is also greatly increasing. In order

4、to strengthen the rental car trade management and the grade of service，and saves the cost to embark，The single-chip circuitry to AT89C52 as the center, an additional Hall sensor A44E ranging, to realize Taximeter statist

5、ics, using AT24C02 realize when the system power-down unit prices and save information suc</p><p>　　Key word: Rental car mileage fare meter、AT89C52 、unit price adjustment、software and hardware design</p&g

6、t;<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b>&l

7、t;/p><p>　　第二章 總體方案設計3</p><p>　　2.1方案論證與比較3</p><p>　　2.2單片機系統(tǒng)總體設計4</p><p><b>　　2.3芯片簡介5</b></p><p>　　2.3.1 AT89C525</p><p>　　2.3

8、.2 AT24C0211</p><p>　　2.3.3 74HC16412</p><p>　　2.3.4 DS130213</p><p>　　第三章 硬件電路設計16</p><p>　　3.1 主程序/CPU模塊16</p><p>　　3.2 電源部分設計17</p><p&g

9、t;　　3.3 路程測量部分17</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)顯示部分19</p><p>　　3.5 時鐘部分21</p><p>　　3.6 掉電存儲單元AT24C02的設計21</p><p>　　3.7 按鍵單元設計22</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計23</p><

10、;p>　　4.1 主程序設計23</p><p>　　4.2 定時中斷服務程序24</p><p>　　4.3 里程計數(shù)中斷服務程序25</p><p>　　4.4 中途等待中斷服務程序25</p><p>　　4.5 顯示子程序服務程序26</p><p>　　4.6 系統(tǒng)調試27</p>

11、;<p><b>　　總結29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p>　　附錄A（硬件原理圖）32</p><p>　　附錄B（源程序）33</p><p><b>　　致謝51</b></p><

12、p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　凡坐過出租車的人都知道，只要汽車一開動，隨著行駛里程的增加，就會看到汽車前面的計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當行駛到某一值時（如5KM）計費數(shù)字顯示開始從起步價（如6元）增加。當出租車到達某地需要在那里等候時，司機只要按一下

13、“計時”鍵，每等候一定時間，計費顯示就增加一個該收的等候費用。汽車繼續(xù)行駛時，停止計算等候費，繼續(xù)增加里程計費。到達目的地，便可按顯示的數(shù)字收費。</p><p>　　汽車計價器是乘客與司機雙方的交易準則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標志，是出租車中最重要的工具。它關系著交易雙方的利益。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計價器的研究也是十分有一個應用價值的。</p

14、><p>　　隨著生活水平的提高，人們已不再滿足于衣食住的享受，出行的舒適已受到越來越多人的關注。于是，出租車行業(yè)以低價高質的服務給人們帶來了出行的享受。但是總存在著買賣糾紛困擾著行業(yè)的發(fā)展。而在出租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法就是改良計價器，用更加精良的計價器來為乘客提供更加方便快捷的服務。</p><p>　　我國在70年代開始出現(xiàn)出租車，但那時的計費系統(tǒng)大都是國外進口不但不夠準確，價格

15、還十分昂貴。隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢頭已十分突出，國內各機械廠家紛紛推出國產(chǎn)計價器。出租車計價器的功能從剛開始的只顯示路程（需要司機自己定價，計算后四舍五入），到能夠自主計費，以及現(xiàn)在的能夠打發(fā)票和語音提示、按時間自主變動單價等功能。隨著城市旅游業(yè)的發(fā)展，出租車行業(yè)已成為城市的窗口，象征著一個城市的文明程度。</p><p>　　出租車計價器是出租車營運收費的專用智能儀表，目前市面所使用的計價器大

16、都功能較少，這給出租車行業(yè)的服務質量及管理帶來一定影響，而功能齊全的計價器大都采用雙CPU結構，這就提高了計價器的生產(chǎn)成本。</p><p>　　現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及自動計價器，所以計價器技術的發(fā)展已成定局。而部分小城市尚未普及，但隨著城市建設日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展，計價器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計價器的市場還是十分有潛力的。[16]</p><

17、p>　　第二章 總體方案設計</p><p>　　2.1方案論證與比較</p><p>　　出租車計價器是出租車營運收費的專用智能化儀表，隨著電子技術的發(fā)展，出租車計價器技術也在不斷進步和提高，國內出租車計價器已經(jīng)經(jīng)歷了4個階段的發(fā)展。從傳統(tǒng)的全部由機械元器件組成的機械式，到半電子式即用電子線路代替部分機械元器件的出租車計價器。出租車計價器計費是否正確、出租車司機是否超速才是乘客最關

18、心的問題，而計價器營運數(shù)據(jù)的管理是否方便才是出租車司機最關注的。</p><p>　　方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖 2.1所示。采用傳感器件，輸出脈沖信號，經(jīng)過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現(xiàn)計價。</p><p>　　圖2.1 數(shù)字電路方案</p><p>　　考慮到這種電路過于簡單，性能不夠穩(wěn)定，而且不能調節(jié)單價，也不能根據(jù)天氣調節(jié)計費標準，電路

19、不夠實用。整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調試，對于模式的切換需要用到機械開關，機械開關時間久了會造成接觸不良，功能不易實現(xiàn)。</p><p>　　方案二：采用單片機控制。利用單片機豐富的 I/ O端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調節(jié)、時鐘顯示功能。其原理如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2單片機控制方案</p><p&g

20、t;　　通過比較以上兩種方案，單片機方案有較大的活動空間，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶崿F(xiàn)設計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級，所以采用后一種方案。</p><p>　　在過去，出租車采用機械式的計價器，用齒輪比的方式來計算出租車所跑的里程數(shù)，并由里程數(shù)來換算車費；由于機械的

21、齒輪體積比較大，計算不是很準確，而且容易磨損，所以選用用了傳感器的方式，利用傳感器接收車的跑動信息，從而計算里程數(shù)和車費，這樣計價就會非常準確。完成此裝置所需期間簡單，成本也非常低，技術上也容易實現(xiàn)</p><p>　　2.2單片機系統(tǒng)總體設計</p><p>　　單片機采集并判斷空車燈信號及路程檢測傳感器信號，當出租車啟動時，單片機檢測到霍爾傳感器的脈沖信號并進行里程計算。當無乘客時，單

22、片機調用實時時間芯片 DS1302程序和74HC164串口顯示驅動程序，用LED進行時鐘顯示;當空車燈掰下乘客上車時：通過DS1302獲取時間信息分辨白天/晚上，然后調用AT24C02程序獲取白天/晚上的單價及起始價，便開始計價并顯示時間、里程和金額等信息；當空車燈打上乘客下車時：等待出租車再次啟動后單次金額與里程等信息清零復位，就此完成一次計價。</p><p>　　圖2.3 總體設計框圖</p>

23、<p><b>　　2.3芯片簡介</b></p><p>　　本設計采用了4個芯片，分別為AT89C52、AT24C02、74HC164、DS1302。</p><p>　　2.3.1 AT89C52</p><p>　　圖2.4 單片機引腳圖</p><p>　　AT89C52是51系列單片機的一個型號，

24、它是ATMEL公司生產(chǎn)的。</p><p>　　AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。<

25、;/p><p>　　AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　P0口：P0口是一組8 位漏極開路型雙向

26、I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash 編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1是一個帶內部上拉電阻的8位雙向

27、I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時/計數(shù)器2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），F(xiàn)lash 編程和程序校驗期間，P1接收低8 位地址。</p>

28、;<p>　　P2口：P2 是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。</p><p>　　P3口：P3口是一組帶有內

29、部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使

30、單片機復位。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。</p><p>　　MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被

31、微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。</p><p>　　PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。</p><p>　　EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0

32、000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　特殊功能寄存器：在AT89C52片內存儲器中，80H-FFH共128個單元為特殊功能寄存器

33、（SFE）。</p><p>　　AT89C52除了與AT89C51所有的定時/計數(shù)器0和定時/計數(shù)器1外，還增加了一個定時/計數(shù)器2。定時/計數(shù)器2的控制和狀態(tài)位位于T2CON，T2MOD，寄存器對（RCAO2H、RCAP2L）是定時器2在16位捕獲方式或16位自動重裝載方式下的捕獲/自動重裝載寄存器。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器：AT89C52有256個字節(jié)的內部RAM，80H-F

34、FH 高128個字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當一條指令訪問7FH 以上的內部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128字節(jié)RAM 還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。</p><p>　　定時器0和定時器1：AT89C52的定時器0和定時器1的工作方式與

35、AT89C51相同。</p><p>　　定時器2：定時器2是一個16位定時/計數(shù)器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2 位選擇。定時器2有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON的控制位來選擇。</p><p>　　捕獲方式：在捕獲方式下，通過T2CON控制位EXEN2來選

36、擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時器2是一個16位定時器或計數(shù)器。</p><p>　　自動重裝載（向上或向下計數(shù)器）方式：當定時器2工作于16位自動重裝載方式時，能對其編程為向上或向下計數(shù)方式，這個功能可通過特殊功能寄存器T2CON。</p><p>　　波特率發(fā)生器：當T2CON中的TCLK和RCLK置位時，定時/計數(shù)器2作為波特率發(fā)生器使用。如果定時/計數(shù)器2作為發(fā)送器或接收器，其

37、發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時器1用于其它功能，若RCLK和TCLK置位，則定時器2作于波特率發(fā)生器方式。[10]</p><p>　　可編程時鐘輸出：定時器2可通過編程從P1.0輸出一個占空比為50%的時鐘信號。P1.0引腳除了是一個標準的I/O口外，還可以通過編程使其作為定時/計數(shù)器2的外部時鐘輸入和輸出占空比50%的時鐘脈沖。當時鐘振蕩頻率為16MHz時，輸出時鐘頻率范圍為61Hz—4MHz。<

38、/p><p>　　UART：AT89C52的UART工作方式與AT89C51工作方式相同。</p><p>　　中斷：AT89C52共有6個中斷向量：兩個外中斷（INT0和INT1），3個定時器中斷（定時器0、1、2）和串行口中斷。這些中斷源可通過分別設置專用寄存器IE的置位或清0來控制每一個中斷的允許或禁止。IE也有一個總禁止位EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。</p>&l

39、t;p>　　時鐘振蕩器：AT89C52中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器。</p><p>　　空閑節(jié)電模式：在空閑工作模式狀態(tài)，CPU自身處于睡眠狀態(tài)而所有片內的外設仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，同時將片內RAM和所有特殊功能寄存器的內容凍結?？臻e模式可由任

40、何允許的中斷請求或硬件復位終止。</p><p>　　掉電模式：在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內RAM和特殊功能寄存器的內容在終止掉電模式前被凍結。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器，但不改變RAM中的內容，在Vcc恢復到正常工作電平前，復位應無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。[11]</p><p

41、>　　程序存儲器的加密：AT89C52有3個程序加密位，可對芯片上的3個加密位LB1、LB2、LB3 進行編程（P）或不編程（U）來得到。當加密位LB1被編程時，在復位期間，EA 端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機上電后一直沒有復位，則鎖存起的初始值是一個隨機數(shù)，且這個隨機數(shù)會一直保存到真正復位為止。為使單片機能正常工作，被鎖存的EA電平值必須與該引腳當前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除。</p>

42、;<p>　　Flash存儲器的編程：AT89C52單片機內部有8k字節(jié)的Flash PEROM，這個Flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內容均為FFH），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。</p><p>　　數(shù)據(jù)查詢：AT89C52單片

43、機用Data Palling表示一個寫周期結束為特征，在一個寫周期中，如需讀取最后寫入的一個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（P0.7）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，Data Palling可能隨時有效。[9]</p><p>　　Ready/Busy：字節(jié)編程的進度可通過“RDY/BSY輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”后，P

44、3.4（RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。</p><p>　　程序校驗：如果加密位LB1、LB2沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)。加密位不可直接校驗，加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。</p><p>　　芯片擦除：利用控制信號的正確組合（表6）并保持ALE/PROG引腳10

45、Ms的低電平脈沖寬度即可將PEROM 陣列（4k字節(jié)）和三個加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“1”，這步驟需再編程之前進行。[3]</p><p>　　2.3.2 AT24C02</p><p>　　AT24C02是由ATMEL公司提供的，I2C總線串行EEPROM，其容量為1KB，工作電壓在1.8V～5.5V之間，生產(chǎn)工藝是CMOS工藝，其引腳如圖2.5所示。&l

46、t;/p><p>　　圖2.5 芯片引腳圖</p><p><b>　　各引腳功能如下：</b></p><p>　　A2～A0：這3個引腳是器件地址選擇引腳。將這3個引腳配置成不同的編碼值，在同一串行總線上最多可擴充8片同一容量或不同容量的24系列串行EEPROM芯片。</p><p>　　SDA：串行數(shù)據(jù)輸入輸出口，是一

47、個雙向的漏極開路結構的引腳，容量擴展時可以將多片24系列的SDA引腳直接相連。 </p><p>　　SCL：串行移位時鐘控制端。寫入時上升沿起作用，讀出時下降沿起作用。</p><p>　　WP：硬件寫保護控制引腳。當其為低電平時，正常寫操作，高電平時，對EEPROM部分存儲區(qū)域提供硬件寫保護功能，即對被保護區(qū)域只能讀不能寫。</p><p><b>　

48、　VSS：接地。</b></p><p>　　VCC：接+5V電壓。</p><p>　　AT24C02中帶有的片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.3.3 74HC164</p&g

49、t;<p>　　圖2.6 74HC164引腳圖</p><p>　　74HCT16是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端

50、接高電平，一定不要懸空。</p><p>　　時鐘 (CP)每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。</p><p>　　主復位(MR)輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。</p><p><b>　　特

51、性：</b></p><p>　　（1）門控串行數(shù)據(jù)輸入；</p><p>　?。?）異步中央復位；</p><p>　?。?）符合JEDEC標準 no. 7A； </p><p>　?。?）靜電放電(ESD) 保護：</p><p>　?、貶BM EIA/JESD22-A114-B超過2000 V；<

52、;/p><p>　?、贛M EIA/JESD22-A115-A超過200 V； </p><p>　　（5）多種封裝形式；</p><p>　?。?）額定從-40 °C至+85 °C和-40 °C至+125 °C 。</p><p><b>　　引腳說明如表2.1</b></p&

53、gt;<p>　　表2.1 引腳功能表</p><p>　　2.3.4 DS1302</p><p>　　DS1302是美國DALLA公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CP進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內

54、部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS120兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 </p><p>　　DS1302的引腳排列，其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1＋0.2

55、V時，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低

56、電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK始終是輸入端。如圖2.7為DS1302的引腳功能圖。</p><p>　　圖 2.7 DS1302 引腳功能圖</p><p>　　DS1302控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果

57、它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 </p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS13

58、02的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。 </p><p>　　此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。DS1302與RAM相關的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的R

59、AM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 </p><p>　　第三章 硬件電路設計</p><p>　　3.1 主程序/CPU模塊</p><p>　　圖3.1 AT89C52模塊</p><p>　　該模塊主要包括系統(tǒng)初始化、里程的識別和費率的計算及各種功能模塊的的組織和管理等。主

60、程序模塊在系統(tǒng)中起著重要的作用。</p><p>　　AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場

61、合。</p><p>　　AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。[9]</p><p><b>　　主要功

62、能特性：</b></p><p>　?。?）兼容MCS51指令系統(tǒng)，8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM；</p><p>　?。?）32個雙向I/O口，256x8bit內部RAM；</p><p>　　（3）3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷，時鐘頻率0-24MHz；</p><p>　　（4）2個串行中斷，可編

63、程UART串行通道； </p><p>　?。?）2個外部中斷源，共6個中斷源；</p><p>　?。?）2個讀寫中斷口，3級加密位；</p><p>　　（7）低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能 。</p><p>　　3.2 電源部分設計</p><p>　　由于計價器的工作環(huán)境比較差，它要求有抗振動、

64、抗高低溫、抗潮濕、抗電磁干擾等能力，特別是電源方面的干擾，如出租車啟動時，發(fā)動機打火、電瓶充電等造成輸入計價器的+12V電源不穩(wěn)定。因此采用+12V電瓶電源經(jīng)過濾波和電源穩(wěn)壓管理芯片 78L05后得到+ 5 V的穩(wěn)定電壓輸出，保證整個系統(tǒng)能夠正常工作。電路如圖3.2所示。</p><p><b>　　圖3.2 電源電路</b></p><p>　　3.3 路程測量部分

65、</p><p>　　里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片機，經(jīng)處理計算，送給顯示單元的。其原理如圖 3.3所示。</p><p>　　圖 3.3　A44E傳感器工作原理圖</p><p>　　在霍爾電勢發(fā)生器的兩端加上電壓VCC后，根據(jù)霍耳效應原理，當霍耳片處在磁場中時，霍爾傳感器的輸出端輸出低電平。當車輪轉動一圈時小磁鐵提供一個磁

66、場，則霍爾傳感器輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集。車輪每轉一圈，霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈計數(shù)。通過計算將脈沖增加體現(xiàn)在金額和里程上。</p><p>　　由于A44E屬于開關型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.5～18V），其輸出的信號符合TTL電平標準，可以直接接到單片機的I/O端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHZ。汽車聯(lián)軸器按圓周間隔嵌入磁鋼，用霍爾傳感器集成芯片A44E檢測并輸

67、出脈沖，霍爾傳感器集成芯片A44E有信號轉換、電壓放大、整形輸出等功能。</p><p>　　出租車中需要一個能準確獲得車輪轉動即路程計量信號的裝置，以得到標準的脈沖信號送入單片機的P3.3引腳，利用單片機的T1的計數(shù)功能完成1000次的計數(shù)后產(chǎn)生一中斷來完成路程的測量。(設車輪周長為1m，則霍爾傳感器每產(chǎn)生1000個脈沖便表示車已行程1km。我們選擇了P3.3口作為信號的輸入端，內部采用外部中斷1，車輪每轉一圈

68、（我們設車輪的周長是1米），霍爾開關就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈計數(shù)，當計數(shù)達到1000次時，也就是1公里，單片機就控制將金額自動的增加，其計算公式：當前單價×公里數(shù)=金額。</p><p>　　費用計算功能：費用計算包括三部分：起步費、行使費和中途等待費用。</p><p>　?。?） 起步費用白天6元晚上7元；</p><p>　?。?）

69、行使費用1.6/公里；</p><p>　?。?） 中途等待費用0.1/分鐘。</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)顯示部分</p><p>　　由于設計要求有單價（2位）、總金額（4位）顯示輸出，加上我們另外擴展了時鐘顯示（包含時分秒的顯示），采用 LCD液晶段碼顯示，在距離屏幕1米之外就無法看清數(shù)據(jù)，不能滿足要求，而且在白天其對比度也不能夠滿足要求，因此我們采用6位

70、LED數(shù)碼管來顯示。</p><p>　　本設計的數(shù)據(jù)顯示采用74HC164來驅動(共陽)的方法。74HC164是比較典型的移位寄存器，該移位寄存器有一個數(shù)據(jù)輸入端口、一個時鐘信號端口和八個輸出端口。這種方法只需要2個I/O端口，而且在鎖存器件這2個端口還可以干別的事情。</p><p>　　數(shù)碼管顯示是各種儀器設備所不可缺少得重要組成部分，按照顯示方法得不同可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種這

71、里我們所設計得電路顯示屬于靜態(tài)顯示，靜態(tài)數(shù)碼管顯示的優(yōu)點在于編寫程序相對比較簡單一旦將欲顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送出去只要當前顯示的數(shù)據(jù)沒有變化就無須理睬它。</p><p>　　圖3.9 顯示電路原理圖</p><p>　　從單片機串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（74HC164），由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。 移位寄存器74HC164還兼作數(shù)碼管的驅動，插頭1（heade

72、r1）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端，插頭2（header2）接電源。</p><p><b>　　3.5 時鐘部分</b></p><p>　　計價器在出租車空車行駛時需要顯示實時時鐘，因為它的時鐘是作為白天/晚上單價自動轉換的一個基準，而且計價器的時鐘顯示能為司機和乘客提供方便，所以選擇一個好的時鐘芯片對計價器很重要。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗

73、的實時時鐘芯片，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信；時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年；通過設DS1302的控制/狀態(tài)寄存器選擇日歷，時鐘方式經(jīng)過初始校準后即可工作使用；工作電壓寬達2.5～5.5V，采用雙電源供電(主電源和備用電源)，并設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力，在沒有主電源的情況下啟用備用電源能保存時間信息及數(shù)據(jù)。如圖3.10所示。</p><p>　　圖3.10 時

74、鐘顯示電路原理圖</p><p>　　3.6 掉電存儲單元AT24C02的設計</p><p>　　掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的單價信息。AT24C02是</p><p>　　ATMEL公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，芯片內的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而

75、且采用8腳的DIP封裝，使用方便。其電路如圖3.11所示。</p><p>　　圖3.11掉電存儲電路</p><p>　　由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機傳送數(shù)據(jù)。每當設定一次單價，系統(tǒng)就自動調用存儲程序，將單價信息保存在芯片內；當系統(tǒng)重新上電的時候，自動調用讀存儲器程序，將存儲器內的單價等

76、信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。</p><p>　　3.7 按鍵單元設計</p><p>　　圖3.12 按鍵電路</p><p>　　電路共采用了五個按鍵：S1、S2、S3、S4，其功能分別是：S1查詢按鍵，S2功能設定/確認按鍵，S3＋/白天晚上切換按鍵，S4－/中途等待開關。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計</p&

77、gt;<p><b>　　4.1 主程序設計</b></p><p>　　在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、出租車起價和單價的初始化、中斷向量的設計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設置啟動/ 清除標志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序將根據(jù)各標志寄存器的內容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。當空車信號燈

78、打下時，表示有乘客上車，并啟動計價，將根據(jù)里程寄存器中的內容計算和判斷出行駛里程是否已超過起價公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價和起價來計算出當前的累計價格，并將結果存于價格寄存器中，然后將當前時間和累計價格送到LED 顯示電路顯示出來。當中途塞車(等待或低速行駛)時，在一定時間內沒有檢測到傳感器的脈沖信號就啟動T0定時器進行計時，當超過規(guī)定的等待時間后，計價器就根據(jù)等待價格進行當前金額的累加與顯示，并在計價器上顯示等待時間；

79、當?shù)竭_目的地的時候，由于霍爾開關沒有送來脈沖信號，就停止計價，顯示當前所應該付的金額和對應的單價，到下次啟動計價時，系統(tǒng)自動對顯示清零，并重新進行初始化過程。司機把空車燈打上，就停止計價，顯示當前所應該付的金額和對應的單價，等乘客下車后，啟動出租車，計價</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　計價1：起步價+里程×每公里價格（1.6元）</p>

80、;<p>　　計價2：起步價+里程×1.6元+等待時間×等待價格（0.1元/分鐘） </p><p><b>　　計價3；起步價 </b></p><p>　　計價4：起步價+等待時間×等待價格（0.1元/分鐘） </p><p>　　4.2 定時中斷服務程序</p><

81、p>　　在定時中斷服務程序中，每10ms產(chǎn)生一次中斷，當產(chǎn)生100次中斷的時候，也就到了一秒，按秒累積60次后恰好為1min,這樣就可完成定時1min的功能。</p><p>　　4.3 里程計數(shù)中斷服務程序</p><p>　　每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，里程計數(shù)器T1對里程脈沖計滿1000次時，就完成當前行駛里程數(shù)的累加操作，并將結果存入里程寄存器中。其程

82、序流程如圖4.2 所示.</p><p>　　圖4.2 里程計數(shù)流程圖</p><p>　　4.4 中途等待中斷服務程序</p><p>　　當中途等待按鍵S4按下時，就啟動T0開始計時，每當計時到達1min，等待時間累加器值就自加，并將結果存入時間寄存器中。當中途等待結束的時候，即再按一下S4鍵就自動切換到正常的計價。其程序流程如圖4.3所示。</p>

83、<p>　　圖4.3 中途等待流程圖</p><p>　　4.5 顯示子程序服務程序</p><p>　　顯示是檢驗程序結果最直接也是最簡單的硬件設計，采用移位寄存器驅動6位LED方式，實行靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的優(yōu)點在于，編寫程序相對比較簡單，一旦將欲顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，只要當前顯示的數(shù)據(jù)沒有變化，就無須理睬它。十進制數(shù)顯也采用軟件方式將BCD碼轉換成七段碼。轉換過程：顯示的B

84、CD碼通過計算、查表、求出存放顯示段碼單元地址，從該地址單位中取出送顯示端口輸出。[17]</p><p>　　圖4.4 靜態(tài)顯示流程圖</p><p><b>　　4.6 系統(tǒng)調試</b></p><p>　　在調試前，先對電路板進行細致的檢查，通過萬用表的測量，觀察有無短路或斷路情況。加電后如果發(fā)現(xiàn)有些芯片迅速發(fā)熱，應立即斷電檢查電路。電源

85、電路板應有良好的穩(wěn)壓特性，保證系統(tǒng)各芯片的正常工作，為此，應仔細測量電源板的各電壓輸出，檢驗是否滿足系統(tǒng)設計要求。硬件調試離不開軟件的配合，通常需要做一些簡單的測試程序來確定電路的工作情況，以此判斷問題所在。</p><p>　　各模塊焊接完成后及時用萬用表進行測量，測量應連接的點是否正確短接。顯示模塊，可用歐姆表（內部含電源）進行測試，將表筆正極接數(shù)碼管共陽端，負表筆依次接abcdefgh，觀察數(shù)碼管是否正常顯

86、示，如不正常，檢查焊接情況。上電后，測量各芯片</p><p>　　引腳電壓，與理論值相比較，如不同，檢查硬件電路。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　由于本設計使用的是以單片機作為核心的控制元件和靈敏的霍爾開關型器件，使本出租車計價器具有功能強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能

87、化水平。但是在我們設計和調試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如計價的金額位數(shù)有限，實際的里程可能會很遠，會超出我們的顯示范圍。計價器的設計還不夠人性化，比如加上語音的提示功能，可能會更有生命力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 何立民.單片機應用技術選編[M].北京：北京航空航天大學出版社，1999</p>&l

88、t;p>　　[2] 求實科技.單片機典型模塊設計實例導航[J].北京：人民郵電出版社，2004</p><p>　　[3] 陳小忠.單片機接口技術實用子程序[M].北京：人民郵電出版社，2005</p><p>　　[4] 趙晶主.電路設計與制版 Protel99 高級應用[J].北京：人民郵電出版社，2000</p><p>　　[5] 全國大學生電

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95、　　附錄A（硬件原理圖）</p><p><b>　　附錄B（源程序）</b></p><p>　　//*************************************************************************//</p><p>　　// 起始價: 白天6 元，晚上7元 ;單價: 1.6元/公里

96、 ; //</p><p>　　// 普通出租車，車輪周長為1m，則轉1000圈為一公里， //</p><p>　　//*************************************************************************//</p>

97、<p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define WRITE24C02 0xA0 //10100000，器件地址，寫操作</p><p>

98、;　　#define READ24C02 0xA1 //10100001，器件地址，讀操作</p><p>　　void I2C_start(void); //函數(shù)功能：產(chǎn)生啟動信號 </p><p>　　void I2C_stop(void); //函數(shù)功能：產(chǎn)生停止信號</p><p>　　void I2C_send_ack(void); /

99、/函數(shù)功能：發(fā)送ACK（確認）信號</p><p>　　bit TestAck(); //函數(shù)功能：檢查AT24C02的ACK信號</p><p>　　void I2C_write_byte(uchar); //函數(shù)功能：向AT24C02寫入一個字節(jié)</p><p>　　uchar I2C_read_byte(void); //函數(shù)功能：從AT24

100、C02讀出一個字節(jié)</p><p>　　void AT24C02_write(uchar,uchar *,uchar); </p><p>　　//函數(shù)功能：向AT24C02連續(xù)寫入若干字節(jié)</p><p>　　void AT24C02_read(uchar,uchar *,uchar);</p><p>　　//函數(shù)功能：從AT24C02

101、連續(xù)讀出若干字節(jié)</p><p>　　void minut();</p><p>　　void hou();</p><p>　　sbit DAT=P0^1; //模擬串口數(shù)據(jù)發(fā)送端</p><p>　　sbit CLK=P0^2;//模擬時鐘控制端</p><p>　　sbit SDA=P1^4;</p>

102、<p>　　sbit SCL=P1^3; </p><p>　　unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　unsigned char table1[8]={0x3F,0x3F,0xbf,0x3F,0x3F,0xbf,0x3F,0x3F}; //0

103、0-00-00</p><p>　　unsigned char cc[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};</p><p>　　int top=0;</p><p>　　unsigned char second;</p><p>　　unsigned char tcount;</p&

104、gt;<p>　　unsigned char minute;</p><p>　　unsigned char hour;</p><p>　　unsigned int gl=0; //公里數(shù)(百米)</p><p>　　unsigned char dj=16;

105、 //單價(角)</p><p>　　unsigned int ze=0; //總額(角)</p><p>　　void sendbyte(uchar byte)</p><p><b>　　

106、{ </b></p><p>　　uchar num,c;</p><p>　　num=tab[byte];</p><p>　　for(c=0;c<8;c++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　CLK=0;</b>&

107、lt;/p><p>　　DAT=num&0x80; //(0x80即十進制的128,二進制的10000000 按位發(fā)送)</p><p><b>　　CLK=1;</b></p><p><b>　　num<<=1;</b></p><p><b>　　}</b>

108、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay_50ms(unsigned int t) //50Ms延時程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int j; </p><p>　　for(;t

109、>0;t--)</p><p>　　for(j=6245;j>0;j--)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display() //顯示//</p><p><b>　　

110、{</b></p><p>　　unsigned char h;</p><p><b>　　while(1){</b></p><p>　　for(h=0;h<10;h++){</p><p>　　delay_50ms(1);</p><p>　　sendbyte(h);<

111、;/p><p>　　delay_50ms(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　h=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

112、<p>　　/*********************************************************************/</p><p>　　/* ds1302實時時鐘C程序 */</p><p>　　sbit T_CLK = P1^2; /*實時時鐘時鐘線引腳 */</p><p>　　sbit T_IO = P1^