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文檔簡介
1、<p> 基于89S51單片機的出租車計價器系統(tǒng)設(shè)計</p><p> 摘要: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(shù)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(shè)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。</p><p> 本電路以89S51 單片機為中心、附加A44E
2、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(shè)計的計價器不但能實現(xiàn)基本的計價,而且還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)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(guān)鍵詞:89S51單片機 A44E霍爾傳感器 斷電保存 8段數(shù)碼顯示管</p><p> Abst
3、ract: It is now the major cities in the taxi industry have universal automatic meter, meter technology development is a foregone conclusion. And some small cities not yet universal, but with increasing speed up urban con
4、struction, a symbol of urban landscape taxi industry will also accelerate development, and the popularity meter is no doubt, therefore, the future of the automobile market valuation is still potential . </p><p
5、> The circuit of 89 S51 MCU as the center, additional A44E Hall sensor location and realize the Taximeter statistics, a brownout AT24C02 achieve in the system and when the system priced preservation time information,
6、 output by paragraph 8 of the digital display. The circuit design of the meter can not only realize the basic valuation, but also in accordance with the day, night, halfway to wait for price regulation, while also not de
7、nominated as a time clock to provide convenience for the drivers c</p><p> Keywords: 89 S51 MCU A44E Hall sensor power preservation of digital display paragraph 8</p><p><b> 目 錄</b&
8、gt;</p><p> 第一章 引言………………………………………………………………………………………1</p><p> 第二章 出租車計價器的設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………………2</p><p> 2.1基本設(shè)計要求 …………………………………………………………………………………2</p><p> 2
9、.2拓展功能 ………………………………………………………………………………………2</p><p> 第三章 方案論證…………………………………………………………………………………3</p><p> 3.1方案比較 ………………………………………………………………………………………3</p><p> 3.2確定方案 …………………………………………………
10、……………………………………4</p><p> 第四章 計價器系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………………………5</p><p> 4.1計價器工作原理 ………………………………………………………………………………5</p><p> 4.2 單片機系統(tǒng)總體設(shè)計 …………………………………………………………………………6</p>
11、<p> 第五章 硬件設(shè)計……………………………………………………………………………………7</p><p> 5.1單片機總體電路圖設(shè)計…………………………………………………………………………7</p><p> 5.2 AT89S51單片機介紹……………………………………………………………………………8</p><p> 5.3電源控制線路
12、設(shè)計 ……………………………………………………………………………8</p><p> 5.4里程計算、計價單元的設(shè)計 …………………………………………………………………12</p><p> 5.5數(shù)據(jù)顯示單元的設(shè)計…………………………………………………………………………15</p><p> 5.6 AT24C02 掉電存儲單元的設(shè)計………………………………
13、………………………………18</p><p> 5.7啟動及清除電路………………………………………………………………………………19</p><p> 5.8按鍵單元的設(shè)計………………………………………………………………………………19</p><p> 第六章 軟件設(shè)計 …………………………………………………………………………………20</p>
14、<p> 6.1軟件設(shè)計 ………………………………………………………………………………………20</p><p> 6.2流程圖…………………………………………………………………………………………25</p><p> 第七章 程序設(shè)計…… …………………………………………………………………………28</p><p> 7.1主程序清單…………
15、…………………………………………………………………………28</p><p> 7.2計價器子程序清單……………………………………………………………………………38</p><p> 第八章 測試分析 ………………………………………………………………………………67</p><p> 8.1里程計價測試…………………………………………………………………………
16、………67</p><p> 8.2掉電存儲測試測試……………………………………………………………………………68</p><p> 第九章 設(shè)計總結(jié)及展望………………………………………………………………………62</p><p> 9.1設(shè)計總結(jié)………………………………………………………………………………………69</p><p>
17、 9.2展望新型多功能出租車計價器………………………………………………………………70</p><p> 9.3 新型產(chǎn)品的未來 ……………………………………………………………………………71</p><p> 致謝 ………………………………………………………………………………………………72</p><p> 參考文獻(xiàn) ………………………………………………
18、…………………………………………73</p><p> 附件(系統(tǒng)設(shè)計總電路圖)………………………………………………………………………第</p><p><b> 第一章 引 言</b></p><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(guān)注。于是,出租車行業(yè)以低價高質(zhì)的服務(wù)給人們帶來了出
19、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(wù)。</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(jìn)口不但不夠準(zhǔn)確,價格還十分昂貴。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(nèi)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
20、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> 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(shù)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(shè)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。&
21、lt;/p><p> 凡乘過出租車的人都知道,只要汽車開動,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(dāng)行駛到某一值時(如5KM)計費數(shù)字顯示開始從起步價(如10元)增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時,司機只要按一下“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?yán)^續(xù)行駛時,停止計算等候費,繼續(xù)增加里程計費。到達(dá)目的地,便可按顯示的數(shù)字收費。</p&g
22、t;<p> 汽車計價器是乘客與司機雙方的交易準(zhǔn)則,它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志,是出租車中最重要的工具。它關(guān)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(yīng)用價值的。</p><p> 采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的計價器整體電路的規(guī)模較大,用到的器件多,造成故障率高,難調(diào)試,對于模式的切換需要用到機械開關(guān),機械開
23、關(guān)時間久了會造成接觸不良,功能不易實現(xiàn)。為此我們采用了單片機進(jìn)行設(shè)計,相對來說功能強大,用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶崿F(xiàn)設(shè)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。</p><p> ??!所有下載了本文的注意:本論文附有CAD圖紙和完整版word版說明書,凡下載了本文的讀者請加QQ 83753222,或留下你的聯(lián)系方式(QQ郵箱)最后,希望此文能夠幫到你!</p>
24、<p> 第二章 出租車計價器系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容</p><p><b> 2.1基本設(shè)計內(nèi)容</b></p><p> ?。?) 不同情況具有不同的收費標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b> ??白天</b></p><p><b> ??晚上</b></p>
25、;<p> ??途中等待(>10min 開始收費)</p><p> ?。?) 能進(jìn)行手動修改單價</p><p> (3) 具有數(shù)據(jù)的復(fù)位功能</p><p> ?。?) IO 口分配的簡易要求</p><p> ??距離檢測使用霍爾開關(guān)A44E</p><p> ??白天/晚上收費標(biāo)準(zhǔn)的
26、轉(zhuǎn)換開關(guān)</p><p><b> ??數(shù)據(jù)的清零開關(guān)</b></p><p> ??單價的調(diào)整(最好使用 + 和 - 按鍵)</p><p> ?。?) 數(shù)據(jù)輸出(采用LCM103)</p><p><b> ??單價輸出2 位</b></p><p><b&g
27、t; ??路程輸出2 位</b></p><p> ??總金額輸出3 位</p><p><b> (6) 按鍵</b></p><p><b> ??啟動計時開關(guān)</b></p><p> ??數(shù)據(jù)復(fù)位(清零)</p><p><b> ?
28、?白天/晚上轉(zhuǎn)換</b></p><p><b> 2.2拓展功能</b></p><p> ??能夠在掉電的情況下存儲單價等數(shù)據(jù)</p><p> ??能夠顯示當(dāng)前的系統(tǒng)時間</p><p> ??語音播報數(shù)據(jù)信息</p><p><b> 第三章 方案論證&l
29、t;/b></p><p><b> 3.1方案比較</b></p><p> 方案一:采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖3-1 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,但是考慮到這種電路過于簡單,性能不夠穩(wěn)定,而且不能調(diào)節(jié)單價,也不能根據(jù)天氣調(diào)節(jié)計費標(biāo)準(zhǔn),電路不夠?qū)嵱谩?lt;/p><p> 圖3
30、-1數(shù)字電路方案</p><p> 方案二:采用單片機控制。利用單片機豐富的IO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(diào)節(jié)、時鐘顯示功能。其原理如圖3-2所示。</p><p> 圖3-2單片機控制方案</p><p><b> 3.2確定方案</b></p><p> 通過比較以上兩種方案,單片機
31、方案有較大的活動空間,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(jìn)行升級,所以我們采用后一種方案。</p><p> 第四章 單片機計價器系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p> 4.1計價器的工作原理</p><p> 通常計價器采用MCS - 51 芯片,在EEPROM中預(yù)先已寫入了有關(guān)程序和數(shù)據(jù)的信息,如基本距離、續(xù)程距離、候時時間
32、的規(guī)定值,與收費標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相應(yīng)的收費價格值,不同出租條件下收費的變化比率,附加車費值計費方式等數(shù)據(jù)和與收費辦法相應(yīng)的車費計算與控制程序等,并且在計價器安裝前已根據(jù)不同車型選定好K 值。計價器的原理結(jié)構(gòu)如圖4-1 所示。在工作過程中其主要的功能都是由MCS - 51 芯片中的定時器/ 計數(shù)器來實現(xiàn)。</p><p> 圖4-1 計價器的原理結(jié)構(gòu)圖</p><p> 4.2 單片機系統(tǒng)總體設(shè)
33、計</p><p> 單片機系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖4-2所示</p><p> 圖4-2 單片機系統(tǒng)總體設(shè)計框圖</p><p><b> 第五章 硬件設(shè)計</b></p><p> 5.1單片機總體電路圖設(shè)計</p><p><b> 電路圖見附圖一所示</b>&l
34、t;/p><p> 5.2 AT89S51單片機介紹</p><p> AT89S51兼容MCS51微控制器,4K字節(jié)FLASH存貯器支持在系統(tǒng)編程ISP 1000次擦寫周期,128字節(jié)片內(nèi)RAM,工作電壓4.0V到5.5V,全靜態(tài)時鐘0 Hz 到33 MHz,三級程序加密,32個可編程IO口,2/3個16位定時/計數(shù)器,6/8個中斷源,全雙工UART,低功耗支持Idle和Power-do
35、wn模式, Power_down模式支持中斷喚醒, 看門狗定時器,雙數(shù)據(jù)指針,上電復(fù)位標(biāo)志。內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu),如圖5-1所示。</p><p> 圖5-1 AT89S51內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖</p><p> 1.定時器/ 計數(shù)器的基本原理</p><p> 作為基本組成內(nèi)容,AT89S51單片機共有兩個可編程的定時器/ 計數(shù)器,分別稱定時器/ 計數(shù)器0和定時器/ 計
36、數(shù)器1 。它們都是十六位加法計數(shù)結(jié)構(gòu),分別由TH0 和TL0 及TH1 和TL1 兩個8 位計數(shù)器組成。</p><p><b> 2.計數(shù)功能</b></p><p> 所謂計數(shù)是指對外部事件進(jìn)行計數(shù)。外部事件</p><p> 的發(fā)生以輸入脈沖表示,因此計數(shù)功能的實質(zhì)就是</p><p> 對外來脈沖進(jìn)行計數(shù)
37、。MCS - 51 芯片有T0 ( P3. 4)</p><p> 和T1 (P3. 5) 兩個信號引腳,分別是這兩個計數(shù)器的</p><p> 計數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在負(fù)跳變時有效,進(jìn)</p><p> 行計數(shù)器加1 (加法計數(shù)) 。</p><p><b> 3.定時功能</b></p>&
38、lt;p> 定時功能也是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的,不過這時的計數(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)部,既每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖。也就是每個機器周期計數(shù)器加1 。由于一個機器周期等于12 個振蕩脈沖周期,因此計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/ 12 。如果單片機采用12MHz 晶體,則計數(shù)頻率為1MHz。即每微秒計數(shù)器加1 。這樣不但可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間,也可以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。</p><p&g
39、t; 5.3電源控制線路設(shè)計</p><p> 出租車計價器316V/ 60mAh 鎳鎘電池恒流充放電控制線路</p><p> 額定電壓316V , 容量為60mAh 的Nicd 電池在出租車計價器中有著廣泛的應(yīng)用,它也是其它智能化儀表中最為常用的備用電池。在出租車計價器的日常維護中,一旦由于電池爬堿(輕微漏液),線路漏電、短路以及長期使用造成電池性能下降時,對電池的處理辦法一般采
40、用棄用。然而對這類電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護,如對爬堿的電池進(jìn)行清理并用絕緣膠密封,對記憶效應(yīng)明顯的電池可進(jìn)行多次循環(huán)充放電加以消除,有不少電池仍可利用,但這需要一種可用于判定電池性能的容量檢測線路,而普通的NiCd 電池充電器并不具有這一功能。為此筆者設(shè)計了一種適用于316V/ 60mAh NiCd 電池恒流充放電控制線路,不僅可用于容量檢測,在作一般的充電器使用時,可在充電前對電池的剩余容量給予準(zhǔn)確有效的放電以消除其記憶效應(yīng),比普通的充電線
41、路更具優(yōu)越性。</p><p><b> 1.基本原理</b></p><p><b> (1)恒流放電線路</b></p><p> 圖5-2 是恒流放電線路原理圖,其基本工作原理是當(dāng)電池放電時,由于電壓下降引起電流下降時,通過電阻R 的反饋及運放的調(diào)整,使三極管T 的基極電流發(fā)生變化,調(diào)節(jié)三極管ce 極壓降從而確
42、保R 上的電壓不變,使之流過的電流保持恒定。設(shè)電池放電電流為I ,運放同反相端電壓分別為V + , V - ,基準(zhǔn)穩(wěn)壓管D 的電壓為E0 ,由于三極管的基極電流較小,可忽略不計,因此流過R 的電流可視為電池的放電電流。則:</p><p> 圖5-2 恒流放電線路原理圖</p><p> V = RI , V + = E0</p><p> 由于運放的同反相端
43、電壓相等,即V + = V - ,</p><p> 因此:E0 = RI</p><p> 則: I = E0/ R</p><p> 顯然,放電電流只決定于基準(zhǔn)電壓E0 及限流電阻R 的阻值,與電池電壓無關(guān),一旦E0 及R 保持定值,電流I 即恒定不變。由于R 上的壓降必須大于電池的終止放電電壓,并確保三極管c e 之間的壓降有足夠的調(diào)整空間,因此R 的取
44、值不易過大。</p><p> (2)放電終止控制線路</p><p> 圖5-3 為放電終止控制線路原理圖,圖中運放構(gòu)成電壓比較器,當(dāng)電池電壓E 大于基準(zhǔn)電壓E0 時,V + > V - ,比較器輸出高電平,三極管導(dǎo)通,繼電器吸合。同樣當(dāng)電池電壓低于基準(zhǔn)電壓時, V + <V - 。運放輸出低電平,三極管截止,繼電器斷開。這樣,便可通過繼電器觸點控制放電電流的通斷。根據(jù)“
45、GB/ T1103 - 1996 圓柱密封鎘鎳可充單體電池”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 單體電池的終止放電電壓為110V ,對于316V NiCd 電池是由三只單體電池串聯(lián)而成,因此,終止放電電壓為310V ,而圖中的基準(zhǔn)電壓應(yīng)取E0 = 3. 0V。</p><p> 圖5-3 放電終止控制線路原理圖</p><p><b> (3)恒流充電線路</b></p>
46、<p> 圖5-4為由78L05 構(gòu)成的恒流充電線路原理圖,圖中: I0 = U0/ R ,則充電電流I 為:</p><p> I = I0 + I d = U0/ R + Id</p><p> 式中U0 為78L05 的輸出電壓(定值+ 5V) ,而Id 為78L05 的靜態(tài)工作電流,一般在幾至十幾毫安也為定值,因此,一旦R 調(diào)整確定,充電電流即為恒定電流不變。圖中輸
47、入電壓Ui 要求大于U0 + E ,其中E 為電池電壓。D 是反向隔離二極管,為防止電池電流反串而設(shè)。由于785L05 輸出電流僅為100mA ,因此,該線路的充電電流也不超過100mA。</p><p> 圖5-4 恒流充電線路原理圖</p><p> (4)充電定時控制線路</p><p> 如圖5-5 所示由555 及兩級4020 計數(shù)器構(gòu)成了充電定時控
48、制線路,圖中555 構(gòu)成了多諧振蕩器,其周期穩(wěn)定的振蕩波形經(jīng)兩級4020 計數(shù)實現(xiàn)長時間定時,采用兩級計數(shù)的目的是為了降低555 的振蕩周期,以便采用小容量CBB (金屬聚酯膜電容) 振蕩電容,雖然采用單級4020 計數(shù)同樣可達(dá)到兩級計數(shù)的定時時間,但振蕩電容必須采用容量較大的電解電容,而電解電容的穩(wěn)定性及溫度特性遠(yuǎn)不及CBB電容。如采用10μF 的電解電容,當(dāng)溫度在0~30 ℃范圍內(nèi)波動時,8 小時的定時時間將產(chǎn)生30min 的溫度誤
49、差,而采用CBB 電容產(chǎn)生的誤差小于1min。圖中調(diào)整W1 使555 振蕩周期為t = 11716ms ,則定時時間: T = 214 ×210 ×t = 810h 。圖中按下AN1 ,4020 復(fù)位,4020 ( IC3) 的Q10輸出低電平,三極管T導(dǎo)通,繼電器通電,觸點J K 吸合自鎖,接通充電電路工作電源對電池進(jìn)行充電,同時555 振蕩,4020開始計數(shù),當(dāng)定時時間達(dá)到預(yù)定時間后,4020 ( IC3)的Q1
50、0輸出高電平,三極管T 截止,繼電器線包斷電,觸點J K斷開,切斷定時線路及</p><p> 圖5-5 電池恒流充放電控制線路</p><p> 2.恒流充放電控制線路</p><p> 圖5-5 為316V/ 60mAh NiCd 電池恒流充放電控制線路,其容量檢測精度優(yōu)于3 %(不計計時誤差) 。根據(jù)GB/ T11013 —1996 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,NiCd
51、電池容量測試時的充電電流應(yīng)為012C (C 為電池容量) ,充電時間8h ,然而以012C 的恒定放電電流放電至終止電壓,要求最小放電時間不低于4175h 。因此,圖中充放電電流為12mA。充電定時時間為8h 。</p><p> (1)恒流放電控制線路:圖5-5 中運放A1 、A2 采用LM324 (一片LM324 可用于二個放電控制線路) 。其中A1 、A2 的基準(zhǔn)電壓由工作電源(當(dāng)采用7812 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓
52、后的工作電源已有足夠的穩(wěn)壓精度) 分壓而成,A1 的基準(zhǔn)電壓為112V ,通過W2 調(diào)整,A2 的基準(zhǔn)電壓為310V ,可通過W3 調(diào)整。當(dāng)K→1 時,NiCd 電池接入放電回路,按下AN1 ,當(dāng)電池電壓高于310V 時, 繼電器動作,J K1 吸合自鎖,L ED1 亮,表示放電開始,當(dāng)電池電壓低于310V 時,繼電器斷開,電池終止放電,同時其常閉觸點閉合,蜂鳴器鳴響,提示放電終止,只有當(dāng)K →2或切斷工作電源時蜂鳴才停止蜂鳴。若按下A
53、N1 蜂鳴器一直鳴響,說明電池電壓已低于310V ,不用再進(jìn)行放電。</p><p> (2)恒流定時充電控制線路:圖5-5 中W3 為充電電流調(diào)節(jié)電阻,調(diào)整W3 使充電電流為12mA。圖中C2 、R8 及C3 、R10 為4020 上電復(fù)位線路,C4 、C5 、C6 為旁路電容,可提高定時線路的干擾性能。555 選擇電壓、溫度漂移較小的SE555 ,L ED2 用于充電狀態(tài)指示,當(dāng)K →2 時,電池接入充電回
54、路,按下AN2 ,電池便開始充電,同時L ED2 閃爍,當(dāng)充電時間到8h 時,線路自動切斷并停止充電。 線路用于電池容量檢測時,首先對電池剩余容量放電,當(dāng)放電至終止電壓時,轉(zhuǎn)入8 小時充電,充電完畢后,再進(jìn)行放電,記錄開始放電至終止放電的時間t (h) ,即可計算出電池的容量:實際容量= t ×額定容量/ 5h (mAh)一般出租車計價器關(guān)機時, 靜態(tài)電流小于50μA ,而計價器要求斷電一個月其內(nèi)存數(shù)據(jù)及時鐘線路仍能正常工作
55、,可計算出備用電池容量不得低于36mAh ,因此若實際容量仍能達(dá)到36mAh ,則可繼續(xù)使用。圖5-5 為單路充放電控制線路。多路可按圖復(fù)制,但定時控制線路只需一路??刂凭€路電壓可由220V 交流經(jīng)變壓、整流、濾波后由7812 提供,若變壓器次</p><p> 5.4里程計算、計價單元的設(shè)計</p><p> 1.車輪轉(zhuǎn)動里程檢測電路</p><p> 該電
56、路的主要作用是敏感路程,產(chǎn)生計程脈沖;在具體實現(xiàn)時采用霍爾傳感器A44E來作為里程傳感器,將安裝在與車輪相連接的渦輪變速器的磁鐵上,使汽車每前進(jìn)10 m傳感器產(chǎn)生一次脈沖,即向里程計數(shù)器電路發(fā)出一個計數(shù)脈沖,以使得計數(shù)電路進(jìn)行里程計數(shù)。車速傳感器測控系統(tǒng)框圖如圖5-6所示</p><p> 圖5-6 車速傳感器測控系統(tǒng)框圖</p><p> 2.里程計數(shù)中斷電路</p>
57、<p> 當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動里程檢測電路提供了計程脈沖信號后,里程計數(shù)中斷電路則根據(jù)該脈沖信號定時向微機系統(tǒng)發(fā)出計數(shù)中斷請求信號,使系統(tǒng)根據(jù)一定的算法對里程數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)計算。</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5-6所示。</p><p> 圖5-7傳感器測距示意圖</p>
58、<p> 由于A44E 屬于開關(guān)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(biāo)準(zhǔn),可以直接接到單片機的IO 端口上,而且其最高檢測頻率可達(dá)到1MHZ。</p><p> 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理</p><p> 如圖5-8,A44E 集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍耳電勢發(fā)生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D 和OC 門輸出
59、E 五個基本部分組成。在輸入端輸入電壓CC V ,經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢發(fā)生器的兩端,根據(jù)霍耳效應(yīng)原理,當(dāng)霍耳片處在磁場中時,在垂直于磁場的方向通以電流,則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍耳電勢差H V 輸出,該H V 信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形,使其成為方波輸送到OC 門輸出。當(dāng)施加的磁場達(dá)到.工作點.(即OP B )時,觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位),使三極管導(dǎo)通,此時OC 門輸出端輸出低電壓,通常稱這種狀態(tài)為.開
60、.。當(dāng)施加的磁場達(dá)到.釋放點.(即rP B )時,觸發(fā)器輸出低電壓,三極管截止,使OC 門輸出高電壓,這種狀態(tài)為.關(guān).。這樣兩次電壓變換,使霍耳開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。</p><p> 圖5-8 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖</p><p> 其集成霍耳開關(guān)外形及接線如圖5-9 所示。</p><p> 圖5-9集成霍耳開關(guān)外形及接線</p>&
61、lt;p> 我們選擇了P3.2 口作為信號的輸入端,內(nèi)部采用外部中斷0(這樣可以減少程序設(shè)計的麻煩),車輪每轉(zhuǎn)一圈(我們設(shè)車輪的周長是1 米),霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號,引起單片機的中斷,對脈計數(shù),當(dāng)計數(shù)達(dá)到1000 次時,也就是1 公里,單片機就控制將金額自動的加增加,其計算公式:當(dāng)前單價× 公里數(shù)=金額。</p><p> 5.5數(shù)據(jù)顯示單元的設(shè)計</p><p>
62、 設(shè)計使用一個定時/計數(shù)器每1/10 s向主機發(fā)一次中斷請求信號,并利用并行接口電路完成對時鐘的實時顯示功能。同時,利用動態(tài)掃描電路完成對出租車的起價和當(dāng)前累計價的顯示。</p><p> 由于設(shè)計要求有單價(2 位)、路程(2 位)、總金額(3 位)顯示輸出,加上我們另外擴</p><p> 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&l
63、t;/p><p> 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LED</p><p> 數(shù)碼管的分屏顯示,如圖5-10所示:</p><p> 圖5-10 a 時鐘顯示(圖中顯示為12點34分46秒)</p><p> 圖5-10 b 總金額和單價顯示(圖中顯示為總金額12.3元,每公里4.6元)<
64、;/p><p> 圖5-10 c路程和單價顯示(圖中顯示為總路程12公里,當(dāng)前單價4.6 元)</p><p> 圖5-10 d單價調(diào)整顯示(圖中顯示為右起白天單價4.6元/晚上7.8/中途等待1.2 元)</p><p> 數(shù)據(jù)的分屏的顯示是通過按鍵S1 來實現(xiàn)切換的,如圖5-11所示。</p><p> 圖5-11 S1切換顯示屏&
65、lt;/p><p> 在出租車不走的時候,按下S1,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分屏顯示;車在行走的時候只有總金額和單價顯示屏在顯示,當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時候,客戶要求查看總的里程的時候,就可以按下S1 切換到里程和單價顯示屏,供客戶查詢。顯示電路的電路原理圖見附圖二所示。</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(dá)到顯示的目的。移位
66、寄存器74HC164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動,插頭1(header1)接電源,插頭2(header2)接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個整流管D1~D3 的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓,增加其使用壽命。</p><p> 5.6 AT24C02 掉電存儲單元的設(shè)計</p><p> 掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候,存儲當(dāng)前設(shè)定的單價信息。AT24C02 是ATMEL 公司的2KB 字節(jié)的電
67、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,靜態(tài)電流10Ua(5.5V),芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40 年以上,而且采用8 腳的DIP 封裝,使用方便。其電路如圖5-12所示。</p><p> 圖5-12 掉電存儲電路原理圖</p><p> 圖中R8、R10 是上拉電阻,其作用是減少AT24C02 的靜態(tài)功耗,由于AT24C0
68、2 的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)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(dāng)設(shè)定一次單價,系統(tǒng)就自動調(diào)用存儲程序,將單價信息保存在芯片內(nèi);當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時候,自動調(diào)用讀存儲器程序,將存儲器內(nèi)的單價等信息,讀到緩存單元中,供主程序使用。</p><p> 5.7啟動及清除電路</p><p> 在系統(tǒng)電路中,設(shè)計一個啟動/清除按鈕,
69、用來作為啟動里程計數(shù)或清除里程數(shù)計數(shù)的開關(guān)。將該按鈕開關(guān)接到微機系統(tǒng)的某個中斷請求線上,當(dāng)開關(guān)被按下一次時就作為計程啟動中斷請求;再按下一次時,就作為系統(tǒng)的計程清0中斷處理。</p><p> 5.8按鍵單元的設(shè)計</p><p> 電路共采用了四個按鍵,S1、S2、S3、S4,其功能分別是:S1 分屏顯示切換按鍵,S2功能設(shè)定按鍵,S3 .+./白天晚上切換按鍵,S4 .-./中途等
70、待開關(guān)。</p><p><b> 第六章 軟件設(shè)計</b></p><p><b> 6.1 軟件設(shè)計</b></p><p> 該系統(tǒng)軟件采用匯編語言編制,模塊化設(shè)計,分為主程序,脈j巾中斷程序,空車牌中斷程序,鍵盤中斷程序,日歷時鐘芯片中斷程序,打印及顯示程序。在空車牌中斷程序中完成對出租車營運狀態(tài)的判斷;在脈
71、沖中斷程序中完成計量計價工作;日歷時鐘芯片每秒鐘向80C31發(fā)中斷請求,在中斷程序中完成等候計時工作或者時鐘顯示工作。鍵盤中斷程序用于完成各次營運數(shù)據(jù)的查尋工作。結(jié)構(gòu)框圖如6-1圖所示</p><p> 圖6-1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖</p><p> 該計程計價系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為以下幾個模塊:</p><p><b> 1.主程序模塊</b>
72、;</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(shè)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(shè)置啟動/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價格寄存器,并對它們進(jìn)行初始化。然后,主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容,分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。</p><p> 當(dāng)主程序判斷出有“啟動計程中斷”發(fā)生時,將根據(jù)里程寄存
73、器中的內(nèi)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、每公里的單價數(shù)和起價數(shù)來計算出當(dāng)前的累計價格,并將結(jié)果存于價格寄存器中,然后將已行走的里程數(shù)和當(dāng)前累計價格送顯示電路顯示出來。</p><p> 當(dāng)主程序判斷出有“清除計程中斷”產(chǎn)生時,將顯示電路中的當(dāng)前行駛里程數(shù)和運行累計價格清0,并重新進(jìn)行初始化過程。</p><p> 其程序流程如圖6-5所示.當(dāng)按下S1
74、時,就啟動計價,將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)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、每公里的單價數(shù)和起價數(shù)來計算出當(dāng)前的累計價格,并將結(jié)果存于價格寄存器中,然后將時間和當(dāng)前累計價格送顯示電路顯示出來。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時候,由于霍爾開關(guān)沒有送來脈沖信號,就停止計價,顯示當(dāng)前所應(yīng)該付的金額和對應(yīng)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(jìn)行初始化過程。</p><p> 2.定時中斷服
75、務(wù)程序</p><p> 在定時中斷服務(wù)程序中,需要完成對行車時間的累加計數(shù),并將該時間數(shù)據(jù)和當(dāng)前時鐘送顯示電路進(jìn)行實時顯示。</p><p> 在定時中斷服務(wù)程序中,每100ms 產(chǎn)生一次中斷,當(dāng)產(chǎn)生10 次中斷的時候,也就到了一秒,送數(shù)據(jù)到相應(yīng)的顯示緩沖單元,并調(diào)用顯示子程序?qū)崟r顯示。如圖6-2所示</p><p> 圖6-2 定時中斷服務(wù)程序流程圖&l
76、t;/p><p> 3.里程計數(shù)中斷服務(wù)程序</p><p> 當(dāng)里程計數(shù)器對里程脈沖計滿一定數(shù)值時,就由里程計數(shù)中斷電路向微機發(fā)出中斷請求,使微機進(jìn)入里程計數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中,需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)的累加操作,并將結(jié)果存入里程寄存器中。</p><p> 每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次,當(dāng)里程計數(shù)器對里程脈沖計滿1000 次時,就有
77、程序?qū)?dāng)前總額,使微機進(jìn)入里程計數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中,需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作,并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。如圖6-3所示</p><p> 圖6-3 里程計數(shù)中斷服務(wù)程序流程圖</p><p> 4.中途等待中斷服務(wù)程序</p><p> 當(dāng)在計數(shù)狀態(tài)下霍爾開關(guān)沒有輸出信號,片內(nèi)的T1 定時器便被啟動,每當(dāng)計時到達(dá)10分鐘,就對當(dāng)
78、前金額加上中途等待的單價,以后每十分鐘都自動加上中途等待的單價。當(dāng)中途等待結(jié)束的時候,也就自動切換到正常的計價。如圖6-4所示</p><p> 圖6-4 中途等待中斷服務(wù)程序流程圖</p><p> 5.啟動/清除計程中斷服務(wù)程序</p><p> 當(dāng)系統(tǒng)有啟動/清除中斷請求產(chǎn)生時,我們可以設(shè)定第一次中斷為啟動中斷,第二次中斷為清除中斷,并在中斷服務(wù)程序中
79、將標(biāo)志寄存器的內(nèi)容相應(yīng)置“1”或清“0”。其中,標(biāo)志為“1”時表示本次中斷是啟動中斷;為“0”時表示是清除中斷。</p><p> 6.顯示子程序服務(wù)程序</p><p> 由于是分屏顯示數(shù)據(jù),所以就要用到4 個顯示子程序,分別是:時分秒顯示子程序(HMS_DIS)、金額單價顯示子程序(CP_DIS)、路程單價顯示子程序(DP_DIS)、單價調(diào)節(jié)子程序(PA_DIS)。</p&g
80、t;<p><b> 7.鍵盤服務(wù)程序</b></p><p> 鍵盤采用查詢的方式,放在主程序中,當(dāng)沒有按鍵按下的時候,單片機循環(huán)主程序,一旦右按鍵按下,便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理,處理結(jié)束再返回。</p><p><b> 6.2 流程圖</b></p><p><b> 1.主程序流程圖&
81、lt;/b></p><p> 主程序流程圖如圖6-5所示:</p><p> 圖6-5主程序流程圖</p><p><b> 2.計價流程圖</b></p><p> 計價流程圖如圖6-6 所示:</p><p> 圖6-6 計價流程圖</p><p>
82、 3.單價時間調(diào)整流程圖</p><p> 單價時間調(diào)整流程圖如圖6-7所示:</p><p> 圖6-7 單價時間調(diào)整流程圖</p><p> 第七章 程 序 設(shè) 計</p><p><b> 7.1 主程序清單</b></p><p><b> 出租車計價器程序<
83、/b></p><p><b> ORG 0000H</b></p><p> Z8279 EQU 0FF82H</p><p> D8279 EQU 0FF80H</p><p> INII8279:MOV DPTR,#Z8279</p><p> MOV A, #0D1H<
84、;/p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> WAIT:MOVX A, @DPTR</p><p> JB ACC.7, WAIT</p><p> MOV A,#00H </p><p> MOVX @DPTR,A</p><p>
85、 MOV A,#2AH</p><p> MOVX @DPTR,A ;-----------------------------------------8279初始化</p><p> MOV A,#00H</p><p><b> PUSH PSW</b></p><p><b> PUSH
86、 DPH</b></p><p><b> PUSH DPL</b></p><p><b> PUSH ACC</b></p><p> KK: MOV DPTR,#Z8279</p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> A
87、NL A,#07H</p><p><b> JNZ READ</b></p><p> MOV A,#00H</p><p> SJMP KK-----------------------------------------------是否有鍵按下;</p><p> READ: MOV A,#40H</
88、p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> MOV DPTR,#D8279</p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> CJNE A,#0EH,KK ----------------------------------------是否是開車鍵0E</p><p><b
89、> POP ACC</b></p><p><b> POP DPL</b></p><p><b> POP DPH</b></p><p><b> POP PSW</b></p><p> MOV R4,#00H</p><
90、p> AG:MOV A,#00H----------------------------------------再次啟動</p><p> TT: MOV R6,#8DL3: MOV R7,#200</p><p> DL2: MOV R5,#250</p><p><b> DL1: NOP&
91、lt;/b></p><p> DJNZ R5,DL1 </p><p> DJNZ R7,DL2 </p><p> DJNZ R6,DL3----------------------------------------產(chǎn)生一個延時</p>&l
92、t;p> ADD A,#01H----------------------------------------路程自動加一</p><p><b> PUSH ACC</b></p><p> MOV DPTR,#Z8279 </p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> ANL A,#0
93、7H</p><p><b> JNZ READ1</b></p><p><b> SJMP GO1</b></p><p> READ1:MOV A,#40H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> MOV DPTR,#D8279</
94、p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> CJNE A,#0FH,GO1----------------------------------------是否是停車鍵0F</p><p><b> LJMP OVER</b></p><p> GO1: POP ACC</p>
95、<p><b> PUSH ACC</b></p><p><b> PUSH ACC</b></p><p> MOV B,#100</p><p><b> DIV AB</b></p><p><b> MOV 76H
96、,A</b></p><p><b> MOV A,#10</b></p><p><b> XCH A,B</b></p><p> DIV AB----------------------------------------數(shù)值轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼</p><p><b&
97、gt; MOV 74H,B</b></p><p><b> MOV 75H,A</b></p><p> MOV 77H,#00H</p><p> POP ACC </p><p> CJNE A,#2,LL</p><p> LL:
98、 JC L2</p><p> SUBB A,#2 </p><p><b> MOV B,#2</b></p><p><b> MUL AB</b></p><p><b> ADD A,#5</b></p><
99、p><b> MOV R3,A</b></p><p><b> AJMP L4</b></p><p> L2: MOV A,#5 ; -----------------------------------由路程算出票價</p><p> L4: MOV B,#100</
100、p><p><b> DIV AB</b></p><p><b> MOV 72H,A</b></p><p><b> MOV A,#10</b></p><p> XCH A,B ---------------------------------------
101、----數(shù)值轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼</p><p><b> DIV AB</b></p><p><b> MOV 70H,B</b></p><p><b> MOV 71H,A</b></p><p> MOV 73H,#0</p><p>
102、 DISLED: PUSH DPH-------------------------------------顯示</p><p><b> PUSH DPL</b></p><p> MOV DPTR, #Z8279</p><p> MOV A,#90H</p><p> MOVX @DPTR,A</p
103、><p> MOV R0,#70H</p><p> MOV R7,#08H </p><p> MOV DPTR,#D8279</p><p> DL0: MOV A,@R0</p><p> ADD A,#0CH</p><p> MOVC A,@A+PC<
104、;/p><p> MOVX @DPTR,A</p><p><b> INC R0</b></p><p> DJNZ R7,DL0</p><p><b> POP DPL</b></p><p><b> POP DPH</b></p&g
105、t;<p><b> POP ACC</b></p><p><b> AJMP TT </b></p><p> LEDSEG:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH</p><p> DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH</p><p&
106、gt; DB 39H,5EH,79H,71H</p><p> OVER:MOV R1,#70H----------------如果停車把路程和票價以壓縮的BCD碼保存起來</p><p> MOV R0,#60H</p><p> BC: MOV A,R0</p><p><b> MOV R3,#4</
107、b></p><p><b> ADD A,R4</b></p><p><b> MOV R0,A</b></p><p> TOG1: MOV B,@R1</p><p> ANL B,#0FH</p><p><b> INC R1</b
108、></p><p><b> MOV A,@R1</b></p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> SWAP A</b></p><p><b> ORL A,B</b></p><p><b> MOV
109、 @R0,A</b></p><p><b> INC R1</b></p><p><b> INC R0</b></p><p> DJNZ R3,TOG1</p><p><b> INC R4</b></p><p><
110、b> INC R4</b></p><p><b> INC R4</b></p><p><b> INC R4</b></p><p> WAIT1: MOV DPTR,#Z8279</p><p> MOVX A,@DPTR</p><
111、p> ANL A,#07H</p><p> NZ READ2 </p><p><b> SJMP GO2</b></p><p> READ2: MOV A,#40H</p><p> MOVX @DPTR,A</p>
112、<p> MOV DPTR,#D8279</p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> CJNE A,#0EH,GO2----------------------------------等待再次拉客</p><p> LJMP AG----------------------------------------等待是否回放<
113、/p><p> GO2:CJNE A,#07H,WAIT1</p><p><b> AJMP HFF</b></p><p> HFF: MOV R0,#60H</p><p> HF1: MOV R4,#4</p><p> MOV R1,#70H</p>
114、<p> HF: MOV A,R0</p><p><b> MOV A @R0</b></p><p><b> MOV B,@R0</b></p><p> ANL A,#0FH</p><p><b> MOV @R1,A</b><
115、/p><p> ANL B,#0F0H</p><p><b> MOV A,B</b></p><p><b> SWAP A</b></p><p><b> INC R1</b></p><p><b> MOV @R1 A<
116、/b></p><p><b> INC R0</b></p><p><b> INC R1</b></p><p> DJNZ R4,HF</p><p><b> MOV A,R0 </b></p><p> DISLED
117、1: PUSH ACC</p><p><b> PUSH DPH</b></p><p><b> PUSH DPL</b></p><p> MOV DPTR,#Z8279</p><p> MOV A,#90H</p><p> MOVX @DPTR,A<
118、;/p><p> MOV R0,#70H</p><p> MOV R7,#08H </p><p> MOV DPTR,#D8279</p><p> DL: MOV A,@R0</p><p> ADD A,#0BH</p><p> MOVC A,@A+PC&
119、lt;/p><p> MOVX @DPTR,A</p><p><b> INC R0</b></p><p> DJNZ R7,DL</p><p><b> POP DPL</b></p><p><b> POP DPL</b></p&
120、gt;<p><b> LJMP DD</b></p><p> LEDSEG1:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH</p><p> DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH</p><p> DB 39H,5EH,79H,71H</p><p> DD:
121、; MOV DPTR,#Z8279</p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> ANL A,#07H</p><p><b> JNZ READ4</b></p><p><b> SJMP DD</b></p><p>
122、READ4: MOV A,#40H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> MOV DPTR,#D8279</p><p> MOVX A,@DPTR</p><p> CJNE A,#07H,AGG</p><p><b> POP ACC</b></p&g
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