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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目 錄 </b></p><p> 摘要……………………………………………………………………………………1</p><p> 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1</p><p> 1前言……………………………………………………………………………………2</p
2、><p> 2方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………2</p><p> 2.1功能要求……………………………………………………………………………3</p><p> 2.2方案論證……………………………………………………………………………3</p><p> 3計(jì)價(jià)器硬件設(shè)計(jì)…………………………………………
3、……………………………4</p><p> 3.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能……………………………………………………………4</p><p> 3.2 AT89S51單片機(jī)及其引腳說(shuō)明……………………………………………………5</p><p> 3.3 AT24C02引腳圖及其引腳功能……………………………………………………7</p><p>
4、; 3.4 AT24C02掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)……………………………………………………8</p><p> 3.5里程計(jì)算、計(jì)價(jià)單元的設(shè)計(jì)………………………………………………………8</p><p> 3.6數(shù)據(jù)顯示單元設(shè)計(jì)………………………………………………………………10</p><p> 4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………
5、…13</p><p> 4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13</p><p> 4.2定時(shí)中斷服務(wù)程序………………………………………………………………14</p><p> 4.3里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序…………………………………………………………14</p><p> 4.4中途等待中斷服務(wù)程序…
6、………………………………………………………14</p><p> 4.5顯示子程序服務(wù)程序……………………………………………………………14</p><p> 4.6鍵盤服務(wù)程序……………………………………………………………………15</p><p> 5系統(tǒng)調(diào)試與單片機(jī)下載器軟件使用………………………………………………15</p><p&
7、gt; 5.1使用的儀器儀表…………………………………………………………………15</p><p> 5.2系統(tǒng)調(diào)試…………………………………………………………………………15</p><p> 5.3 AT89S51單片機(jī)下載器軟件使用………………………………………………15</p><p> 6結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………
8、………18</p><p> 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………19</p><p> 致謝……………………………………………………………………………………20</p><p> 附錄1出租車計(jì)價(jià)器外觀三維圖……………………………………………………22</p><p> 附錄2源程序清單…………………
9、…………………………………………………23</p><p> 基于單片機(jī)的出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì) </p><p> 摘 要:出租車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)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(jì)價(jià)器無(wú)論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來(lái)說(shuō)都是很必要的。因此,汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)用價(jià)值的。 而采用模擬電路和數(shù)字電路
10、設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)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(duì)于模式的切換需要用到機(jī)械開關(guān),機(jī)械開關(guān)時(shí)間久了會(huì)造成接觸不良,功能不易實(shí)現(xiàn)。而采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì),相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大,用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求,且靈活性強(qiáng),可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。針對(duì)計(jì)費(fèi)模式的切換,通過(guò)軟件編程就可以輕易而舉的實(shí)現(xiàn)。避免了機(jī)械開關(guān)帶來(lái)的不穩(wěn)定因素。另外在本方案中那個(gè)使用了LED的液晶,可以實(shí)現(xiàn)更加友好的使
11、用界面。數(shù)據(jù)信息一目了然,并且即使是成品也可以方便的修改使用界面,更可根據(jù)不同的公司客戶使用不同的局面。以達(dá)到更加簡(jiǎn)單方便和實(shí)用的目的。</p><p> 關(guān)鍵詞:出租車計(jì)價(jià)器;控制;掉電存儲(chǔ);里程計(jì)算;</p><p> Design of Taxi Meter Based on MCU</p><p> Abstract: Taxi meter is bo
12、th passengers and drivers of trading rules, it is an important indicator of the development of the taxi industry, the most important tool in the taxi.It is related to the trading interests of both sides. The meter has a
13、good performance for the majority of the taxi driver friend or passengers are very necessary. Therefore, the study of the auto meter is also very a value. Analog circuit and digital circuit design of the whole circuit of
14、 the meter scale, multi-use device</p><p> Keywords: taximeter;control;power-down storage;mileage calculation;</p><p><b> 1 前言</b></p><p> 步入21世紀(jì),出租車已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們周圍。隨著人
15、們生活水平的不斷提高,出租車的使用頻率也越來(lái)越高,出租車行業(yè)也以高質(zhì)量的服務(wù)給人們帶來(lái)了出行的享受。但是由于行業(yè)的特殊性,出租車行業(yè)總存在著買糾紛,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(jì)價(jià)器,用更加精良的計(jì)價(jià)器來(lái)為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。 30年前,我國(guó)出現(xiàn)了出租車,但是由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平,出租車并沒(méi)有普遍在我們生活中出現(xiàn)。隨著改革開放的深入,出租車行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭已十分突出。如今出租車在我國(guó)的交
16、通運(yùn)輸中承擔(dān)著重要的角色,出租車計(jì)價(jià)器是出租車上必不可少的重要儀器,它是負(fù)責(zé)出租車營(yíng)運(yùn)收費(fèi)的專用智能化儀表。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(gè)城市的文明程度。 我們都知道,只要出租車開動(dòng),隨著行駛里程的增加,就會(huì)看到汽車前面的計(jì)價(jià)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(shí)(如5KM)計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開始從起步價(jià)(如10元)增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí),司機(jī)只要按一下“計(jì)時(shí)”鍵,每等候一定
17、時(shí)間,計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用。汽車?yán)^續(xù)行駛時(shí),停止計(jì)算等候</p><p><b> 2 方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 2.1 功能要求</b></p><p> 本課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)器的主要功能有:數(shù)據(jù)的復(fù)位、白天/晚上轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)輸出、計(jì)時(shí)計(jì)價(jià)、單價(jià)輸出及調(diào)整、路程輸出、語(yǔ)音播報(bào)
18、數(shù)據(jù)信息、實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息等功能。輸出采用8 段數(shù)碼顯示管。本電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器不但能實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià),而且還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來(lái)調(diào)節(jié)單價(jià),同時(shí)在不計(jì)價(jià)的時(shí)候還能作為時(shí)鐘為司機(jī)同志提供方便[1]。</p><p><b> 2.2 方案論證</b></p><p> 方案一:采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖1所示。采用傳感器件,
19、輸出脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)放大整形作為移位寄存器的脈沖,實(shí)現(xiàn)計(jì)價(jià),但是考慮到這種電路過(guò)于簡(jiǎn)單,性能不夠穩(wěn)定,故障率高,難調(diào)試,而且電路不夠?qū)嵱肹2]。</p><p> 圖1 數(shù)字電路方案</p><p> Fig.1 The program of the digital circuit</p><p> 方案二:采用單片機(jī)控制。利用單片機(jī)豐富的IO端口,及其控制
20、的靈活性,實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能,途中等待等不同功能。</p><p> 圖2 單片機(jī)控制方案圖</p><p> Fig.2 The MCU control programs Figure</p><p> 通過(guò)比較以上兩種方案,單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間,不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能,而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí),所以我們采用后
21、一種方案[3]。</p><p> 3 計(jì)價(jià)器硬件設(shè)計(jì)</p><p> 本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)AT89S51、數(shù)據(jù)顯示部件、A44E霍爾傳感器電路、AT24C02掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)、里程計(jì)算及計(jì)價(jià)單元的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中,充分利用各部件的功能,實(shí)現(xiàn)多功能的出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)[4]。</p><p> 3.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能</p&g
22、t;<p> 計(jì)價(jià)器的單片機(jī)控制方案圖如圖2所示。它由以下幾個(gè)部件組成:?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89S51、總金額及單價(jià)顯示部件、鍵盤控制部件,AT24C02 掉電存儲(chǔ)控制、里程計(jì)算單元、串中顯示驅(qū)動(dòng)電路等[5]。</p><p> 利用單片機(jī)豐富的IO端口,及其控制的靈活性,實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)節(jié)、時(shí)鐘顯示功能。不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能,而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。具
23、體電路參見“出租車計(jì)價(jià)器總體電路圖”[6]。 </p><p><b> 鍵盤使用說(shuō)明</b></p><p> ?。?)S1按鍵的功能</p><p> 在出租車不走的時(shí)候,按下S1,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分屏顯示;車在行走的時(shí)候只有總金額和單價(jià)顯示屏在顯示,當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時(shí)候,客戶要求查看總的里程的時(shí)候,就可以按下S1 切換到里程和單價(jià)顯示屏,
24、供客戶查詢。</p><p> ?。?)S2按鍵的功能</p><p> 在按下S1按鍵之后,若接著按下S2鍵則進(jìn)行單價(jià)調(diào)整(默認(rèn)為調(diào)整白天單價(jià)),當(dāng)接著按下S1時(shí),則進(jìn)行晚上單價(jià)調(diào),再次按下S1可進(jìn)行中途等待單價(jià)調(diào)整。當(dāng)單價(jià)調(diào)整結(jié)束后,可以通過(guò)過(guò)按下S2按鍵進(jìn)行時(shí)間調(diào)整,默認(rèn)為調(diào)整時(shí),接著按下S1可進(jìn)行調(diào)整分,分調(diào)整后再接下S1可進(jìn)行秒調(diào)整。當(dāng)時(shí)調(diào)整完成后,若接著按下S2則又可進(jìn)行單價(jià)
25、調(diào)整。</p><p> (3)S3按鍵的功能</p><p> 在顯示金額及單價(jià)時(shí),若按下S3鍵則顯示路程和單價(jià),再次按下S3,可返回顯示金額及單價(jià)。</p><p><b> S4按鍵的功能</b></p><p> 在按下S1按鍵之后,若接著按下S4按鍵,則進(jìn)行設(shè)定默認(rèn)晚上單價(jià),并啟動(dòng)計(jì)價(jià)器,若沒(méi)有按下S4
26、則可設(shè)定默認(rèn)單價(jià)(白天),并啟動(dòng)計(jì)價(jià)器。當(dāng)設(shè)定默認(rèn)晚上單價(jià)結(jié)束后,再次接下S4按鍵,則可設(shè)定默認(rèn)中途等待單價(jià),并啟動(dòng)計(jì)價(jià)器。當(dāng)設(shè)定默認(rèn)中途等待單價(jià)后,若還按一次S4,則返回系統(tǒng)時(shí)間的顯示。</p><p> 3.2 AT89S51單片機(jī)及其引腳說(shuō)明</p><p> AT89S51是一個(gè)低功耗,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system progra
27、mmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案[7]。</p><p> AT89S51具有如下特點(diǎn):40個(gè)引腳,4k Bytes Flash片內(nèi)程
28、序存儲(chǔ)器,128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門狗(WDT)電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器[8]。</p><p> AT89S51是一個(gè)有40個(gè)引腳的芯片,引腳配置如圖3所示。</p><p> 圖3 AT89S51引腳配置</p><p
29、> Fig.3 The AT89S51 Pin configuration</p><p> AT89S51芯片的40個(gè)引腳功能為:</p><p><b> VCC:電源電壓。</b></p><p><b> GND:接地。</b></p><p> RST:復(fù)位輸入。當(dāng)RST
30、變?yōu)楦唠娖讲⒈3?個(gè)機(jī)器周期時(shí),將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平,設(shè)置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打開或關(guān)閉該功能。DISKRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。</p><p> XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p> XTAL2:來(lái)自反向振蕩放大器的輸出。</p><p> P0
31、口:一組8位漏極開路型雙向I/O口。也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí),每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路,對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)</p><p> 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí),P0口接收指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié),校驗(yàn)時(shí),要求外接上拉電阻。</p><p>
32、 P1口:一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。Flash編程和程序校驗(yàn)期間,P1接收低8位地址。P1口部分端口引腳及功能如表1所示。</p><p> 表1 P1口特殊功能</p>
33、;<p> Table 1 Special features of the P1 port</p><p> P2口:一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或
34、16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P2口線上的內(nèi)容在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash編程和程序校驗(yàn)期間,P2亦接收低8位地址[9]。</p><p> P3口:一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫“1”時(shí),它們被內(nèi)部的上拉電阻把拉到高電并可作輸入端口。作輸入端口使用時(shí),被外部拉低的P3
35、口將用上拉電阻輸出電流(IIL)。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,如表2所示。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)期間的控制信號(hào)。 </p><p> 表2 P3口特殊功能</p><p> Table 2 Special features of the P2 port</p><p> PSEN/:
36、程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀先通信號(hào),當(dāng)AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN/有效,即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,沒(méi)有兩次有效的PSEN/信號(hào)[10]。</p><p> EA/VPP:外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器,EA端必須保持低電平,需注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V
37、的編程電壓VPP。</p><p> 3.3 AT24C02引腳圖及其引腳功能</p><p> AT24C02芯片引腳配置如圖4所示。</p><p> 圖4 AT24C02引腳配置圖</p><p> Fig.4 AT24C02 pin configuration diagram</p><p>
38、AT24C02芯片DIP封裝,共有8個(gè)引腳,其中:</p><p> A2~A0:地址引腳;</p><p> SDA、SCL I2C:總線接口;</p><p> WP:寫保護(hù)引腳,WP接VSS時(shí),禁止寫入高位地址,WP接VDD時(shí),允許寫入任何地址;</p><p><b> VCC:電源端</b></p
39、><p><b> GND:接地端</b></p><p> 3.4 AT24C02 掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)</p><p> 掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候,存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB 字節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片,采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊,電壓最低可以到2.5V,額定電流為1mA,靜態(tài)電流10Ua(
40、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所示。</p><p> 圖5 掉電存儲(chǔ)單元的電路圖</p><p> Fig.5 A circuit diagram of the power-down storage unit</p><p> 圖中R8、R10 是上拉電阻,其作用是減少AT24C
41、02的靜態(tài)功耗,由于AT24C02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(jī)傳送數(shù)據(jù)[11]。</p><p> 每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià),系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序,將單價(jià)信息保存在芯片內(nèi);當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候,自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序,將存儲(chǔ)器內(nèi)的單價(jià)等信息,讀到緩存單元中,供主程序使用。</p><p> 3.5 里程計(jì)算、
42、計(jì)價(jià)單元的設(shè)計(jì)</p><p> 里程計(jì)算是通過(guò)安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測(cè)到的信號(hào),送到單片機(jī),經(jīng)處理計(jì)算,送給顯示單元的。其原理如圖6所示。</p><p> 圖6 傳感器測(cè)距示意圖</p><p> Fig.6 Schematic diagram of the sensor ranging</p><p> 由于A4
43、4E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(hào)符合TTL 電平標(biāo)準(zhǔn),可以直接接到單片機(jī)的IO端口上,而且其最高檢測(cè)頻率可達(dá)到1MHZ[12]。</p><p> 圖7 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖</p><p> Fig.7 Schematic diagram of the integrated Hall Switch Sensor</p>
44、;<p> A44E 集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢(shì)發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個(gè)基本部分組成。</p><p> 在輸入端輸入電壓CCV,經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢(shì)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(chǎng)中時(shí),在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流,則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍耳電勢(shì)差HV輸出,該HV信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形,使其成為方
45、波輸送到OC門輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到?工作點(diǎn)(即OPB)時(shí),觸發(fā)器輸出高電壓(相對(duì)于地電位),使三極管導(dǎo)通,此時(shí)OC 門輸出端輸出低電壓,通常稱這種狀態(tài)為開。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn)(即rPB)時(shí),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(dòng)作。其集成霍耳開關(guān)外形及接線如圖8所示[13]。</p><p> 圖8 集成霍耳開關(guān)外形及接線</p
46、><p> Fig.8 The switch shape and the wiring of Integrated Hall </p><p> 我們選擇了P3.2 作為信號(hào)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(jì)的麻煩),車輪每轉(zhuǎn)一圈(我們?cè)O(shè)車輪的周長(zhǎng)是1米),霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào),引起單片機(jī)的中斷,對(duì)脈計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到1000 次時(shí),也就是1 公里,單片機(jī)就控制將金額自
47、動(dòng)的加增加,其計(jì)算公式:當(dāng)前單價(jià)×公里數(shù)=金額。</p><p> 3.6 數(shù)據(jù)顯示單元設(shè)計(jì)</p><p> 由于設(shè)計(jì)要求有單價(jià)(2 位)、路程(2 位)、總金額(3 位)顯示輸出,加上我們另外擴(kuò)展了時(shí)鐘顯示(包含時(shí)分秒的顯示),如果采用LCD 液晶段碼顯示,在距離屏幕1 米之外就無(wú)法看清數(shù)據(jù),不能滿足要求,而且在白天其對(duì)比度也不能夠滿足要求,因此我們采用6 位LED數(shù)碼
48、管的分屏顯示,如圖9所示。</p><p> 時(shí)鐘顯示(圖中顯示為12 點(diǎn)0 分46 秒)</p><p> 總金額和單價(jià)顯示(圖中顯示為總金額12.3 元,每公里4.6 元)</p><p> 路程和單價(jià)顯示(圖中顯示為總路程12 公里,當(dāng)前單價(jià)4.6 元)</p><p> 單價(jià)調(diào)整顯示(圖中顯示為右起白天單價(jià)4 . 6 元/晚上
49、 7. 8 /中途等待1.2 元)</p><p> 圖9 6位LED數(shù)碼管的分屏顯示</p><p> Fig.9 The six points of LED digital tube display</p><p> 數(shù)據(jù)的分屏的顯示是通過(guò)按鍵S1 來(lái)實(shí)現(xiàn)切換的,如圖10所示。</p><p> 圖10 S1切換顯示屏<
50、;/p><p> Fig.10 The S1 switch the display</p><p> 在出租車不走的時(shí)候,按下S1,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分屏顯示;車在行走的時(shí)候只有總金額和單價(jià)顯示屏在顯示,當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時(shí)候,客戶要求查看總的里程的時(shí)候,就可以按下S1切換到里程和單價(jià)顯示屏,供客戶查詢。顯示電路的部分電路原理圖如圖11所示。具體電路原理圖參見“出租車計(jì)價(jià)器總體電路圖”。<
51、/p><p> 圖11 顯示電路的部分電路原理圖</p><p> Fig.11 Part of the display circuit circuit diagram</p><p> 從單片機(jī)串口輸出的信號(hào)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。移位寄存器74HC164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng),插頭1(head
52、er1)接電源,插頭2(header2)接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個(gè)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> 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p> 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要可分為主程序模塊、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序、中途等待中斷服務(wù)程序、顯示子程序服務(wù)程序、鍵盤服務(wù)程序六大模塊。下面對(duì)各部分模塊作介紹。</p>&
53、lt;p> 4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)</p><p> 在主程序模塊中,需要完成對(duì)各接口芯片的初始化、出租車起價(jià)和單價(jià)的初始化、中斷向量的設(shè)計(jì)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(dòng)/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價(jià)格寄存器,并對(duì)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(dòng)、清除、計(jì)程和計(jì)價(jià)等不同的操作。主程序流程圖如圖12所示。當(dāng)按下S1時(shí),就啟動(dòng)計(jì)價(jià),將根據(jù)
54、里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷出行駛里程是否已超過(guò)起價(jià)公里數(shù)。若已超過(guò),則根據(jù)里程值、每公里的單價(jià)數(shù)和起價(jià)數(shù)來(lái)計(jì)算出當(dāng)前的累計(jì)價(jià)格,并將結(jié)果存于價(jià)格寄存器中,然后將時(shí)間和當(dāng)前累計(jì)價(jià)格送顯示電路顯示出來(lái)。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時(shí)候,由于霍爾開關(guān)沒(méi)有送來(lái)脈沖信號(hào),就停止計(jì)價(jià),顯示當(dāng)前所應(yīng)該付的金額和對(duì)應(yīng)的單價(jià),到下次啟動(dòng)計(jì)價(jià)時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)顯示清零,并重新進(jìn)行初始化過(guò)程[14]。</p><p> 圖12 主程序流程圖<
55、;/p><p> Fig.12 The flowchart of the main program</p><p> 4.2 定時(shí)中斷服務(wù)程序</p><p> 在定時(shí)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(shí)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(shí)顯示。其程序流程如圖13所示[15]。</p>&l
56、t;p> 圖13 定時(shí)中斷服務(wù)程序</p><p> Fig.13 Timer interrupt service routine</p><p> 4.3 里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序</p><p> 每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次,當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖計(jì)滿1000次時(shí),使微機(jī)進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中,需要完成當(dāng)前
57、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[16]。</p><p> 4.4 中途等待中斷服務(wù)程序</p><p> 當(dāng)在計(jì)數(shù)狀態(tài)下霍爾開關(guān)沒(méi)有輸出信號(hào),片內(nèi)的T1 定時(shí)器便被啟動(dòng),每當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)10分鐘,就對(duì)當(dāng)前金額加上中途等待的單價(jià),以后每十分鐘都自動(dòng)加上中途等待的單價(jià)。當(dāng)中途等待結(jié)束的時(shí)候,也就自動(dòng)切換到正常的計(jì)價(jià)[17]。</p><p&g
58、t; 4.5 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(gè)顯示子程序,分別是:時(shí)分秒顯示子程序(HMS_DIS)、金額單價(jià)顯示子程序(CP_DIS)、路程單價(jià)顯示子程序(DP_DIS)、單價(jià)調(diào)節(jié)子程序(PA_DIS)[18]。</p><p> 4.6 鍵盤服務(wù)程序</p><p> 鍵盤采用查詢的方式,放在主程序中,當(dāng)沒(méi)
59、有按鍵按下的時(shí)候,單片機(jī)循環(huán)主程序,一旦有按鍵按下,便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理,處理結(jié)束再返回[19]。</p><p> 5 系統(tǒng)調(diào)試與單片機(jī)下載器軟件使用</p><p> 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分:硬件調(diào)試,軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。測(cè)試包括里程計(jì)價(jià)測(cè)試、掉電存儲(chǔ)測(cè)試測(cè)試。</p><p> 5.1 使用的儀器儀表 </p>
60、<p> 數(shù)字萬(wàn)用表 </p><p> 單片機(jī)仿真器 </p><p> 燒寫器 </p><p><b> 5.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p> 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分:硬件調(diào)試,軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)
61、。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法,所以方便對(duì)各電路模塊功能進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試[20]。</p><p> 5.3 AT89S51單片機(jī)下載器軟件使用</p><p> AT89S51單片機(jī)下載器是專門用于下載程序到單片機(jī)系統(tǒng)中,該軟件使用方便。啟動(dòng)軟件之后進(jìn)入下面的界面(如圖14所示):</p><p> 圖14 AT89S51單片機(jī)下載器的開始界面</p
62、><p> Fig.14 The AT89S51 MCU Download the start interface</p><p><b> 在上圖中:</b></p><p> 區(qū)域1為程序代碼顯示區(qū);</p><p> 區(qū)域2為下載芯片選擇區(qū),該軟件支持多種芯片的程序在線下載,對(duì)系統(tǒng)板上的單片機(jī)AT89S51是
63、其中一種,軟件默認(rèn)情況下為AT89S51單片機(jī)[21]。</p><p> 區(qū)域3為在線下載的操作區(qū),它可以提供如下的操作:</p><p> ?。?)初始化:?jiǎn)?dòng)AT89S51 單片機(jī)進(jìn)入ISP下載狀態(tài),點(diǎn)擊一下,若啟動(dòng)成功,則操作區(qū)后的操作按鈕就會(huì)變成如圖15所示的狀態(tài)。否則,不成功會(huì)有“初始化失敗”的紅色字樣提示。</p><p> 圖15 單片機(jī)的IS
64、P下載界面</p><p> Fig.15 The download interface of MCU ISP </p><p> (2)特征字:點(diǎn)擊一下,會(huì)讀出單片機(jī)的芯片的特征字,對(duì)于AT89S51 單片機(jī)的特征字為:1E5106,出現(xiàn)的提示框如圖16所示</p><p> 圖16 單片機(jī)芯片的特征字</p><p> Fig
65、.16 Characteristics of the microcontroller chip word</p><p> (3)查空:是檢查單片機(jī)是否已經(jīng)被擦除干凈。</p><p> ?。?)擦除:是把單片機(jī)的內(nèi)容擦除干凈,即單片機(jī)內(nèi)部ROM的內(nèi)容全為FFH。</p><p> (5)編程:把代碼區(qū)中的程序代碼下載到單片機(jī)的內(nèi)部ROM中。注意在編程之前,要
66、對(duì)單片機(jī)芯片進(jìn)行擦除操作[21]。</p><p> ?。?)檢驗(yàn):是經(jīng)過(guò)編程之后,對(duì)下載到單片機(jī)內(nèi)部ROM中的內(nèi)容與代碼區(qū)的內(nèi)容相比較,若程序下載過(guò)程中完全正確,則提示校驗(yàn)正確,否則提示出現(xiàn)錯(cuò)誤。那就得需要重新下載程序到ROM中。</p><p> ?。?)自動(dòng):提供了從內(nèi)部ROM 從擦除到編程,最后到校驗(yàn)這三個(gè)過(guò)程。</p><p> ?。?)讀取:從單片機(jī)內(nèi)部
67、ROM 中讀取內(nèi)容到代碼顯示區(qū)中。</p><p> 區(qū)域4中,有“裝載”、“設(shè)置”、“保存”和“退出”四個(gè)功能。</p><p> ?。?)裝載:是把經(jīng)過(guò)KEILC軟件轉(zhuǎn)化成HEX格式的文件裝入?yún)^(qū)域1中,當(dāng)單擊“裝載”按鈕時(shí)出現(xiàn)如圖17所示的對(duì)話框。</p><p> 圖17 裝載界面圖</p><p> Fig.17 The i
68、nterface diagram loading </p><p> 在這里選擇以HEX 為后綴的文件,選中它并點(diǎn)擊“打開”按鈕,即把程序代碼裝入到代碼顯示區(qū)1 中。裝載之后如圖18所示</p><p> 圖18 插入程序代碼界面圖</p><p> Fig.18 Inserted into the interface of the program cod
69、e Figure</p><p> 我們就可以把代碼顯示區(qū)域1中的代碼通過(guò)ISP下載線下載到AT89S51單片機(jī)中。</p><p> ?。?)設(shè)置:對(duì)該軟件一些操作方式進(jìn)行設(shè)置,點(diǎn)擊按鈕之后,出現(xiàn)如圖19所示的界面:</p><p> 圖19 操作方式的設(shè)置</p><p> Fig.19 Operation mode setti
70、ng</p><p> 在這里可以進(jìn)行通信端口的設(shè)置,共設(shè)置的4 個(gè)串行通信端口,COM1、COM2、COM3、COM4,根據(jù)計(jì)算機(jī)的硬件特點(diǎn)來(lái)決定,默認(rèn)情況下</p><p> 為COM1,即串行通信口1。</p><p> 另外,還可以對(duì)芯片的加密位進(jìn)行設(shè)置,共有4 種選擇, </p><p> “不加密”對(duì)芯片的程序不進(jìn)行加密保
71、護(hù)</p><p> “鎖定位1”對(duì)芯片的程序進(jìn)行一級(jí)加密保護(hù)</p><p> “鎖定位2”對(duì)芯片的程序進(jìn)行二級(jí)加密保護(hù)</p><p> “鎖定位1,2”對(duì)芯片的程序進(jìn)行三級(jí)加密保護(hù)</p><p> (3)保存:是把從單片機(jī)的芯片ROM 中的程序讀取出來(lái)到代碼顯示區(qū)域1 中,點(diǎn)擊“保存”按鈕,即可保存為HEX 格式的文件。<
72、;/p><p> ?。?)退出:退出該軟件系統(tǒng)。</p><p> 在進(jìn)行程序調(diào)試的時(shí)候,我們一般通過(guò)KEILC軟件把編譯好的程序轉(zhuǎn)化成HEX 格式文件,通過(guò)上面的方法,裝載程序之后,點(diǎn)擊“自動(dòng)”按鈕,程序就下載到單片機(jī)內(nèi)部ROM 芯片中,最后點(diǎn)擊“運(yùn)行”,即可以看到程序的結(jié)果。注意,每次重新更新程序的時(shí)候,要點(diǎn)擊“初始化”按鈕,才可以相應(yīng)的操作。</p><p>&
73、lt;b> 6 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p> 由于使用的是作為核心的控制元件,使用全雙工串行口進(jìn)行通信,其外接顯示電路由74LS614和共陽(yáng)極數(shù)碼管構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展并行I/ O接口的功能,來(lái)實(shí)現(xiàn)單價(jià),起步價(jià),返程價(jià),郊區(qū)價(jià),夜間價(jià),低速價(jià),顯示和修改時(shí)間等功能,是一個(gè)低成本的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)。以及靈敏的霍爾開關(guān)型器件,電源線路簡(jiǎn)單實(shí)用,除可檢測(cè)使用中電池性能外,也可用于新購(gòu)買電池的質(zhì)量檢
74、測(cè),對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,也用于其它規(guī)格Nicd 電池的容量檢測(cè)或作充電器用。</p><p> 本出租車計(jì)價(jià)器具有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn),加上經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序,使其有很高的智能化水平。但是在我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試的過(guò)程中,也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,譬如計(jì)價(jià)的金額位數(shù)有限,實(shí)際的里程可能會(huì)很遠(yuǎn),會(huì)超出我們的顯示范圍。計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)還不夠人性化,比如加上語(yǔ)音的提示功能,可能會(huì)更有生命力。,爭(zhēng)取使該系統(tǒng)慢慢趨向完美。&
75、lt;/p><p> 本系統(tǒng)解決了以往計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確、使用壽命短等缺點(diǎn),現(xiàn)在采用以單片機(jī)為主控制單元的編碼解碼技術(shù),使每個(gè)出租車的計(jì)價(jià)器擁有不同的編碼,從而防止出租車之間計(jì)價(jià)器的相互盜用,便于出租車公司對(duì)出租車的管理。我們可以隨時(shí)對(duì)單片機(jī)的外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展,并通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的不斷更新</p><p> 本款出租車計(jì)價(jià)器比目前市場(chǎng)現(xiàn)在的增加了不少功能,其中包括單價(jià)輸出、單價(jià)調(diào)整、路
76、程輸出、顯示當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間。另外,出租車計(jì)價(jià)器還具有性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn),加上經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序,使其有很高的智能化水平。</p><p> 通過(guò)本次設(shè)計(jì),又使我學(xué)到了許多書本上無(wú)法學(xué)到的知識(shí),也使也深該體會(huì)到單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛,不僅使我對(duì)學(xué)過(guò)的單片機(jī)知識(shí)有了很多的鞏固,同時(shí)也對(duì)單片機(jī)這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。</p><p> 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中,我學(xué)會(huì)了在網(wǎng)
77、絡(luò)上查找有關(guān)本設(shè)計(jì)的各硬件的資源,其中包括:AT89S51單片機(jī)及其引腳說(shuō)明、AT24C02引腳圖及其引腳功能等,為本次設(shè)計(jì)提供了一定的資料。經(jīng)過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì),為我們以后設(shè)計(jì)的制作也奠定了一定的基礎(chǔ)。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 肖衛(wèi)初.基于單片機(jī)的多功能出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)[J].北京:現(xiàn)代電子技術(shù),2008:5~23&
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