電氣工程與自動化畢業(yè)論文出租車計價器設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設 計</p><p><b>　　出租車計價器設計</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程與自動化 </p><p>　　學生姓名 學號

2、 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)在各大中城市出租車行業(yè)都已普及電子計價器，所以計價器技術(shù)的發(fā)展已成

3、定局。而部分小城市出租車行業(yè)體系不完善，導致計價器的使用尚未普及，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，所以未來出租車計價器的市場還是十分有潛力的。 出租車計價器是根據(jù)客戶用車情況來自動顯示車費的數(shù)字儀表，主要數(shù)據(jù)是根據(jù)出租車起步價、行車里程求得客戶用車的總費用金額，并通過數(shù)碼管顯示相應的里程及金額。</p><p>　　在本次設計中主要涉及硬件電路的設計及軟

4、件的編程。電路以AT89S51單片機為中心，附加A44E霍爾傳感器測距，來實現(xiàn)對出租車的計價，采用AT24C02 芯片來實現(xiàn)單片機的斷電保存，輸出采用8段數(shù)碼顯示管。設計時用Proteus軟件繪制仿真電路圖及KeilC軟件的編程相互配合來模擬出租車計價器工作，進行里程、金額顯示，可預設起步價和起步公里數(shù)，總金額按里程數(shù)進行計算；有復位功能和啟動功能，啟動后，開始計價，停止時，顯示最終的金額。</p><p>　　

5、設計時我們運用到了單片機，這樣的設計可以使我們用較少的硬件和適當?shù)能浖嗷ヅ浜蟻韺崿F(xiàn)設計的要求，且靈活性強，功能強大，應用方便，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能,前景廣闊。</p><p>　　關鍵字：出租車計價器；AT89S51；霍爾傳感器；斷電保護；數(shù)碼顯示管</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　N

6、ow the automatic mileage fare meter is popularized in each big or media-sized cities taxi profession, therefore the development of mileage fare meter technology has been a foregone conclusion. While in part small cities

7、it’s underused, but speeding up day by day along with the urban construction, which will symbolize the urban appearance taxi profession that will accelerate to develop too .And mileage fare meter's popularization wil

8、l also be without a doubt, therefore the future automobile mile</p><p>　　In this design, mainly relates to hardware design and software programming. This electric circuit takes AT89S51 monolithic integrated

9、circuit as a center and that attaches A44E the Hall sensor range finder, which realizes the rental car valuation. The use of AT24C02 is to preserve the unit price when the present system power is failure. The output uses

10、 8 sections of digital display tubes, demonstrating that goes the total course and the aggregate amount. The design of simulated rental car mileag</p><p>　　We use the monolithic integrated circuit to carry o

11、n the design and use the little hardware and the suitable software coordination to realize the design mutually and flexibly, furthermore we can complete the more additional functions through the software programs and the

12、 application prospect is promising.</p><p>　　Keywords: taximeter; AT89S51; hall sensor; power preservation; display tube</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1&l

13、t;/b></p><p><b>　　1.1課題背景1</b></p><p>　　1.2計價器國內(nèi)外研究動態(tài)1</p><p>　　1.3設計目的與內(nèi)容1</p><p>　　1.3.1 設計目的1</p><p>　　1.3.2 主要設計內(nèi)容2</p><

14、p>　　第2章 系統(tǒng)硬件設計3</p><p>　　2.1 AT89S51單片機簡介3</p><p>　　2.2 方案論證和比較4</p><p>　　2.2.1 主要控制電路的設計4</p><p>　　2.2.2 顯示的設計5</p><p>　　2.2.3 掉電保護的設計5</p>

15、<p>　　2.3 硬件電路設計5</p><p>　　2.4 硬件組成7</p><p>　　2.4.1驅(qū)動電路7</p><p>　　2.4.2顯示電路8</p><p>　　2.4.3復位電路9</p><p>　　2.4.4掉電保護電路9</p><p>　　2

16、.4.5 時鐘電路10</p><p>　　2.4.6 按鍵電路10</p><p>　　2.5里程計算的原理11</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設計14</p><p>　　3.1軟件總體設計14</p><p>　　3.2程序介紹15</p><p>　　3.2.1主程序

17、15</p><p>　　3.2.2 計費子程序17</p><p>　　3.2.3 顯示子程序18</p><p>　　3.3基于PROTEUS的計價器仿真18</p><p><b>　　總 結(jié)21</b></p><p><b>　　致 謝22</b><

18、/p><p><b>　　[參考文獻]23</b></p><p>　　附錄1程序源代碼24</p><p>　　附錄2電路仿真圖31</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景 </b></p

19、><p>　　隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，城市的交通日趨完善，出租車計價器的應用也越來越廣泛。雖然私家車的擁有量在大幅度地提高，但是出租車還是在我國的交通運輸中承擔著重要的角色，出租車計價器是出租車上必不可少的重要儀器，它是負責出租車營運收費的專用智能化儀表。用戶不僅要求計價器性能穩(wěn)定、計價準確，而且隨著功能越來越多對其他方面要求也越來越高。</p><p>　　近年來，我

20、國出租汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，出租汽車已經(jīng)成為我國城市公共交通的重要組成部分和現(xiàn)代化城市必備的基礎設施，成為人們工作、生活中不可缺少的交通工具。出租汽車服務行業(yè)和出租汽車計價器緊密相關，因為出租汽車必須安裝出租汽車計價器才能投入營運。出租汽車計價器是一種能根據(jù)乘客乘坐汽車行駛距離和等候時間的多少進行計價，并直接顯示車費值的計量器具。計價器是出租汽車的經(jīng)營者和乘坐出租汽車的消費者之間用于公平貿(mào)易結(jié)算的工具，因而計價器計價準確與否，直接關系到經(jīng)營

21、者和消費者的經(jīng)濟利益。依據(jù)國家有關法律、法規(guī)，出租汽車計價器是列入國家首批強制檢定的工作計量器具之一，也是近年來國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門強化管理的六類重點計量器具之一。</p><p>　　1.2計價器國內(nèi)外研究動態(tài)</p><p>　　出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項行業(yè)，伴隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，出租車已成為城市公共交通的重要組成部分，多年來國內(nèi)普遍使用的計價器只具備單一的計量功

22、能，不能很好的滿足市場的需求。</p><p>　　在我國第一家生產(chǎn)計價器的企業(yè)是重慶市起重機廠。發(fā)展到現(xiàn)在，國內(nèi)生產(chǎn)計價器的企業(yè)已經(jīng)有上百家，主要是集中在北京，上海，沈陽和廣州等地。</p><p>　　最早的計價器全部采用機械齒輪結(jié)構(gòu)，只能完成簡單的計程功能，可以說早期的計價器就是一個里程表。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了第二代計價器。它采用了手搖計算機與機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了半機械

23、半電子化，此時它在計程的同時還可以完成計價的工作。</p><p>　　大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產(chǎn)生了第三代計價器，也就是全電子化的計價器，它的功能也在不斷完善。當單片機出現(xiàn)并應用于計價器后，現(xiàn)代出租車計價器的構(gòu)造也就基本出現(xiàn)了，它可以完成計程，計價，顯示等基本工作。單片機以及外圍芯片的不斷發(fā)展也促進了計價器的發(fā)展，現(xiàn)在出租車計價器在使用時具備的主要功能是根據(jù)行駛里程計價，并且要求精度高，可靠性好。</p&g

24、t;<p>　　1.3設計目的與內(nèi)容</p><p>　　1.3.1 設計目的</p><p>　　畢業(yè)設計是將理論與實踐相結(jié)合的學習環(huán)節(jié)，通過運用多種教材及其他可利用的資源，讓所學知識得到進一步加深和擴展。與此同時還著重培養(yǎng)工科學生的設計能力和解決實際問題能力，在大學期間，我們學習許多強電、弱電方面的理論知識，并且接觸相關方面的一些實驗，課程設計。本課題的畢業(yè)設計中，目的是

25、在學習51系列單片機的基礎上，根據(jù)設計任務，設計出符合要求的電路，完成硬件電路的同時熟悉C語言的編程，編寫符合要求的程序，讓其實現(xiàn)出租車計價器應有的功能,并且通過Proteus軟件進行仿真。</p><p>　　1.3.2 主要設計內(nèi)容</p><p>　　通過利用AT89S51單片機，設計簡單且實用的出租車計價器。在本次出租車計價器的總體設計中，主要的外圍功能電路有：驅(qū)動電路，按鍵控制電

26、路，掉電保護電路，時鐘電路，數(shù)碼管顯示電路等。通過對以上各功能的設計，出租車計價器應能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：上電時顯示全為零，通過按下啟動按鍵來開始計價，數(shù)碼管開始顯示起步價和起步金額；按下模擬開關按鍵來產(chǎn)生一個脈沖信號，模擬行駛的里程；數(shù)碼管開始顯示所走里程和所應付的金額，并逐漸增加；按下停止按鍵，停止計價，數(shù)碼管顯示所走總里程和用戶所需付總金額，按下清零按鍵，數(shù)碼管全顯示零，以備下次計價。其中在單價，起步里程為了適應市場需求要調(diào)整的時候，

27、可以對設計程序進行修改，從而達到出租車計價器的設計要求。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　2.1 AT89S51單片機簡介</p><p>　　單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路

28、、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。</p><p>　　本次畢業(yè)設計運用到的是AT89S51單片機。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技

29、術(shù)制造，兼容標準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存儲單元，功能強大的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。</p><p>　　AT89S51具體結(jié)構(gòu)：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套，2個

30、16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。</p><p>　　圖2.1 51單片機的引腳圖</p><p>　　P0口有二個功能： </p><p>　　1、外部擴展存儲器時，當做數(shù)據(jù)/地址總線。</p><p>　　2、不擴展時，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應在

31、外部接上拉電阻。</p><p>　　P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 </p><p>　　P2口有兩個功能： </p><p>　　1、擴展外部存儲器時，當作地址總線使用。 </p><p>　　2、做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 </p><p>　　P3口有兩個功能：除了作為I/O使用

32、外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設置。設計中用到的單片機各管腳(圖2.1)功能介紹如下：</p><p>　　VCC:接+5V電源。</p><p><b>　　VSS:接地。</b></p><p>　　時鐘引腳：XTAL1和XTAL2兩端接晶振和30PF的電容，構(gòu)成時鐘電路。</p><p>

33、　　它可以使單片機穩(wěn)定可靠的運行。</p><p>　　RST:復位信號輸入端，高電平有效。當在此引腳加兩個機器周期的高電平時，就可以完成復位操作。</p><p>　　P0口接數(shù)碼管段選端，P2口接驅(qū)動芯片。</p><p>　　P1.0:接啟動/停止按鍵，控制計價。</p><p>　　P1.1:接功能鍵。</p><

34、p>　　P1.2:接價格調(diào)整鍵。</p><p>　　P1.3:接清零鍵。</p><p>　　P3.1、P3.0口接掉電保護電路。</p><p>　　P3.4(T0):接模擬開關按鍵，替代了出租車計價器中的霍爾傳感器。</p><p>　　2.2 方案論證和比較</p><p>　　2.2.1 主要控制電路的

35、設計</p><p>　　方案一：使用模擬電路和數(shù)字電路設計的計價器整體電路規(guī)模比較大，使用到的電路器件很多且復雜，導致高故障率，且難以調(diào)試到最佳狀態(tài)。數(shù)字電路控制，采用傳感器件，經(jīng)過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現(xiàn)計價。不過這種電路設計過于復雜，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)，性能不夠穩(wěn)定，電路也不實用。</p><p>　　圖2.2采用數(shù)

36、字電路控制方法</p><p>　　方案二：采用單片機進行的設計，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貙崿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。設計采用AT89S51單片機為主控器，以A44E霍爾傳感器測距（按鍵替代），實現(xiàn)對出租車的基本的計價設計，并采用AT24C02實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價等信息，輸出采用8段數(shù)碼顯示管。利用單片機豐富的I/O端口，及其控制的

37、靈活性，實現(xiàn)基本的計價功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　圖2.3總體電路框圖</p><p>　　2.2.2 顯示的設計</p><p>　　方案一：液晶顯示器（LCD）顯示。強大的液晶屏可以顯示各種字體，數(shù)字，文字，圖像，還可以自定義顯示，顯示更豐富的內(nèi)容，以方便操作者讀取信息和實施一些擴展。 I/O端口占用較少的系統(tǒng)，有效地節(jié)省系統(tǒng)資源，使整個系統(tǒng)更加

38、人性化，但費用相對昂貴。</p><p>　　方案二：LED數(shù)碼顯示。數(shù)字顯示簡單清晰，夜晚具有較好的顯示效果，但只能顯示有限的符號和數(shù)字。按照我們設計的計價器具體功能，它基本可以滿足要求。而且價格也很便宜。相比較選擇方案二。</p><p>　　2.2.3 掉電保護的設計</p><p>　　方案一：DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶

39、RAM的實時時鐘電路，工作電壓為2.5V～5.5V，其內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。</p><p>　　方案二：使用AT24C02。 ATMEL公司的AT24C02是2KB的字節(jié)的電可擦除存儲器芯片，采用兩線串行總線與單片機通信，電壓最低可到2.5V時，1mA的額定電流，靜態(tài)電流降至10uA（5.5V）的，芯片上的數(shù)據(jù)可以被儲存在斷電

40、的情況下超過40年，8引腳DIP封裝，易于使用。因此，選擇方案二更好。</p><p>　　2.3 硬件電路設計 </p><p>　　單片機是單片微型計算機的簡稱，單片機以其卓越的性能，得到廣泛的應用，已經(jīng)深入到各個領域。在這次設計中，我們用到P0口和P2口,P0口為8位三態(tài)I/O口,此口為地址總線及數(shù)據(jù)總線分時復用；P2口為8位準雙向口,與地址總線高八位復用；P0口和P2口都有一定的驅(qū)

41、動能力,P0口的驅(qū)動能力較強。 </p><p>　　設計時,為了能夠讓數(shù)碼管更好的正常顯示，就采用了驅(qū)動電路來驅(qū)動。在本次硬件設計中，我們考慮采用芯片74LS245來驅(qū)動數(shù)碼管顯示。</p><p>　　設計電路時，考慮到用里程（霍爾）傳感器價格昂貴，且不便于試驗檢測，在設計中采用一個模擬開關來代替。模擬開關一端接在P3.4口，另一端接地，通過來回高低電平的變化，每按兩次（程序可以設置）

42、，對應的里程數(shù)加一。通過在程序中設置的里程和金額的信息，再加上驅(qū)動電路的設計，就可以在數(shù)碼管上分別顯示總金額和總里程。</p><p>　　在顯示方面，可以用液晶顯示，也可以用數(shù)碼管進行顯示。由于在這次設計中只需要顯示里程和金額信息，所以采用數(shù)碼管進行顯示。這樣既節(jié)約了成本，又可以達到顯示的目的。同時為了減少硬件的復雜度，可以采用了動態(tài)顯示方式，選用了共陰極數(shù)碼管。考慮到為了方便，就選用了集成在一起的數(shù)碼管。&l

43、t;/p><p>　　本設計還設計了控制按鍵，能夠很好的對出租車計價器進行控制,如啟動/停止按鍵，功能按鍵，清零按鍵等。按下啟動計價按鍵時，顯示起步價和起步里程范圍，這些在程序中設置；當?shù)扔诨虺^兩公里后，按計算總價的公式為：總價=起步價+單價*（總里程-起步里程）+1進行計價。本設計中，起步價為4元，起步里程為2公里，當然這些數(shù)據(jù)可以在程序中改寫，以滿足不同時期價格調(diào)整的需要。下圖是通過在Keil C中編譯通過，并

44、生成Hex文件，在PROTEUS中仿真通過的整體硬件原理圖：</p><p><b>　　圖2.4硬件原理圖</b></p><p><b>　　2.4 硬件組成</b></p><p>　　硬件組成主要包括：驅(qū)動電路、顯示電路、復位電路、掉電保護電路、時鐘電路、按鍵電路。以下介紹各個電路組成:</p>&l

45、t;p><b>　　2.4.1驅(qū)動電路</b></p><p>　　74LS245是常用的芯片，用來驅(qū)動LED或者其他的設備。總線驅(qū)動器74LS244和74LS245經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，74LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而74LS245為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。本設計用74LS245作為驅(qū)動芯片，雙向總線發(fā)送器/接收器(3S)。</p><p>　　圖2.5驅(qū)

46、動芯片管腳圖</p><p>　　74LS245主要電器特性的典型值如下: </p><p><b>　　引出端符號: </b></p><p>　　A A總線端 </p><p>　　B B總線端 </p><p>　　/E 三態(tài)允許端(低電平有效) </p>

47、;<p>　　T/R 方向控制端 </p><p>　　芯片功能表： </p><p><b>　　圖2.6功能表</b></p><p>　　利用74LS245來驅(qū)動數(shù)碼管顯示，單片機的P2.0到P2.5分別接A0到A5管腳，進行數(shù)據(jù)的傳送，其中AB/BA接高電平，控制數(shù)據(jù)從A到B進行傳送

48、，B0到B5分別接數(shù)碼管的位選端，驅(qū)動數(shù)碼管依次顯示。P2.0到P2.5的數(shù)據(jù)通過A傳送到B中的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管，以達到顯示數(shù)據(jù)信息的目的。</p><p>　　2.4.2顯示電路 </p><p>　　多數(shù)的應用系統(tǒng),都要配輸入和輸出外設,LED顯示器和LCD顯示器,雖然LCD顯示效果比較好,已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢,但為了節(jié)約成本,我們選用了LED顯示器（圖2.7）。</p>

49、;<p>　　在顯示方面，為了方便就選用了動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示雖然亮度較高，接口編程容易，但是每位的段碼線分別與一個8位的鎖存器輸出相連。占用的I/O口線比較多，在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。利用動態(tài)顯示的方法，由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示的時間間隔足夠短，就仍能感覺到所有的數(shù)碼管都在顯示。為了簡化硬件，通常將所有位的段碼線相應段并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，在同一時刻，只

50、讓一位選通，如此循環(huán)，就可以使各位顯示出想要顯示的字符。</p><p>　　圖2.7 LED數(shù)碼管 圖2.8集成數(shù)碼管</p><p>　　LED數(shù)碼管有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這

51、樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。在本設計仿真中使用的是6個一組的共陰8段數(shù)碼管（圖2.8）。</p><p>　　鑒別數(shù)碼管共陰和共陽的方法：首先我們找個電源|穩(wěn)壓器（3到5伏）和1個1K（幾百歐的也行）的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的，找到一個就夠了，然后用GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陰的了。

52、共陰極數(shù)碼管，陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，對應的段就顯示。下圖就是集成數(shù)碼管在本電路中的連接結(jié)構(gòu)。在數(shù)碼管點亮的六位數(shù)字中前三位是顯示計價，后三位是顯示里程。</p><p>　　圖2.9集成數(shù)碼管連接圖</p><p><b>　　2.4.3復位電路</b></p><p>　　單片機的復位是由外部的復位電路實

53、現(xiàn)的, 復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。除了上電復位外還需要按鍵手動復位（圖2.10）。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)的。單片機的復位速度比外圍I/O接口電路快為能夠保證系統(tǒng)可靠的復位，在初始化程序中應安排一定的復位延遲時間。</p><p><b>　　圖2.10復位電路&l

54、t;/b></p><p>　　2.4.4掉電保護電路</p><p>　　掉電保護電路中采用了存儲芯片AT24C02。AT24C02是一個CMOS標準的EEPROM存儲器，是AT24CXX系列（AT24C01/02/04/08/16）成員之一，這些EEPROM存儲器的特點是功耗小、成本低、電源可選范圍寬，靜態(tài)電源電流約30uA～110uA，具有標準的I2C總線接口，是應用廣泛的小容

55、量存儲器之一。</p><p>　　圖2.11 AT24C02引腳圖</p><p>　　上圖是AT24C02的引腳圖，這個芯片是一個8腳芯片，內(nèi)部存儲器有256字節(jié)。</p><p><b>　　引腳功能介紹如下：</b></p><p>　　A0（引腳1）：器件地址的A0位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6

56、A5 A4 A3A2 A1 A0 R/W。</p><p>　　A1（引腳2）：器件地址的A1位。</p><p>　　A2（引腳3）：器件地址的A2位。</p><p>　　VCC（引腳8）：電源線引腳。</p><p>　　GND（引腳4）：地線。</p><p>　　SDA（引腳5）：數(shù)據(jù)總線引腳。</p&

57、gt;<p>　　SCL（引腳6）：時鐘總線引腳。</p><p>　　TEST（引腳7）：測試引腳。</p><p>　　本設計在Proteus仿真軟件中掉電存儲芯片用功能和AT24C02相同的FM24C02來代替實現(xiàn)其功能電路圖如下：</p><p>　　圖2.12掉電保存電路</p><p>　　2.4.5 時鐘電路<

58、;/p><p>　　MCS-51單片機的各功能部件都是以時鐘控制信號為基準，內(nèi)部電路在時鐘信號的控制下，嚴格地按時序執(zhí)行指令進行工作，單片機本身如同一個復雜的同步時序電路，為了保證其各個部分同步工作，電路要在唯一的時鐘信號控制下，嚴格地按照時序進行工作。其實只需在時鐘引腳連接上外圍的定時控制元件，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。為更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近。</p

59、><p>　　本設計中使用的振蕩電路，由12MHZ晶體振蕩器和兩個約30PF的電容組成，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體，電容的大小不會影響振蕩頻率的高低。在整個系統(tǒng)中為系統(tǒng)各個部分提供基準頻率，以防因其工作頻率不穩(wěn)定而造成相關設備的工作頻率不穩(wěn)定，晶振可以在電路中產(chǎn)生振蕩電流，發(fā)出時鐘信號。如圖2.13所示。</p><p><b>　　圖2.13時鐘電路</b>&

60、lt;/p><p>　　2.4.6 按鍵電路</p><p>　　按鍵控制電路中，單片機的P1.0管腳接啟動/停止按鍵，通過軟件編程，當按閉合按鍵計數(shù)器開始工作，進入計價狀態(tài)；當斷開按鍵時，計數(shù)器停止工作，計價狀態(tài)取消，啟動/停止按鍵帶自鎖功能，方便使用。當按下啟動按鍵，開關處于導通狀態(tài)，這時給P1.0送低電平信號，這時TR0=1,計數(shù)器開始工作，調(diào)用計價子程序開始計價。清零按鍵接單片機的P1

61、.3管腳，按下清零按鍵，P1.3為低電平，調(diào)用清零子程序，用于將顯示數(shù)據(jù)清零，在程序中給各位賦0代碼（0x3f），以達到清零的目的，方便下次計價。另外為功能鍵，控制價格調(diào)整，這個按鍵是在沒有閉合啟動/停止按鍵時有作用，計價過程中無效，可以防止作弊。</p><p><b>　　圖2.14按鍵電路</b></p><p>　　2.5里程計算的原理</p>

62、<p>　　里程計算時，考慮到用霍爾傳感器不便于試驗檢測及模擬，就在仿真設計中采用一個模擬開關來代替。模擬開關一端接在單片機P3.4口，另一端接地，通過高低電平的變化，既每按這個模擬開關兩次，相應的里程數(shù)對應加一。通過在程序中設置的里程程序，就可以很直觀的了解本次運輸?shù)目偫锍?，?jīng)過相應的計算就可以根據(jù)該里程得出總金額。在實際的里程計算中我們可以運用霍爾傳感器進行里程計算。</p><p>　　圖2.15

63、傳感器測距示意圖</p><p>　　霍爾傳感器簡介：霍爾效應傳感器是利用霍爾效應來實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器，它具有靈敏度高，線性好，穩(wěn)定性高，體積小，耐高溫的特點，機車控制系統(tǒng)中起著非常重要的地位。速度測量設備的要求是有較強的分辨能力，精度準確性高和檢測時間盡可能短。 </p><p>　　霍爾器件具有許多優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)堅固，體積小，重量輕，壽命長，易安裝，低功耗，高頻率（高達至1MHz），耐

64、振動，沒有灰塵，油污，水分，鹽霧害怕等。污染或腐蝕，抗干擾能力突出。 </p><p>　　霍爾器件功能可以按照功能劃分為霍爾開關器件和霍爾線性器件。后者的模擬輸出，前者輸出的數(shù)字內(nèi)容。 </p><p>　　霍爾開關設備無接觸，無磨損，輸出波形清晰高（可達微米級），無抖動，無反彈，重復定位精度。獲得了補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍品種，多達-55℃?150℃ ；霍爾線性器件裝置：

65、精度高，線性度好。 </p><p>　　根據(jù)被檢測對象的性質(zhì)可分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測到的測試對象本身或磁場，這是測試一個對象的人為設置磁場科目，使用這個磁場中的信息載體檢測，利用磁學性質(zhì)，通過它將許多非磁，非電的的物理量，如力，扭矩，壓力和工作狀態(tài)改變時間等，通過轉(zhuǎn)變成電量來進行對需要對象的檢查控制。</p><p>　　由于A44E 屬于開關型的霍爾器件，其工作電壓范

66、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IO 端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHZ。集成開關型霍爾傳感器原理如圖2.16所示。</p><p>　　圖2.16集成開關型霍耳傳感器原理圖</p><p>　　A44E 集成霍耳開關由穩(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E 五個基本部分組成。在輸入端

67、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)霍耳效應原理，當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。當施加的磁場達到工作點.(即OP B )時，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)使三極管導通，此時OC 門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為“開”。當施加的磁場達到釋放點(即rP

68、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”。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關完成了一次開關動作。其集成霍耳開關外形及接線如圖2.17所示。</p><p>　　本設計選擇了P3.4 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計的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（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，對脈沖計數(shù)，當計數(shù)達到1000 次時，也就是1

69、 公里，單片機就控制將金額自動的加增加，其計算公式：總價=起步價+單價*（總里程-起步里程）+1。在本次設計中仿真軟件所采用的是在P3.4端口連接一個開關并接地，來模擬里程的累加，這樣就可以較為簡單的模擬出這個計價器系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在仿真出租車計價器時達到較為理想的效果。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　本設計中，軟件設計采用模塊化操作，利用各個模塊之間的相互

70、聯(lián)系，采用主程序調(diào)用各個子程序的方法，使程序通俗易懂，并且設計了整體程序流程圖。</p><p>　　在main函數(shù)編寫開始，要進行初始化，包括對系統(tǒng)初始化和對存儲器初始化，要對硬件設備進行初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。</p><p>　　通過判斷是否計費，調(diào)價，清零等狀態(tài)，來分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設計之前，就有了很強的邏輯關系。</p><p><

71、b>　　3.1軟件總體設計</b></p><p>　　51單片機的程序設計語言主要有兩種：一是匯編程序設計；二是C語言編程設計。兩種程序設計語言都有各自的優(yōu)點。用匯編語言編寫和高級語言(C語言)比較起來節(jié)省空間，這樣對于存儲空間僅4Kb的芯片來說是極之有利的，51單片機能更高速的運行。C語言編寫的程序，雖然不象匯編那樣速度快、但程序簡單易行、并且需要較小的存儲空間。C語言作為一種編譯型程序設計

72、語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。此外，C語言程序還具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的主流。</p><p>　　本設計就是采用C語言編寫的，由于采用模塊化操作，使得程序在修改，執(zhí)行的時候顯得方便易行。</p><p>　　軟件設計要求：在通過按下各個控制按鍵開關，來調(diào)用不同的子

73、程序，最后數(shù)碼管根據(jù)輸入的信息，來顯示不同的數(shù)據(jù)信息，這就達到了軟件控制硬件，同時輸入信息控制輸出信息的目的。當您按下啟動鍵，開始計價，顯示起步價和起步里程，里程將根據(jù)寄存器的內(nèi)容進行運算，并判斷是否超過起步里程。 如果已超過起步里程，每公里的單位價格和起步價相加來計算總價格，寄存器中將會存儲總價格價格，然后發(fā)送里程數(shù)和當前的總價格到顯示驅(qū)動電路。當你結(jié)束本次乘坐時，霍爾開關脈沖信號就不發(fā)送信號為了防止干擾要斷開啟動按鈕，這就相當于是停

74、止計價，數(shù)碼管應該顯示當前你所需要支付的總金額及相應的總里程，按下清零鍵就會清除顯示的信息，為下次顯示信息準備就緒。在用功能鍵進行起步價調(diào)整時，可以先閉合啟動鍵，再斷開，按功能鍵進行價格調(diào)整，完成設置后再閉合啟動鍵，根據(jù)輸入里程脈沖信號進行計價。</p><p>　　圖3.1系統(tǒng)程序流程圖</p><p><b>　　3.2程序介紹</b></p>&l

75、t;p><b>　　3.2.1主程序</b></p><p>　　該程序就是簡單的設置根據(jù)里程的多少然后按單位價格進行計算顯示，在仿真中用了開關接地來模擬里程脈沖的輸入，通過每兩次的脈沖默認設置為行程1公里，進行里程的計算，再根據(jù)單位價格的計算給出總金額。下面片段是根據(jù)要求所設計的主程序。</p><p>　　void main()//主程序</p>

76、<p><b>　　{ init();</b></p><p>　　sec=read_data(2);</p><p>　　if(sec>100)</p><p><b>　　sec=0;</b></p><p>　　TL0=(65536-2)%256 ;//計數(shù)值設置，記滿兩次

77、產(chǎn)生中斷</p><p>　　TH0=(65536-2)/256 ;</p><p>　　TMOD=0x06;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>　　TR0=0;//關定時器</p>

78、<p><b>　　kilo=0;</b></p><p>　　qingling();</p><p><b>　　aa:</b></p><p>　　if(key1==0)//當鍵按下去，開始計費 </p><p>　　{TR0=1;//開計數(shù)器0</p>

79、;<p><b>　　kk=kilo;</b></p><p>　　jijia();} </p><p>　　if(key1==1)//當鍵松開，停止計費</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=0;//停計數(shù)器1</p><p&g

80、t;　　if(key2==0)//功能調(diào)整鍵</p><p>　　{ delay1(10);//延時判斷鍵是否松開</p><p>　　if(key2==1)</p><p>　　{xscode[2]=codetab[djflag++];}//當p1.2口的按鍵按下時功能標志位加一</p><p><b>　　}</b>

81、</p><p>　　if(key3==0&&djflag==2)//當功能鍵標志位等1時，改變每公里的價錢 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1(10);</p><p>　　if(key3==1)</p><p>　　{dj++;}

82、 </p><p>　　xscode[1]= codetab[dj/10] ;//把價錢十位送顯示區(qū)，單價不能超100</p><p>　　xscode[0]=codetab[dj%10];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key4==0)//有鍵按下，清顯示，單價會初始值，單價標志

83、位清零</p><p><b>　　{</b></p><p>　　qingling();</p><p><b>　　dj=1;</b></p><p><b>　　djflag=0;</b></p><p><b>　　}</b>

84、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　xianshi();//調(diào)顯示子程序</p><p><b>　　goto aa;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Timer0_Int() i

85、nterrupt 1 using 2 // 計數(shù)器0中斷服務</p><p><b>　　{</b></p><p>　　zdflag=zdflag+1;//中斷標志位加一</p><p>　　if(zdflag==2)//當中斷產(chǎn)生二次后，路程加一公里并清中斷標志位</p><p><b>　　{</b

86、></p><p><b>　　zdflag=0;</b></p><p>　　kilo=kilo+1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　本程序中包含有各功能按鍵的功能輸出，在功

87、能鍵按下中可以對起步價進行調(diào)整，以便在日后需要的時候可以方便司機使用，適應市場需要。</p><p>　　3.2.2 計費子程序</p><p>　　當系統(tǒng)有啟動／停止中斷請求產(chǎn)生時，可以設定當按鍵閉合時發(fā)送“0”為啟動中斷，開始啟動子程序，當按鍵斷開時為高電平，這時為中斷該子程序。下面是關于調(diào)用計費子程序的編程，在啟動鍵閉合時就調(diào)用該子程序運行，來實現(xiàn)計價功能。當按下清零按鍵就會跳轉(zhuǎn)到顯

88、示碼清零的程序，這時數(shù)碼管顯示所有都恢復為零。下面片段是針對計價可調(diào)用的子程序。</p><p>　　void jijia()//計費子程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(kk<=2)//計價方案</p><p>　　{jkk=4;//起步價4元</p><p

89、><b>　　kk=2;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(kk>2&&kk<=35)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　jkk=4+dj*(kk-2)+1;</

90、p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(kk>35&&kk<900) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　jkk=4+2*dj*(kk-2)+1;</p><p><b>　　}&l

91、t;/b></p><p>　　kflag=kk/100;//路程百位</p><p>　　jflag=jkk/100;//路費百位</p><p>　　xscode[2]=codetab[kflag];</p><p>　　xscode[5]=codetab[jflag];</p><p>　　kflag=kk

92、/10;//路程十位</p><p>　　jflag=jkk/10;//路費十位</p><p>　　xscode[1]=codetab[kflag];</p><p>　　xscode[4]=codetab[jflag];</p><p>　　kflag=kk%10;//路程個位</p><p>　　jflag=jk

93、k%10;//路費個位</p><p>　　if(kflag==0){kflag=2;}//不足兩公里時，顯示兩公里</p><p>　　xscode[0]=codetab[kflag];</p><p>　　xscode[3]=codetab[jflag];</p><p><b>　　}</b></p>

94、<p>　　void qingling()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<=5;i++)//顯示碼清零</p><p>　　{xscode[i]=0x3f;} </p><p><b>　　}</b></p><

95、p>　　3.2.3 顯示子程序</p><p>　　這里用到的顯示是一個整體的顯示，只需有一個顯示子程序，在程序中需要調(diào)用顯示子程序時就可以跳轉(zhuǎn)到此程序?qū)υ撈芜\行，顯示相應的數(shù)值，給人以直觀的效果。下面片段就是可以調(diào)用的顯示子程序。</p><p>　　void xianshi()//顯示程序子程序</p><p><b>　　{</b>

96、;</p><p>　　for(flag=0;flag<6;flag++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0= xscode[flag];//送顯示碼</p><p>　　P2= zxscode[flag];// 送片選碼</p><p&g

97、t;　　delay1(2);</p><p><b>　　P0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.3基于PROTEUS的計價器仿真</p><p>　　Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其

98、它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。PROTEUS不僅可將許多單片機實例功能形象化，可在相當程度上得到實物演示實驗的效果。仿真的步驟：</p><p>　　1.打開Proteus軟件。</p><p>　　2.選擇file菜單下的 open design選項，找到所需的元器件，元器件上單擊右鍵選中，再單擊左鍵對其進行命名和賦值，接

99、著在編輯器左邊的一欄中，找出并繪制設計所要的各種元器件，按照電路圖連接后并保存。</p><p>　　3.將用keilC編譯產(chǎn)生的hex文件下載到單片機中：雙擊51單片機，在對話框中把保存過的hex文件打開，再單擊確定。 </p><p>　　4.單擊左下角運行按鈕，進行軟件仿真調(diào)試，直到出現(xiàn)正確的結(jié)果。</p><p>　　下圖為軟件的仿真窗口圖：</p&g

100、t;<p>　　圖3.2軟件仿真窗口圖</p><p>　　在程序中預設的起步價是4元，起步里程是2公里，根據(jù)該程序設置的功能進行調(diào)試，下面是對各個按鍵進行操作實現(xiàn)其功能所顯示出來的結(jié)果圖。</p><p>　　圖3.3 在按下啟動按鈕顯示的起步價</p><p>　　圖3.4 在起步里程（2KM）范圍內(nèi)顯示的價格和里程</p><

101、p>　　圖3.5 超出起步里程的數(shù)據(jù)顯示</p><p>　　圖3.6功能鍵進行起步價的設置</p><p>　　圖3.7起步里程范圍內(nèi)設置后的起步價為6元</p><p>　　圖3.8 在起步價為6元，里程超出起步里程范圍的顯示</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>

102、　　在本次設計中，采用AT89S51芯片為核心器件，設計出了簡單的出租車計價器，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示起步價及總金額和總里程，按鍵控制清零，調(diào)價功能。</p><p>　　選題后，我便開始復習單片機方面的知識，也查閱、搜索了很多相關資料，進行總體設計與具體設計，同時也學習仿真軟件Proteus和編程軟件Keil C。由于以前都采用匯編語言實現(xiàn)編程，對用C語言來實現(xiàn)單片機的編程不太習慣，花費了一些時間來熟悉C語言的編程。在設

103、計開始，要形成流程圖，它可以使設計有一定的邏輯性與嚴密性，使得設計思路明確。采用模塊化的設計思想很重要，它方便編寫、修改與調(diào)試，另外加上必要的注釋，便于交流與理解。</p><p>　　這次畢業(yè)設計完成后，體會頗多，在學與做的過程中，取長補短，不斷學習新的知識，吸取經(jīng)驗，達到進步的目的。通過自身的努力以及相關圖書資料的幫助，逐漸熟悉了KEIL、PROTEUS等軟件的使用以及掌握C語言的編程。本次設計還讓我學習到不

104、少單片機的知識，但由于自己的理論知識水平有限，實踐知識和設計經(jīng)驗不足，在設計過程中難免存在一些問題。個別預期功能還不能很好的實現(xiàn)，主要原因是考慮問題不周全，電路設計經(jīng)驗少，實際設計能力不足。懇請各位老師批評指正，以使我在以后的學習和實踐中加以改進和提高。</p><p><b>　　[參考文獻]</b></p><p>　　[1] 譚浩強. C程序設計（第二版）[M]

105、.清華大學出版社，2003.</p><p>　　[2] 高禹，馮相忠.C語言程序設計（第二版）[M].中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2007.</p><p>　　[3] 戴 佳.51單片機C語言應用程序設計實例精講[M].電子工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[4] 張毅剛.單片機原理及應用[M].高等教育出版社，2004.</p><p&

106、gt;　　[5] 馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計（第三版）[M].北京航空航天大學出版社，2004.</p><p>　　[6] 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學出版社，1995.</p><p>　　[7] 潘永雄.新編單片機原理與應用[M].西安電子科技大學出版社，2003.</p><p>　　[8] 李廣弟，朱越秀，冷祖祁.單片機基礎

107、（第三版）[M].北京航空航天大學出版社，2007.</p><p>　　[9] 戴梅萼，史嘉權(quán).微型計算機技術(shù)與應用[M].清華大學出版社，2003.</p><p>　　[10] 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，1990.</p><p>　　[11] 陳明熒.8051單片機課程設計實訓教材[M].北京:清華大學出版社，2004.

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109、Technology Development，2000(15):78-83.</p><p>　　[14] 張靖武.單片機原理 應用與PROTEUS仿真[M]. 電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[15] 楊世品，成林.基于Proteus的單片機出租車計價器的設計.微計算機信息[J].2007，23(4):12-14.</p><p>　　[16] 單

110、片機學習網(wǎng)，http://www.mcustudy.com/.</p><p>　　[17] 電子電路網(wǎng)，http://down.cndzz.com/.</p><p><b>　　附錄1程序源代碼</b></p><p>　　#include <AT89x51.h></p><p>　　//#include

111、 <stdio.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　int xscode[6]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f

112、,0x66,0x6d};//顯示存儲區(qū)</p><p>　　int zxscode[6]={0x1f,0x2f,0x37,0x3b,0x3d,0x3e};//共陰顯示片選碼</p><p>　　int codetab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共陰極數(shù)碼</p><p>　　int

113、 i,j,flag;</p><p>　　uchar sec;</p><p>　　int kk=0;//路程標志位</p><p>　　int jkk=0;//費用</p><p>　　int jflag=0;//費用標志位</p><p>　　int kflag=0;//路程標志位</p><p

114、>　　int zdflag=0;//中斷標志位</p><p>　　int kilo=0;//路程</p><p>　　int dj=1;//路程單價 </p><p>　　int djflag=0;//路程單價biaozhiwei</p><p>　　sbit key1=P1^0;</p><p>　　sb

115、it key2=P1^1;</p><p>　　sbit key3=P1^2;</p><p>　　sbit key4=P1^3;</p><p>　　sbit key5=P3^4;</p><p>　　sbit SDA=P3^0; //IIC引腳</p><p>　　sbit SCL

116、=P3^1;</p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{;;}</b></p><p>　　void delay1 (xms)//延時程序子程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;