51單片機出租車計價器課程設(shè)計

1、第一章 出租車計價系統(tǒng)的設(shè)計要求與設(shè)計方案1.1 出租車計價器設(shè)計要求設(shè)計一個出租車自動計費器，計費包括起步價、行車里程計費、等待時間計費三部分，用七段數(shù)碼管顯示總金額，單價，運行里程，起步價為6元，超過6元，每一公里增加1元或2元，等待時間單價為每30秒鐘1元，計費功能：費用的計算是按行駛里程收費。設(shè)起步價為6元。1、當總金額<6元時，按起價計算費用2、當總金額>6元時，每公里按1元或2元計費3、等待累計時間>30s時，按1元/30s計費4、S1為啟動按鈕、S2轉(zhuǎn)換單價按鈕、S3復(fù)位按鈕。顯示功能：1、顯示行駛里程：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX.X”,單位為km。計程范

2、圍0-99.9km，精確到0.1km。2、顯示單價：用兩位數(shù)字顯示，顯示方式為“X.X”,單位為元。3、顯示總費用：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX.X”,單位為元。計價范圍0-99.9元，精確到0.1元。1.2 系統(tǒng)主要功能本出租車自動計費，上電后顯示最初的起步價，里程計費單價。同時具有運行，復(fù)位，轉(zhuǎn)換等狀態(tài)，可以切換白天與晚上不同計費單價，可以實現(xiàn)每等待30s收1元功能。出租車顯示行駛的總費用，里程，單價。1.3 方案論證與比較方案一：采用數(shù)字電子技術(shù)，利用555定時芯片構(gòu)成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時鐘脈沖信號，采用計數(shù)芯片對脈沖盡心脈沖的計數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進行

3、譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示，一下是該方案的流程框圖，方案一如圖1-1所示：圖1-1方案一方案二：采用EDA技術(shù)，根據(jù)層次化設(shè)計理論，該設(shè)計問題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊 計量模塊、譯碼和動態(tài)掃描顯示模塊，其系統(tǒng)框圖如圖1-2所示：圖1-2方案二方案三：采用MCU技術(shù)，通過單片機作為主控器，采用外部晶振作為時鐘脈沖，通過按鍵可以方便調(diào)節(jié)，以下是方案三的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對于數(shù)字電路比較熟悉，成本又不高。方案圖如圖1-3所示：圖1-3方案三方案總結(jié)：通過各個方案的比較，本次采用方案三，不但控制簡單，而且成本低廉，設(shè)計電路簡單。第二章 出租車計價系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1 AT8

4、9C51單片機介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集合輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性且廉價的方案單片機各引腳功能說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八

5、位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行。校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣

6、故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩

7、器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間選擇外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2 里程計算、計價單元的設(shè)計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

8、，送到單片機，經(jīng)處理計算,送給顯示單元的。其原理如圖2-1所示 圖2-1由于A44E 屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（4.518V），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。如圖2-2，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E 五個基本部分組成。 圖2-2 路程測量電路在輸入端輸入電壓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

9、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(dǎo)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 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。我們選擇了P3.5 口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用計數(shù)的方式，車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們設(shè)車輪的周長是10米），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機對脈沖計數(shù)，當計數(shù)達到10次時，也就是0.1 公里，單片機就控制將金額自動

10、的加增加，其計算公式：當前單價× 公里數(shù)=金額。2.3 數(shù)據(jù)顯示單元的設(shè)計由于設(shè)計要求有單價（2 位）、路程（3位）、總金額（3位）顯示輸出，我們采用8個7段數(shù)碼管動態(tài)顯示。如圖2-3：圖2-3 數(shù)據(jù)顯示硬件電路圖2.4 按鍵單元的設(shè)計電路共采用了四個按鍵，S1、S2、S3、S4，其功能分別是：S1 啟動計價開關(guān)、S2 白天/晚上轉(zhuǎn)換開關(guān)、S3 數(shù)據(jù)復(fù)位清零開關(guān)、 S4閉合表示出租車正常運行，計價器也正常計價；若打開S4則表示出租車在暫停，轉(zhuǎn)入判斷是否收費程序，閉合超過30秒，開始計價。如圖2-4： 圖2-4 按鍵單元電路圖2.5 振蕩電路單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端

11、為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容和一般取33pF）。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時鐘信號，再在二分頻的基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)生ALE信號，此時得到的信號時機器周期信號。振蕩電路如圖2-5所示： 圖2-5 振蕩電路2.6 復(fù)位電路復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。按鍵復(fù)位具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。上電復(fù)位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實現(xiàn)單片機自動復(fù)位操作。上電瞬間R

12、ESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復(fù)位操作。按鍵復(fù)位電路圖如圖2-6所示。 圖2-6 復(fù)位電路總電路圖第三章 出租車計價系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1主程序流程圖記描述 由于用到了外部中斷0，所以，按中斷系統(tǒng)的編程結(jié)構(gòu)在0000H處放置一條長跳轉(zhuǎn)指令LJMP START跳轉(zhuǎn)到主程序入口，在外部中斷0的中斷入口地址0003H處放置一條長跳轉(zhuǎn)指令LJMP EXT0跳轉(zhuǎn)到外部中斷0服務(wù)程序處。主程序進行程序中用到的一些存儲單元的初始化，T0,T1的初始化。首先，進行存儲器單元初始化，將71H-7

13、9H單元賦值。然后進行定時器的設(shè)置。設(shè)置T1的工作方式為模式2，計數(shù)狀態(tài)，自啟動。T0的工作方式，模式1，定時狀態(tài)，自啟動，對輸入的脈沖進行計數(shù)，給T0、T1賦初值。之后調(diào)用計數(shù)脈沖子程序，及等待子程序，數(shù)碼管動態(tài)顯示子程序，最后進入鍵盤掃描子程序進行掃描。主程序不斷進行調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序及鍵盤掃描子程序循環(huán)操作，等待中斷。如圖3-1： 圖3-1 主程序流程圖3.2計費子程序流程圖72H存儲總金額小數(shù)位，73H存儲器總金額個位，78H存儲器總金額十位，77H存儲單價元。將72H中值放入A中，再將A與77H相加，即小數(shù)位與單價相加，結(jié)果存入A，再進行十進制調(diào)整，將結(jié)果存于R6，將高四位與低四位

14、交換并屏蔽高四位，保留低四位與個位相加得到總金額個位。若總金額超過10則清零，并且總金額十位加1。將R6中數(shù)值取出，屏蔽高四位，輸出總金額小數(shù)位。如圖3-2： 圖3-2 計費子程序流程圖3.3 等待是否收費子程序在出租車的計價系統(tǒng)中，出租車在等待的時候也要計價，本設(shè)計體現(xiàn)了這點。程序判斷了出租車是否停止，若停止30秒以上是，開始計價。55H中賦初值20,56H中賦初值10，總共30秒延時。超過30秒時，調(diào)用計費子程序。如圖3-3 圖3-3 等待是否收費子程序流程圖3.4 按鍵子程序流程圖 圖3-4 等待收費子程序流程圖3.5 外部中斷0流程圖 圖3-5 外部中斷0子程序流程圖程序ORG 000

15、0H LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中斷入口地址 LJMP REST ORG 030H MAIN: MOV 71H,#00H ;脈沖計數(shù)每10個脈沖里程數(shù)加0.1顯示緩沖單元 MOV 72H,#00H ;存儲總金額小數(shù)位 MOV 73H,#00H ;存儲總金額個位 MOV 74H,#00H ;存儲里程數(shù)小數(shù)位 MOV 75H,#00H ;存儲里程數(shù)個位 MOV 76H,#00H ;存儲單價角位 MOV 77H,#01H ;存儲單價元位 MOV 78H,#00H ;存儲總金額十位 MOV 79H,#00H ;存儲里程數(shù)十位 MOV 55H,#20 ;給定等待初值20*50ms M

16、OV 56H,#10 ;10秒等待時間初值 SETB EA ;開總中斷 SETB EX0 ;開外部中斷0 MOV TCON,#04H ;外部中斷0低電平 MOV TMOD,#61H ;設(shè)置使用定時器1，模式2，計數(shù)狀態(tài)，自啟動，定時器0，模式1，定時狀態(tài)，自啟動 MOV TL0,#0B0H ;50ms初值設(shè)定C350H MOV TH0,#03CH MOV TL1,#0FFH ;設(shè)置定時器低八位初值為FFH，即有一脈沖輸入就溢出 MOV TH1,#0FFH ;設(shè)置定時器高八位初值為FFH，用于重裝低八位START: LCALL PULSE ;調(diào)用計數(shù)脈沖子程序 LCALL WAIT ;調(diào)用等待子

17、程序 LCALL DISPLAY;調(diào)用顯示程序進行顯示 LCALL KEY ;調(diào)用鍵盤掃描程序 SJMP START ;返回START處繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行REST: PUSH ACC MOV 71H,#00H ;脈沖計數(shù)每10個脈沖里程數(shù)加1顯示緩存單元 MOV 72H,#00H ;存儲總金額個位 MOV 73H,#00H ;存儲總金額十位 MOV 74H,#00H ;存儲里程數(shù)個位 MOV 75H,#00H ;存儲里程數(shù)十位 MOV 78H,#00H ;存儲總金額百位 MOV 79H,#00H ;存儲里程數(shù)百位 MOV 55H,#20 MOV 56H,#10 POP ACC RETIPULSE:

18、JBC TF1,PTO1 ;TF1為1則轉(zhuǎn)PT01 LJMP PSOUTPTO1: MOV 55H,#20 MOV 56H,#10 INC 71H MOV R1,71H CJNE R1,#0AH,PSOUT ;脈沖調(diào)整，改變立即數(shù)即可；里程數(shù)個位74H,R1不等于0AH則轉(zhuǎn)PSOUT MOV 71H,#00H INC 74H LCALL MONEY MOV R1,74H CJNE R1,#0AH,PSOUT ;里程數(shù)十位75H MOV 74H,#00H INC 75H MOV R1,75H CJNE R1,#0AH,PSOUT MOV 75H,#00H INC 79H MOV R1,79H C

19、JNE R1,#0AH,PSOUT MOV 79H,#00HPSOUT:RETWAIT: JBC TF0,PTO2 LJMP CHU0PTO2:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#03CH DJNZ 55H,CHU0 ;不為0則轉(zhuǎn) MOV 55H,#20 DJNZ 56H,CHU0 MOV 56H,#10 ;30秒等待計時 INC 72H MOV A,72H LCALL MONEY1CHU0:RETMONEY: MOV A,72H ADD A,77HMONEY1:DA A MOV R6,A SWAP A ANL A,#0FH ADD A,73H MOV 73H,A CJNE A,#0

20、AH,MONEY2 MOV 73H,#00H INC 78H MOV A,78H CJNE A,#0AH,MONEY2 MOV 78H,#00HMONEY2:MOV A,R6 ANL A,#0FH MOV 72H,A RETDISPLAY:MOV A,78H CJNE A,#00H,L2 MOV A,73H CJNE A,#06H,L1 L1:JNC L2 MOV A,#82H ADD A,#80H MOV P0,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,#0C0H MOV P0,A MOV P2,#01H LCALL DELAY MOV P2,#

21、00H MOV A,#0C0H MOV P0,A MOV P2,#40H LCALL DELAY MOV P2,#00H LJMP L3 L2:MOV A,73H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR ADD A,#80H MOV P0,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,72H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#01H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,78H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#40H LCALL DELAY MOV P2,#00H L3:MOV A,75H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR ADD A,#80H MOV P0,A MOV P2,#08H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,74H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#04H LCALL DELAY MOV P2,#00H MOV A,77H M