基于51單片機的出租車計價器

1、 . . . - 0 - / 20課程設計任務書課程設計任務書出租車計費系統(tǒng)起止日期：2011 年 12 月 15 日至 2011 年 12 月 28 日學生紅雨班級電氣 0902學號0912180227成績機電信息教學部機電信息教學部20112011 年年 1212 月月 2828 日日 . . . - 1 - / 20基于基于 5151 單片機原理出租車計價器的設計單片機原理出租車計價器的設計摘要摘要 由于科技的飛速發(fā)展，帶動汽車行業(yè)快速發(fā)展，出租車日益普遍，而出租車上的計價器也不斷發(fā)展，并且更加精確和智能化。對我們?nèi)粘Ｉ钜灿袔椭?。而使用單片機實現(xiàn)該系統(tǒng)，是深化單片機應用的良好途徑。本系

2、統(tǒng)由單片機 AT89C51和一些外圍原件組成，具有操作簡單，顯示明了，功能強大的特點。整個系統(tǒng)只有兩個按鍵，一個“啟動/停止”，一個“復位”；使用六個七段數(shù)碼管作為顯示器，可以顯示數(shù)字、字母使系統(tǒng)信息一目了然；本系統(tǒng)除了里程統(tǒng)計和費用計算以外，還具有萬年歷和語音播報功能。萬年歷由時鐘芯片 DS1302實時提供時鐘信號，再由單片機調(diào)用顯示；語音播報由語音芯片 ISD1420提供語音信息，語音信息放在不同的地址里，由單片機從這些地址中調(diào)用合適的語音進行播放。本方案充分發(fā)揮人性化的特點，利用 ISD1420的語音功能，模擬實現(xiàn)帶語音提示的出租車計價系統(tǒng)。比較真實地模擬出租車的空車、載客、到站與對各狀

3、況的費率的計算、統(tǒng)計、顯示和語音播報等功能。本系統(tǒng)涉與到的理論知識有： AT89C51單片機知識、ISD1420語音芯片的可擦、寫的語音芯片的工作原理與應用、實時時鐘芯片的工作原理與應用、 出租車計費系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。關鍵詞關鍵詞：時鐘芯片 DS1302；語音芯片 ISD1420；單片機 AT89C51；掉電保護芯片24C02； . . . - 2 - / 20 . . . - 0 - / 20目錄目錄前言前言 1 1第一章出租車計價系統(tǒng)的設計要求與設計方案第一章出租車計價系統(tǒng)的設計要求與設計方案 2 21.1 出租車計價器系統(tǒng)組成 21.2 系統(tǒng)主要功能 21.3 方案論證與比較 2第二

4、章出租車計價系統(tǒng)的硬件設計第二章出租車計價系統(tǒng)的硬件設計 3 32.1 出租車的硬件框圖 32.2AT89C51 單片機的電路圖與說明 32.3 按鍵掃描模塊 42.4 顯示模塊 52.5 掉電保護模塊 52.6 脈沖發(fā)生器模塊 62.7 時鐘模塊 62.8 語音模塊 8第三章第三章出租車計價系統(tǒng)出租車計價系統(tǒng)的軟件設計的軟件設計 9 93.1 系統(tǒng)主程序流程圖 93.2 里程和費率計算程序流程圖 10第四章設計體會與小結第四章設計體會與小結 1111參考文獻參考文獻 1111附錄附錄 1212一源程序 12二系統(tǒng)硬件原理圖 15 . . . 前前 言言出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新

5、興行業(yè)，隨著出租車行業(yè)的發(fā)展，出租車已經(jīng)是城市交通的重要組成部分，出租車計費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。具有良好性能的計費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。要將出租車計價系統(tǒng)產(chǎn)品化，應該根據(jù)客戶不同的需求進行不同的設計，應該在程序中增加一些可以人為改變的參數(shù)，以便客戶根據(jù)不同的需要隨時調(diào)節(jié)單價以與計價方式。因此，研究出租車計價器與擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。多年來國普遍使用的計價器只具備單一的計量功能。目前全世界的計價器中有 90%為所生產(chǎn)。現(xiàn)

6、今我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要是集中在，和等地。我國第一家生產(chǎn)計價器的是市起重機廠，最早的計價器全部采用機械齒輪構，只能完成簡單的計程功能，可以說，早期的計價器就是個里程表。隨著科學技術的發(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構相結合的方式，實現(xiàn)了半機械半電子化。此時它在計程的同時還可完成計價的工作。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。出租汽車計價器是一種專用的計量儀器，它安裝在出租汽車上，能連續(xù)累加，并指示出行程中任一時刻乘客應付費用的總數(shù)，其金額值是計程和計時時間的函數(shù)。出租車計價器在最初使用時具備的主要功能是根據(jù)行駛

7、里程計價，要求精度高，可靠性好。隨著電子技術的發(fā)展以與對計價器的不斷改進和完善，便產(chǎn)生了諸多的附加功能。例如：(1)LED 顯示功能，數(shù)碼管的使用讓計價器實現(xiàn)多屏顯示的功能，可同時顯示各項營運數(shù)據(jù)，使乘客一目了然；(2)永久時鐘功能，在非營運狀態(tài)下，日歷時鐘芯片的使用使計價器可以顯示永久時鐘；(3)存儲功能，可存儲多項營運數(shù)據(jù)，便于查詢。新型數(shù)據(jù)存儲器的應用使得計價器的營運數(shù)據(jù)在掉電情況下還可以保存 10 年。 . . . 2 / 20第一章出租車計價系統(tǒng)的設計要求與設計方案第一章出租車計價系統(tǒng)的設計要求與設計方案1.11.1 出租車計價器系統(tǒng)組成出租車計價器系統(tǒng)組成此出租車計費系統(tǒng)以單片機為

8、系統(tǒng)核心，利用 89C51 單片機配合六個數(shù)碼管組成的顯示模塊與 ISD1420 語音模塊等，實現(xiàn)基本的出租車計價器功能。本系統(tǒng)是由 89C51 單片機、數(shù)碼管顯示模塊、計數(shù)脈沖發(fā)生器、系統(tǒng)實時時鐘與語音等模塊組成。系統(tǒng)框圖如圖 1-1 所示:89C51單片機脈沖發(fā)生器鍵盤電源掉電保護時鐘模塊語音模塊圖1-1 系統(tǒng)功能圖1.21.2 系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)主要功能本課程設計所設計的出租車計價器的主要功能有：里程計量與費用計算功能、實時時鐘功能、按鍵功能。1.31.3 方案論證與比較方案論證與比較方案一：采用數(shù)字電路控制。采用傳感器件，輸出脈沖信號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

9、種電路過于簡單，性能不穩(wěn)定，而且不能調(diào)節(jié)單價，也不能根據(jù)天氣調(diào)節(jié)計費標準，電路不夠?qū)嵱?。方案二：采用單片機控制。利用單片機豐富的 I/O 端口，與其控制的靈活性，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。通過比較以上兩種方案，單片機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)進行升級， 所以我們采用后一種方案。 . . . 3 / 20第二章出租車計價系統(tǒng)的硬件設計第二章出租車計價系統(tǒng)的硬件設計4.14.1 出租車的硬件框圖出租車的硬件框圖圖 2-2 89C51單片機鍵盤控制掉電存儲里程計算單元串口顯示驅(qū)動電路總金額顯示單價顯示單片機

10、控制方案4.24.2 AT89C51AT89C51 單片機的電路圖與說明單片機的電路圖與說明AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片含 4k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 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)，片置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，置功能強大的微型計算機AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機，40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時含 2 個外

11、中斷口，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，AT89C51 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。圖2-2 AT89C51引腳配置 . . . 4 / 204.34.3 按鍵掃描模塊按鍵掃描模塊(1)按鍵掃描模塊電路圖與說明:整個系統(tǒng)只有五個按鍵，一個“啟動/停止”，四個功能調(diào)整按鍵；本模塊功能:掃描按鍵功能，返回掃描。圖 2-3-1圖 2-3-24.44.4 顯示顯示模塊模塊本設計是用六個七段數(shù)碼管動態(tài)掃描來實現(xiàn)的時鐘與計價的顯示。 . . . 5 / 2

12、0圖 2-4 數(shù)碼管封裝圖與數(shù)據(jù)線與數(shù)碼管管腳關系4.54.5 掉電保護掉電保護模塊模塊(1) 本電路掉電保護采用了 24C02 芯片來完成此部分功能。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 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，靜態(tài)電流 10Ua(5.5V)，芯片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 2-5 所示。圖 2-5 掉電存儲電路原理圖圖中 R8、R10 是上拉電阻，其作用是減少 AT24C

13、02 的靜態(tài)功耗，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(diào)用存儲程序，將單價信息保存在芯片；當系統(tǒng)重新上電的時候，自動調(diào)用讀存儲器程序，將存儲器的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。 . . . 6 / 204.64.6 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器模塊模塊圖2-6 脈沖發(fā)生器模塊NE555定時器具有定時精度高、工作速度快、可靠性好、電源電壓圍寬（3-18V）、輸出電流大（可高達200mA）等優(yōu)點，可組成各種波形的脈沖振蕩電路、定時延時電路、是一種電路結構簡單

14、、使用方便靈活、用途廣泛的多功能中規(guī)模集成電路。只需在外部配接適當?shù)淖枞菰?，便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等多種應用電路，在這個電路中是多諧振蕩器，它電路簡單、性能穩(wěn)定，波形標準。4.74.7 時鐘時鐘模塊模塊圖 2-7 時鐘模塊 DS1302功能含有一個實時時鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM 通過簡單的串行接口與單片機 . . . 7 / 20進行通信實時時鐘/日歷電路提供秒分時日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信僅需用到三個口線1 RES 復位

15、2 I/O 數(shù)據(jù)線3 SCLK串行時鐘時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31 個字節(jié)的字符組方式通信DS1302 工作時功耗很低保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1Mw。特性：1、實時時鐘具有能計算2100 年之前的秒分時日日期星期月年的能力還有閏年調(diào)整的能力；2、31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM；3、串行I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少；4、寬圍工作電壓2.0 5.5V；5、工作電流2.0V 時,小于300nA;6、讀/寫時鐘或RAM 數(shù)據(jù)時有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式；7、8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝根據(jù)表面裝配；8、簡單3 線接口；9、與TTL 兼容Vcc=5V

16、；10、可選工業(yè)級溫度圍-40 +85；11、與DS1202 兼容；12、在DS1202 基礎上增加的特性；13、對Vcc1 有可選的涓流充電能力，雙電源管用于主電源和備份，電源供應備份，電源管腳可由電池或大容量電容輸入。DS1302 的管腳排列與描述如下圖2-8與表所示圖2-8 管腳配置和管腳功能說明DS1302 部寄存器：CH: 時鐘停止位寄存器2 的第7 位12/24 小時標志CH=0 振蕩器工作允許bit7=1,12 小時模式CH=1 振蕩器停止bit7=0,24 小時模式WP: 寫保護位寄存器2 的第5 位:AM/PM 定義WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭階P=1 下午模式 . . .

17、8 / 20WP=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入AP=0 上午模式TCS: 涓流充電選擇DS: 二極管選擇位TCS=1010 使能涓流充電DS=01 選擇一個二極管TCS=其它禁止涓流充電DS=10 選擇兩個二極管DS=00 或11, 即使TCS=1010, 充電功能也被禁止4.84.8 語音語音模塊模塊圖 2-8 ISD1420 管腳圖和管腳描述ISD1420 系列單片錄放時間 8 至 20 秒，音質(zhì)好。芯片采用 CMOS 技術，含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動與 EEPROM 陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風、喇叭、兩個按鈕、電源與少數(shù)電阻電容。在錄放操結束

18、后，芯片自動進入低功耗節(jié)電模式、功耗僅0.5uA。ISD1420 系列有唯一的錄音控制和邊緣/電平觸發(fā)兩種放音控制。不分段時外圍線路最簡，也可按最小段長為單位任意組合分段，芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的靈活性。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術，每個采樣直接存儲在片單個 EEPROM 單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)各效果，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率從 5.3，6.4 到 8.0KHz，對音質(zhì)僅有輕微影響。片信息可保存 100 年（無需后備電源），EEPROM 單片可反復錄音十萬次。特點：1、使用方便的單片錄放系統(tǒng),外部

19、元件最少；2、重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音；3、放音可由邊沿或電平觸發(fā)；4、無耗電信息存儲,省掉備用電池；5、信息可保存 100 年,可反復錄放 10 萬次；6、無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng)；7、較強的分段選址能力可處理多達 160 段信息；8、具有自動節(jié)電模式；9、錄或放后立即進入維持狀態(tài),僅需 0.5A 電流；10、單一 5 伏電源供電； . . . 9 / 20第三章第三章出租車計價系統(tǒng)出租車計價系統(tǒng)的軟件設計的軟件設計3.13.1 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序流程圖流程圖 . . . 10 / 203.23.2 里程和費率計算程序流程圖里程和費率計算程序流程圖 . . . 11 / 20第四章設

20、計體會與小結第四章設計體會與小結經(jīng)過這次出租車計價器的課程設計,我收益非淺，從中我學到了很多東西.課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，另外，還學會了在網(wǎng)絡上查找有關本設計的各硬件的資源，其中包括：AT89S51 單片機與其引腳說明，為本次課程設計提供了一定的資料。在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解

21、知識，所以在這里非常感幫助我的同學。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。經(jīng)過這次的課程設計，也為我們以后畢業(yè)設計的制作奠定了一定的基礎。參考文獻參考文獻1 苗生、宗預. 單片機測控系統(tǒng)設計. 中國物質(zhì)，2006 年2 歐偉明、何靜.單片機原理與應用系統(tǒng)設計.電子工業(yè)，2009 年 . . . 12 / 20附附 錄錄一一源程序源程序#include /頭文件#inc

22、lude typedef unsigned char uchar; /定義一個無符號的字符型的簡寫code uchar tab=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; bit flag=0; /定義標量初值為零float y; /定義 一個浮點型的全局常量 float y1;float count_price=0; /定義 一個浮點型的全局變量 int a; /定義兩個無符號的全局變量float s; /定義 一個浮點型的全局變量#define time_num 100 /宏定義時間為 100ussbit CLK

23、=P35; /DS1302 的時鐘控制線 sbit DAT=P36; /DS1302 的數(shù)據(jù)線sbit RST=P37; /DS1302 的復位信號#define delay_time 60 /宏定義時間為 60ussbit SCL=P36; /24c02 的時鐘控制線 sbit SDA=P37; /24c02 的數(shù)據(jù)線sbit s2=P21; /時間設置開關sbit s1=P33; /日期設置開關sbit s3=P22; /數(shù)據(jù)加/日期時間顯示方式設置sbit s4=P23; /*void EX_INT0(void) interrupt 0 /外部中斷 0 函數(shù) static uchar num; uchar mybyte; Write_One_Byte(0 x20,0 xb0); /設定單價存入緩沖器_nop_();_nop_(); mybyte=Read_One_Byte(0 x20); /上電保護 num+; /一個