出租車計價器開題報告

1、浙江師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)院職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)應(yīng)用電子技木學(xué)生姓名李進學(xué)號07440134指導(dǎo)教師林祝亮職稱副教授合作導(dǎo)師職稱論文題目基于單片機的出租車計價器的設(shè)計一.選題背景和意義隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，城市的交通日晅完善，出租車計價器的應(yīng)用也越來越廣泛。雖然私家布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(zé)出租軍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、計價準確而且對它的要求也越來越高。近年來，我國出租汽布行業(yè)迅猛發(fā)展，出租汽布已經(jīng)成為我國城市公共交通的重要組成

2、部分和現(xiàn)代化城市必備的基礎(chǔ)設(shè)施，成為人們工作、生活中不可缺少的交通工具。出租汽布服務(wù)行業(yè)和出租汽布計價器緊密相關(guān)，因為出租汽布必須安裝出租汽布計價器才方9投入營運。出租汽布計價器是一種能根據(jù)乘客乘坐汽車行駛跑離和等候時間的多少進行計價，并直接顯示車費值的的器具。計價器是出租汽布的經(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(guān)系到經(jīng)營者和消費者的經(jīng)濟利益。依據(jù)國家有關(guān)法律、法規(guī),出租汽布計價器是列入國家首批強制檢定的工作的器具之一，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«具之一。出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新興行業(yè)，隨著我國國

3、民經(jīng)濟的高速發(fā)展，出租汽布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的功能。目前全世界的計價器中有90勵臺灣所生產(chǎn)。現(xiàn)今我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要是集中在北京，上海，沈陽和廣州等地。在出租車是城市交通的重要組成部分，行業(yè)健康和發(fā)展也獲得越來越多的關(guān)注。汽車計價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(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。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新興行業(yè)，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，出租汽車已成為城市

4、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能。目前全世界的計價器中有90勵臺灣所生產(chǎn)。現(xiàn)今我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要是集中在北京，上海，沈陽和廣州等地。我國的第一家生產(chǎn)計價器企業(yè)是重慶市起重機廠，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(xué)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)了半機械半電子化。此時它在計程的同時還可以完成計價的工作。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.當單片機出現(xiàn)并應(yīng)用于計價器后，現(xiàn)代出租車計價器

5、的模型也就基本具備了，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)展促進了計價器的發(fā)展。出租車計價器在最初使用時具備的主要功能是根據(jù)行駛里程計價，要求精度高，可靠性好。三、研究的內(nèi)容及可行性分析1 .研究的內(nèi)容：計價器顯示的營運金額是營運里程與價格的函數(shù)(等候時間一般折算成一定比例的里程來計算)。出租車計價器通過傳感器與行駛車輛連接。出租汽車的實際里程通過傳感器的脈沖信號在計價器里折算成一定的計價營運里程。針對這一點我們來利用單片機作為控制核心，設(shè)計一款出租車計價器，具有計價顯示、等待時間計價，公里數(shù)顯示，時間顯示等相關(guān)功能。設(shè)計要求：(1)、計價要求：3公里以內(nèi)10元，夜

6、晚三公里以外每公里2.2元，白天三公里以外每公里1.8元；(2)、能夠?qū)崟r顯示公里數(shù)和等待時間；等待時間計價要求為：等待3分鐘以內(nèi)不計價，3分鐘以外每分鐘0.5元；(3)、具備起步和下車的語音提示；2 .可行性分析：本設(shè)計采用AT89C51單片機為主控器，以A44E霍爾傳感器測距，實現(xiàn)對出租車的多功能的計價設(shè)計，并采用掉電存儲單元AT24C0怵實現(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，但同時在不計價的時候還能作為時鐘為司機同志提供方便。四、論文擬解決的關(guān)鍵問題及難點1 .關(guān)鍵問題：1

7、）解決里程檢測電路精度問題；2）解決計價器的掉電存儲能力和顯示的驅(qū)動能力；3）解決多次計價的累加和顯示問題。2 .難點：對數(shù)據(jù)的采集及顯示。五、研究方法與技術(shù)路線本設(shè)計由硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分組成。系統(tǒng)的硬件主要由以下幾個部件組成：單片機AT89S51AT24C02掉電存儲控制、里程計算單元、總金額及單價顯示部件、用口顯示驅(qū)動電路、鍵盤控制部件、語音播報電路等，其方框原理圖如圖1所示。圖1單片機控制方案圖.硬件設(shè)計單片機模塊：AT89C5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。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATME

8、L密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-5指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU口閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL89C5促一種高效微控制器。AT89C205是它的一種精簡版本，AT89C205是美國ATMEL司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8單片機，片內(nèi)含2K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用ATME公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-5指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。因為在的程序中有讀取、計算、顯示等單元，2G節(jié)的ROMT能不夠，因此我們采用AT89C5作為單片機模塊。AT24C0

9、2掉電存儲單元：掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設(shè)定的單價信息。AT24C02是ATMEL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。AT24C02的外圍電路中有R1、R2兩個上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用用口的方式傳送數(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(shè)定一次單價，系統(tǒng)就自動調(diào)用存儲程序，將單價

10、信息保存在芯片內(nèi)；當系統(tǒng)重新上電的時候，自動調(diào)用讀存儲器程序，將存儲器內(nèi)的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。里程計算、計價單元的設(shè)計：里程計算是通過安裝在車輪旁的霍爾傳感器A44EE僉測到的信號,送到單片機,經(jīng)處理計算，送給顯示單元的。其原理如圖2傳感器測距示意圖所示。圖2傳感器測距示意圖由于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IO端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHZA44E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。在輸入端輸

11、入電壓CCV,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HV輸出，該HV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OPB）時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導(dǎo)通，止匕時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rPB）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P3.2口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0（這樣可

12、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)，當計數(shù)達到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：當前單價X公里數(shù)=金額。數(shù)據(jù)顯示單元：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，加上我們另外擴展了時鐘顯示（包含時分秒的顯示），若采用LCD液晶段碼顯示，在距離屏幕1米之外就無法看清數(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LE嗷碼管的分屏顯示，如圖4采用6位LEE&碼管的分屏顯示所示：圖4采用6位LE限碼管的分屏顯示數(shù)據(jù)的分屏的顯示是

13、通過按鍵S1來實現(xiàn)切換的，如圖5S1切換顯示屏所示圖5S1切換顯示屏S1有總金額和單價顯示屏在顯示，當?shù)竭_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如圖7所示。串口顯示驅(qū)動電路從單片機用輸出的信號先送到右邊的移位寄存器(74HC164),由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。移位寄存器74HC164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動，插頭1(headerD接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端，插頭2(heade接電源。電路中的三個整流管D1D3的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。鍵盤控制部件1)S1按鍵的功能在出租車不走的時候，按下S1

14、,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?shù)竭_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。2)S2按鍵的功能在按下S1按鍵之后，若接著按下S冽則進行單價調(diào)整(默認為調(diào)整白天單價)，當接著按下S1時，則進行晚上單價調(diào)整，再次按下S1可進行中途等待單價調(diào)整。當單價調(diào)整結(jié)束后，可以通過按下S2按鍵進行時間調(diào)整，默認為調(diào)整小時，接著按下S1可進行調(diào)整分鐘，分鐘調(diào)整后再接下S1可進行秒調(diào)整。當時間調(diào)整完成后，若接著按下S2M又可進行單價調(diào)整。3)S3按鍵的功能在顯示金額及單價時，若按下S眥則顯示路程和單價，再次按下S3,可返回

15、顯示金額及單價。4)S4按鍵的功能在按下S1按鍵之后，若接著按下S喊鍵，則進行設(shè)定默認晚上單價，并啟動計價器，若沒有按下S4則可設(shè)定,默認單價(白天)，并啟動計價器。當設(shè)定默認晚上單價結(jié)束后，再次接下S喊鍵，則可設(shè)定默認中途等待單價，并啟動計價器。當設(shè)定默認中途等待單價后，若還按一次S4,則返回系統(tǒng)時間的顯示。語音播報電路主要用于向乘客致歡迎詞，以提高服務(wù)質(zhì)量。語音芯片選用ISD4004,該系列工作電壓3V,單片錄放時間48min,音質(zhì)好。芯片采用CM0技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陣列。當乘客上車時，播報內(nèi)容為：乘客您好，歡迎您乘坐本公

16、司出租車。當?shù)竭_目的地時，播報內(nèi)容為：車已到達目的地，請按計價器上顯示的金額付款，謝謝！.軟件設(shè)計系統(tǒng)整體程序流程在主程序模塊中，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。當按下S1時，就啟動計價，將若已超過,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)。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，然后將時間和當前累計價格送顯示電路顯示出來。當?shù)竭_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

17、新進行初始化過程。主程序流程圖如圖8所示。開始初始化數(shù)據(jù)否S1按下?定時中斷服務(wù)程序在定時中斷服務(wù)程序中，每100ms產(chǎn)生一次中斷，當產(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。其程序流程如圖9所示。開始保護現(xiàn)場重置計數(shù)初值數(shù)據(jù)送顯示緩沖單元調(diào)用顯示子程序恢復(fù)現(xiàn)場并中斷返回圖9定時中斷服務(wù)程序里程計數(shù)中斷服務(wù)程序每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當里程計數(shù)器對里程脈沖計滿1000次時，使微機進入里程計數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中，需要完成當前行駛里程數(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。中途等待中斷服務(wù)程序當在計數(shù)狀

18、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，每當計時到達3分鐘，就對當前金額加上中途等待的單價，以后每3分鐘都自動加上中途等待的單價。當中途等待結(jié)束的時候，也就自動切換到正常的計價。顯示子程序服務(wù)程序由于是分屏顯示數(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、金額單價顯示子程序、路程單價顯示子程序、單價調(diào)節(jié)子程序。鍵盤服務(wù)程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當沒有按鍵按下的時候，單片機循環(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。六、論文的進度安排2010.072010.072010.092010.09.262010.102011.022011.022011.032011.032011.04七、主要參考文獻下達任務(wù)書完成選題和資料收集，準備開題開題完成硬件設(shè)計和軟件編程進行調(diào)試撰寫論文準備答辯1張友德，趙志