出租車計價器-畢業(yè)設(shè)計完整版

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計題 目 基于單片機(jī)的出租車計價器 姓 名 歐鵬 學(xué) 號 20097052 系 部 理工系 專業(yè)年級 09級電子信息工程 指導(dǎo)教師 徐麗莎 2013年 10月 30日中南林業(yè)科技大學(xué)涉外學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除設(shè)計中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本設(shè)計的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 二一 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題 目 基

2、于單片機(jī)的出租車計價器 姓 名 歐鵬 學(xué) 號 20097052 系 部 理工系 專業(yè)年級 09級電子信息工程 指導(dǎo)教師 徐麗莎 2013年 10月 30日畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書1本畢業(yè)設(shè)計課題應(yīng)達(dá)到的目的：1. 通過本設(shè)計課題達(dá)到能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能，進(jìn)行分析和解決實際問題的能力。2. 熟悉和掌握基于單片機(jī)的出租車計價器結(jié)構(gòu)和工作原理。完成一個包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整設(shè)計過程，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。2本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、工作要求等）： 1.設(shè)計任務(wù)本設(shè)計以AT89S52 單片機(jī)為中心、通過霍爾傳感器對脈沖的計數(shù)實現(xiàn)對里

3、程和總金額的統(tǒng)計，人機(jī)交互界面輸出采用液晶屏。獨(dú)立按鍵進(jìn)行復(fù)位、清零、白天黑夜模式選擇功能的控制，實現(xiàn)基本的計價，掉電時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，而且能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)節(jié)單價，進(jìn)行里程、單價、總車價相關(guān)信息的顯示。2.設(shè)計要求：1.計價器以km為單位統(tǒng)計里程，以元為單位統(tǒng)計總金額。實時的對里程和總金額進(jìn)行統(tǒng)計。2.計價器白天起步價為6元，2公里后每公里1元，黑夜起步價為7元，2公里后每公里2元，中途等待超過3分鐘，每分鐘1元。3.用液晶屏直接顯示里程、當(dāng)前計費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、需支付總金額數(shù)，顯示清晰直觀；4.系統(tǒng)穩(wěn)定性好，能可靠工作，意外掉電時能夠保存數(shù)據(jù)。 3對本畢業(yè)設(shè)計課題成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計論文

4、、圖表、實物樣品等：1、設(shè)計單元電路。根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行單元電路的設(shè)計，通過理論分析與計算確定所選器件的參數(shù)。2、繪制總體電路圖，完成有關(guān)設(shè)計文件。3、繪制程序流程圖并完成相關(guān)代碼的編寫。4、完成程序調(diào)試和軟硬件仿真。5、完成畢業(yè)論文。 4主要參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1 彭介華編.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京：高高等教育出版社，19972 謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試M.第二版.武漢：華中理工大學(xué)出版社，20003 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)部分M.第四版。北京：高等教育出版社，2000.74夏繼強(qiáng). 單片機(jī)實驗與實踐教程M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2001 5 李廣第 單片機(jī)基礎(chǔ)M.第

5、1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999 6畢滿清主編.電子技術(shù)試驗與課程設(shè)計M.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社20017.陳偉宏、肖衛(wèi)初、楊明 基于單片機(jī)的多功能出租車計價器的設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2008.8張建華主編.數(shù)字電子技術(shù)M.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20009張毅剛主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社.200310. 邱淑賢.霍爾式汽車車速傳感器檢測系統(tǒng)J. 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2010,31(3).11 王東峰.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例M.電子工業(yè)出版社，2009.12 劉守義.單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)M.西安電子科技大學(xué)出版社，200713 鐘富昭.805

6、1單片機(jī)典型模塊設(shè)計與應(yīng)用M.人民郵電出版社，2007. 14 李平.單片機(jī)入門與開發(fā)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2008 5本畢業(yè)設(shè)計課題工作進(jìn)度計劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2012/10/01-2012/10/162012/10/17-2012/10/282012/10/29-2012/11/052012/11/06-2013/04/152013/04/16-2013/05/162013/05/17-2013/05/271畢業(yè)論文選題，審題；2查閱并整理資料，完成開題報告初稿；3修改開題報告，定稿后按統(tǒng)一表格打印并上交；4根據(jù)自己掌握的知識完成論文初稿，并按中南林涉外學(xué)院畢業(yè)論文格式進(jìn)行排版

7、；5學(xué)生在教師指導(dǎo)下修改、完善畢業(yè)論文（設(shè)計），并將定稿后的論文（設(shè)計）按統(tǒng)一格式打??；6完成論文答辯；所在系（專業(yè)）審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日學(xué)院意見：院領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫1500字左右的文獻(xiàn)綜述（包括研究進(jìn)展，選題依據(jù)、目的、意義）文 獻(xiàn) 綜 述1.選題背景和意義出租車行業(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近年來，我國出租車行業(yè)迅猛發(fā)展，出租車已經(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(chǔ)設(shè)施，成為人們工作、生活中

8、不可缺少的交通工具。出租車服務(wù)行業(yè)和出租車計價器緊密相關(guān)，因為出租車必須安裝出租車計價器才能投入營運(yùn)。出租車計價器是一種能根據(jù)乘客乘坐出租車行駛距離和等候時間的多少進(jìn)行計價，并直接顯示車費(fèi)值的計量器具。計價器是出租車的經(jīng)營者和乘坐出租車的消費(fèi)者之間用于公平貿(mào)易結(jié)算的工具，因而計價器計價準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到經(jīng)營者和消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益。依據(jù)國家有關(guān)法律、法規(guī)，出租車計價器是列入國家首批強(qiáng)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(qiáng)化管理的六類重點(diǎn)計量器具之一。出租車計價器是乘客與司機(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，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

9、的計價器無論是對廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，出租車計價器的研究也是十分有應(yīng)用價值的2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀多年來國內(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%為臺灣所生產(chǎn)?，F(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。目前全世界的計價器中有90%為臺灣所生產(chǎn)?，F(xiàn)今我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要是集中在沈陽，北京，上海和廣州等地。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(jī)與機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了半機(jī)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

10、化的計價器。它的功能也在不斷完善。當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)并應(yīng)用于計價器后，現(xiàn)代出租車計價器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(jī)以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進(jìn)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。 3. 國內(nèi)外出租車計價器的發(fā)展趨勢大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產(chǎn)生了新一代計價器，也就是全電子化的計價器。它的功能也在不斷完善.當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)并應(yīng)用于計價器后，現(xiàn)代出租車計價器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(jī)以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進(jìn)了計價器的發(fā)展。隨著單片機(jī)性能不斷提高而價格卻不斷下降，單片機(jī)控制得到

11、更廣泛的應(yīng)用，外圍芯片的不斷發(fā)展，使得計價器的功能更加強(qiáng)大，性能更加穩(wěn)定。隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及對計價器的不斷改進(jìn)和完善，便產(chǎn)生了諸多的附加功能。例如：(1)LCD顯示功能，液晶屏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(yùn)數(shù)據(jù)，使乘客一目了然；(2)永久時鐘功能，在非營運(yùn)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(yùn)數(shù)據(jù)，便于查詢。新型數(shù)據(jù)存儲器的應(yīng)用使得計價器的營運(yùn)數(shù)據(jù)在掉電情況下還可以保存10年 4.參考文獻(xiàn)1. 吳承琦，孫培生. 出租汽車計價器發(fā)展歷程回顧、感悟及展望R.北京.中國計量 2008年03期2. 百度百科 3.秦浩華 具有區(qū)域識別

12、功能出租車計價器車載定位模塊的研制J.遼寧技術(shù)工程學(xué)院工學(xué)報，2005. 4.楊書華、郭新華 出租車計價器加密傳感器的設(shè)計J.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004. 5.陳偉宏、肖衛(wèi)初、邱飚 基于PROTEUS的多功能出租車計價器設(shè)計J.重慶工學(xué)院學(xué)報，2009.6.陳偉宏、肖衛(wèi)初、楊明 基于單片機(jī)的多功能出租車計價器的設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2008.7.楊世品、陳林 基于PROTEUS的單片機(jī)出租車計價器的設(shè)計J.微計算機(jī)信息期刊，2007.8. 邱淑賢.霍爾式汽車車速傳感器檢測系統(tǒng)J. 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2010,31(3).9. 楊君 聶澤東. 基于單片機(jī)的小票打印系統(tǒng)J. 電子

13、工程師 2005,31(7).10. 徐瑩 鄒德君. 車速傳感器采集信號處理電路的設(shè)計J. 遼寧省交通高科學(xué)校學(xué)報, 2007,9(3).11. 孫培生 等編著. 出租汽車計價器M.北京. 中國計量出版.12. 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 高等教育出版社,2006.5. 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告2本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 出租車計價器計費(fèi)是否準(zhǔn)確是乘客最關(guān)心的問題,而計價器營運(yùn)數(shù)據(jù)的管理是否方便是出租車司機(jī)最關(guān)注的。因此怎樣設(shè)計出一種既能準(zhǔn)確計價又能方便司機(jī)的計價器尤為重要。由于數(shù)字電路設(shè)計的計價器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)

14、試，對于模式的切換需要用到機(jī)械開關(guān)，機(jī)械開關(guān)時間久了會造成接觸不良，功能不易實現(xiàn)。而單片機(jī)有較大的活動空間，利用單片機(jī)豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，不但能實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調(diào)節(jié)、時鐘顯示功能，而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級。采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計，相對來說功能強(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崿F(xiàn)設(shè)計要求。因此, 本課題擬用單片機(jī)AT89S52為核心設(shè)計一款多功能出租車計價器,該計價器能實現(xiàn)按時間和里程綜合計算車價，能顯示時間、里程、單價、總車價等相關(guān)信息顯示。設(shè)計方案:1.硬件部分出租車計價器的硬件電路由鍵盤控制電路、傳感器數(shù)據(jù)采集電路

15、、存儲電路，顯示電路幾個部分構(gòu)成，如圖1。按鍵控制 89S52單片機(jī)復(fù)位電路掉電保護(hù)電路數(shù)據(jù)采集顯示模塊顯示總里程和總金額圖1.硬件框圖各電路主要任務(wù)：1 鍵盤控制電路：單價、里程和金額、里程的分屏顯示控制等。 2 傳感器數(shù)據(jù)采集電路：利用霍爾傳感器獲得車輪轉(zhuǎn)動即路程計量信號，送入單片機(jī)，供里程計算。3 存儲電路：電源斷開時，存儲當(dāng)前里程，單價，總費(fèi)用信息。4 顯示電路：顯示單價、路程、金額。2. 軟件部分：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。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價格寄存器

16、，并對它們進(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、清除、計程和計價等不同的操作啟動計價，將根據(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)。若已超過，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(dāng)前的累計價格，并將結(jié)果存于價格寄存器中，然后將當(dāng)前累計價格送顯示電路顯示出來。當(dāng)?shù)竭_(dá)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(dāng)前所應(yīng)該付的金額和對應(yīng)的單價。設(shè)計中要解決的主要問題和措施 本設(shè)計中要解決的主要問題在于車速信號的采集，設(shè)計中采用的是霍爾傳感器A44E，這個傳感器屬于開關(guān)型霍爾傳感器件，其工作電壓乏味比較寬，符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直

17、接接到單片機(jī)的I/O端口上，最高檢測頻率可以達(dá)到1MHZ，就可以解決了車速信號采集的問題。 3、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系（專業(yè)）審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計題 目 基于單片機(jī)的出租車計價器 姓 名 歐 鵬 學(xué) 號 20097052 系 部 理工系 專業(yè)年級 09級電子信息工程二班 指導(dǎo)教師 徐麗莎 2013年 5 月 25 日摘 要隨著城市改革開放的進(jìn)一步深化，出租車行業(yè)迅速發(fā)展，出租車計價器的市場需求量也大大增加，計價器作為出租車的一個重要組成部分，計價器的普及必將大勢所趨，預(yù)計未來計價器市場將很有發(fā)展前景。與此同時計價器作為出租汽車的經(jīng)營者和乘坐出

18、租汽車的消費(fèi)者之間用于公平貿(mào)易結(jié)算的工具，計價器計價準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到經(jīng)營者和消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益。因此怎樣設(shè)計出一種既能準(zhǔn)確計價又能方便司機(jī)的計價器尤為重要。本課題是出租車計價器系統(tǒng)的設(shè)計。以出租車計價器的實用性和節(jié)約成本為起點(diǎn)出發(fā)，以AT89S52 單片機(jī)為中心、通過霍爾傳感器對脈沖的計數(shù)實現(xiàn)對里程和總金額的統(tǒng)計，人機(jī)交互界面輸出采用LCD1602液晶屏。獨(dú)立按鍵進(jìn)行復(fù)位、清零、白天黑夜模式選擇功能的控制，本電路設(shè)計的計價器不但能實現(xiàn)基本的計價，掉電時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，而且還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)節(jié)單價，進(jìn)行里程、單價、總車價相關(guān)信息的顯示。關(guān)鍵詞:出租車計價器 AT89S52 霍爾傳感

19、器 軟硬件設(shè)計Title Microcontroller-based taxi meter Abstract:With the further deepening of reform and opening up of the city, the taxi industry rapid development, the taximeter market demand also increased significantly, as an important part of the taxi meter, the meters popularity is bound to the trend o

20、f the times, it is expected that the future meterthe market is promising. At the same time the meter as taxi operators and taxi consumer tools for fair trade settlement, the accuracy of the meter denominated, directly related to the economic interests of operators and consumers. Therefore, how to de

21、sign a both accurate pricing but also convenient for the drivers meter is particularly important.The issue is the design of the taxi meter system. Taxi meter practicality and cost savings as the starting point, AT89S52 microcontroller as pulse count on the mileage and the total amount of statistics,

22、 interactive interface output LCD1602 LCD. Independent button reset, clear, day and night control mode selection function, the meter circuit design not only to achieve the basic pricing, but also according to the day and night, half-way wait to adjust the unit price, mileage, price, gross vehicle pr

23、ice-related information.Keywords: taxi meter AT89S52 Hall sensor hardware and software designed目 錄1 引言 12 出租車計價器的方案論證22.1 出租車計價器的基本功能22.2 出租車計價器的主要設(shè)計參數(shù)22.3 方案論證與比較33 系統(tǒng)硬件設(shè)計43.2 單片機(jī)的介紹43.3 硬件電路組成73.3.1 復(fù)位電路83.3.2 晶振震蕩電路93.3.3 數(shù)據(jù)采集模塊介紹93.3.4 掉電存儲模塊介紹 103.3.5 按鍵模塊介紹 114.系統(tǒng)軟件設(shè)計 134.1主程序模塊 134.2 中斷程序流程圖

24、135.系統(tǒng)調(diào)試 165.1 軟件測試 185.1.1編程工具C51語言 .185.1.2 單片機(jī)仿真軟件在線調(diào)試PROTEUS 185.2 硬件調(diào)試 19結(jié) 論 20致 謝 21參 考 文 獻(xiàn)22附 錄23 1 引言隨著生活水平的提高，人們已不再滿足于衣食住的享受，出行的舒適已受到越來越多人的關(guān)注。于是，出租車行業(yè)以快捷便利的服務(wù)給人們帶來了出行的享受。但是，一直以來存在著的買賣糾紛困擾著行業(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價器。用更加精良的計價器來為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。 我國在70年代開始出現(xiàn)出租車，但那時的計費(fèi)系統(tǒng)大都是國外進(jìn)口不但不夠準(zhǔn)確，價格還十分昂貴

25、。隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢頭已十分突出，國內(nèi)各機(jī)械廠家紛紛推出國產(chǎn)計價器。出租車計價器的功能從剛開始的只顯示路程，到能夠自主計費(fèi)，以及現(xiàn)在的能夠打發(fā)票和語音提示、按時間自主變動單價等功能。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，象征著一個城市的文明程度。 鑒于目前有關(guān)出租車計費(fèi)又出臺了新的政策，在原有政策基礎(chǔ)上新增了等待費(fèi)用，為了與時俱進(jìn)，設(shè)計一個計費(fèi)功能較全面的系統(tǒng)也已是迫在眉睫。 凡乘過出租車的人都知道，只要汽車開動，隨著行駛里程的增加，就會看到汽車前面的計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到某一值時計費(fèi)數(shù)字顯示開始從起步價增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那

26、里等候時，系統(tǒng)會自動根據(jù)時間進(jìn)行計時，每等候一定時間，計費(fèi)顯示就增加一個該收的等候費(fèi)用。汽車?yán)^續(xù)行駛時，停止計算等候費(fèi)，繼續(xù)增加里程計費(fèi)。到達(dá)目的地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。 汽車計價器是乘客與司機(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。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機(jī)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應(yīng)用價值的。 2 出租車計價器的方案論證2.1 出租車計價器的基本功能本課題所設(shè)計的出租車計價器的主要功能有：數(shù)據(jù)的復(fù)位、白天/晚上轉(zhuǎn)換、計時計價、路程和總金額的統(tǒng)計，掉電數(shù)據(jù)儲存。當(dāng)按下按鍵后，啟動計價器

27、，開始采集脈沖信號，然后傳送到單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理，計算出行駛路程以及總金額，將計算結(jié)果通過液晶顯示屏顯示，本電路設(shè)計的計價器不但能實現(xiàn)基本的計價，還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)節(jié)單價，并且在計價器掉電后能將數(shù)據(jù)存儲，不影響后續(xù)計費(fèi)功能。2.2 出租車計價器的主要設(shè)計參數(shù)本課題對出租車計價器的設(shè)計要求如下：設(shè)計一個出租車自動計價器，計價包括起步價、行車?yán)锍逃嬞M(fèi)、等待時間計費(fèi)三部分，用1602液晶顯示總金額，運(yùn)行時間，最大值為999元，起步價為6元，等待時間單價為超過等待時間30秒后每分鐘1元，用液晶顯示總里程、等待時間和總金額。1、計費(fèi)功能費(fèi)用的計算是按行駛里程收費(fèi)。設(shè)白天起步價為6元，晚

28、上起步價為7元。等待時間超過30秒后按1元/min計費(fèi)，未超過30秒時清零等待時間。2、顯示功能（1）顯示單價:用兩位數(shù)字顯示，顯示方式“XX”，單位為1元/km.（2）顯示行駛里程：用兩位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX”,單位為km。計程范圍0-99km，里程精確到1km。（3）顯示總費(fèi)用：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX”,單位為元。計價范圍0-999元，精確到1元。2.3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，計數(shù)芯片對脈沖的計數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示。方案二：用FPG

29、A（可編程門陣列）實現(xiàn)：利用硬件描述語言編程，仿真調(diào)試后下載到可編程期間上（CPLD）上實現(xiàn)?？梢詫τ嫵誊囌麄€過程進(jìn)行判斷、處理。整個過程完全實現(xiàn)了自動化和智能化。 方案三：采用單片機(jī)控制。以單片機(jī)為核心,設(shè)計上采用89S52單片機(jī)為主控器，利用單片機(jī)豐富的IO端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格選擇功能。不但能實現(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系統(tǒng)進(jìn)行升級。通過各個方案的比較，我們知道采用數(shù)字電路設(shè)計的計價器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，并且難調(diào)試，而采用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計，相對來說功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋?/p>

30、易的實現(xiàn)設(shè)計要求，且靈活性強(qiáng)，有較大的活動空間，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能，方便對系統(tǒng)進(jìn)行升級和功能擴(kuò)展。所以我們采用第三方案，用AT89S52單片機(jī)實現(xiàn)出租車計價的功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1下：按鍵控制 89S52單片機(jī)復(fù)位電路掉電保護(hù)電路數(shù)據(jù)采集顯示模塊顯示總里程和總金額圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 硬件設(shè)計說明單片機(jī)是單片微型計算機(jī)的簡稱，單片機(jī)以其卓越的性能，得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。在這次設(shè)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(fù)用；P2口為8位準(zhǔn)雙向口,與地址總線高八位復(fù)用；P0口和P2口都有一定的驅(qū)動

31、能力,P0口的驅(qū)動能力較強(qiáng)。 在數(shù)據(jù)采集部分本系統(tǒng)采用霍爾傳感器A3144，在數(shù)據(jù)顯示部分本系統(tǒng)采用的是LCD1602這款液晶屏，由于采用LCD液晶屏顯示器功能強(qiáng)大，可顯示各種字體的數(shù)字、漢字、圖像，還可以自定義顯示內(nèi)容，時尚美觀，而且液晶的功耗和LED比起來要小的多。我們還設(shè)計了控制按鍵，能夠很好的對出租車計價器控制,如啟動/停止按鍵，清零按鍵，白天黑夜模式選擇等。3.2 單片機(jī)的介紹AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序

32、存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S52基本特性：8 位的 CPU， 片內(nèi)有振蕩器和時鐘電路,工作頻率為024MHz片內(nèi)有 256字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器 RAM片內(nèi)有 8K字節(jié) 程序存儲器 ROM4個8位 的并行I/O口（P0、P1、P2、P3）1個 全雙工串行通訊口3個16位 定時器/計數(shù)器（T0、T1、T2）可處理 6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級AT89S52的引腳如圖所示3.1: 圖3.1 AT89S52的引腳結(jié)構(gòu) 圖3.2 AT89S52封裝圖 AT89S52各引腳

33、功能說明：P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，

34、將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電

35、阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以

36、作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時/計數(shù)器0)P3.5 T1(定時/計數(shù)器1)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳

37、出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PS

38、EN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反

39、相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.3 硬件電路組成本系統(tǒng)硬件電路組成主要包括：復(fù)位電路、晶振震蕩電路、顯示模塊，掉電存儲電路，按鍵電路。整體硬件原理圖如圖3.3所示圖3.3 硬件電路原理圖3.3.1 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。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位（如圖3.4）。按鍵復(fù)位電路原理：在單片機(jī)啟動后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RESET處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放

40、之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RESET引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位。圖3.4 按鍵復(fù)位電路3.3.2 晶振震蕩電路單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳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（電容一般取30pF）。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，此時得到的信號是機(jī)器周期信號。晶振電路如圖3.5所示：圖 3.

41、5 晶振震蕩電路3.3.3 數(shù)據(jù)采集模塊介紹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，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計算,送給顯示單元的。其原理如圖3.6所示。 圖3.6傳感器測距原理圖 一端接在P3.2口，另一端接地，車輪每轉(zhuǎn)一圈小磁鐵提供一個磁場，通過霍爾傳感器進(jìn)出磁場來回高低電平的變化，就檢測并輸出信號，引起單片機(jī)的中斷，每中斷一次代表汽車輪胎旋轉(zhuǎn)了一圈。本設(shè)計以165/70R14這款輪胎為準(zhǔn)，165代表胎寬，指輪胎的名義寬度就是165mm,就是輪胎與地面接觸的那個面得寬度。/70代表扁平比，指輪胎的扁平比是70% ，扁平比可以間接反映胎壁的名義高度胎壁的名義高度計算式為：名義寬度

42、扁平比。所以該輪胎的胎壁名義高度為：165mm70%=115.5mm。輪胎的外圓半徑為：胎壁高度（115.5mm）輪胎內(nèi)圓半徑(330.2mm/2) ;周長=2*3.14*半徑；所以汽車輪胎轉(zhuǎn)一圈大概行駛1.88米，輪胎旋轉(zhuǎn)圈543轉(zhuǎn)行駛一公里的路程，通過在程序中設(shè)置的里程和金額的信息，就可以在LCD顯示屏上分別顯示總金額和總里程?；魻杺鞲衅骷尚酒苣_圖如圖3.7所示圖3.7 霍爾傳感器集成芯片管腳圖霍爾傳感器集成芯片A44E外部引腳說明：（1） Vcc 外接供電電源輸入端（2） GND外接電源地（3） OUT 數(shù)字信號輸出端3.3.4 掉電存儲單元設(shè)計 當(dāng)計價器因為外界因素的影響而發(fā)生掉電

43、現(xiàn)象時，應(yīng)該把統(tǒng)計得到的里程，總金額，單價等數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，當(dāng)恢復(fù)供電后還能夠繼續(xù)進(jìn)行計價，這就是掉電保護(hù)模塊的作用。可以進(jìn)行存儲的芯片有很多種，在這個設(shè)計中采用了AT24C08這款芯片。 AT24C08是一個2K串行CMOS EPROM，內(nèi)部有1024個8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗，AT24C08還有一個16字節(jié)頁寫緩沖器。當(dāng)遇到意外斷電的情況，通過程序每次都會自動從AT24C08中讀取信息，這樣就達(dá)到了對單價，路程，總費(fèi)用信息的保護(hù)，避免司機(jī)和乘客因為掉電數(shù)據(jù)丟失而造成不必要的價格糾紛。AT24C08管腳圖如圖3-6所示。圖3-6 AT24C08管腳圖AT24C08管腳描述見表3-1。表3-1 AT24C08管腳描述管腳名稱功能A0、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù)/地址SCL串行時鐘WP寫保護(hù)Vcc+1.8V6.0V工作電壓Vss接地所有引腳中只需要將SCL和SDA加到單片機(jī)的數(shù)據(jù)端，其它引腳接地就可以了。3.3.5 顯示模塊