【正文】 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(yīng)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 之久 。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 3— 2出租車計價 測速 系統(tǒng)的 設(shè)計要求與設(shè)計方案 出租車計價測速系統(tǒng) 設(shè)計要求 設(shè)計一個出租車自動計費測速 器，計費包括起步價、行車?yán)锍逃嬞M、等待時間計費等 部分， 并可以 通過電機轉(zhuǎn)動模擬輪胎轉(zhuǎn)動， 用 A44E 霍爾傳感器對 模擬出的輪胎轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計數(shù)，實現(xiàn)對出租車?yán)锍痰臏y量 ，間接的獲得車速 ， 用 1602 液晶 顯示總金額，運行時間，暫停時間 。同時， 在機器不使用時候 顯示系統(tǒng) 時間。 （一）基本要求 不同情況具有不同的 收費標(biāo)準(zhǔn)。 白天 、晚上、途中等待（ 3S 開始收費） 具有數(shù)據(jù)的復(fù)位功能。 IO 口分配的簡易要求。 距離檢測使用霍爾開關(guān) A44E 白天 /晚上收費標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換開關(guān) 數(shù)據(jù)輸出（采用 LCD1602）。 單價輸出 2 位 路程輸出 2 位 總金額輸出 3 位 按鍵。 等待 時鐘調(diào)節(jié) 白天 /晚上轉(zhuǎn)換 （二）發(fā)揮部分 能夠獲得 行駛總路程，間接獲得車速。 能夠顯示當(dāng)前的當(dāng)?shù)貢r間。 能夠?qū)崿F(xiàn)計價功能。 系統(tǒng)主要功能 本課程設(shè)計所設(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、數(shù) 據(jù)輸出、計時計價、單價輸出、路程輸出數(shù)據(jù)信息。輸出采用 1602 液晶顯示屏。本次設(shè)計的計價車速系統(tǒng) 不但能實現(xiàn)基本的計價 和間接計算出車速 ，而且還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)節(jié)單價，同時在不計價的時候還能作為時鐘為司機同志提供方便 。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 4— 方案論證與比較 方案一： 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所示： 時 鐘 信 號等 待 信 號公 里 脈 沖計 費 / 復(fù) 位分 頻 器控 制 器計 費計 時計 程譯 碼 顯 示 圖 1方案一 方案二 ： 計價器的單片機控制方案 。它由以下部件組成： AT89C5總金額及單價顯示部件、鍵盤控制部件，里程計算單元 ,1302 時鐘顯示模塊。 利用單片機豐富的 IO 端口，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。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(jìn)行升級。 如圖 2 所示： 圖 2方案 二 方 案總結(jié)：通過各個方案的比較，本次采用方案二 ，不但控制簡單，而且成本低廉，設(shè)計電路簡單。 AT89S52 鍵盤控制 測速電路 液晶顯示部分 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 5— 3出租車計價系統(tǒng)的硬件設(shè)計 單片機的介紹 在眾多的 51 系列單 片機中，要算 ATMEL 公司的 AT89C5 AT89S52 更實用，因他不但和 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4kB 程序存儲器是 FLASH工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89xx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動成果。 AT89C5 AT89S51 目前的售價比 8031 還低，市場供應(yīng)也很充足 。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS8 位 單片機 ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀 程序存儲器 和 256 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(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令 系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲單元 ， AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 AT89S52 有 40 個引腳，與 MCS—51 系列單片機引腳完全兼容 如圖 3 所示 ： P 1 .0( T 2)1P 1 .1( T 2E X )2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78R E S E T9P 3 .0( R X D )10P 3 .1( T X D )11P 3 .2( I N T 0)12P 3 .3( I N T 1)13P 3 .4( T 0)14P 3 .5( T 1)15P 3 .6( W R )16P 3 .7( R D )17X T A L 218X T A L 119G N D20( A 8 )P 21( A 9 )P 22( A 1 0) P 2 .223( A 1 1) P 2 .324( A 1 2) P 2 .425( A 1 3) P 2 .526( A 1 4) P 2 .627( A 1 5) P 2 .728P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31( A D 7 ) P 0 .732( A D 6 ) P 0 .633( A D 5 ) P 0 .534( A D 4 ) P 0 .435( A D 3 ) P 0 .336( A D 2 ) P 0 .237( A D 1 ) P 0 .138( A D 0 ) P 0 .039V C C408 9C 52 圖 3 AT89S52的引腳結(jié)構(gòu) AT89S52 的引腳功能說明： AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O） 端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 3個 16位可編程定時計數(shù)器， 2個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 6— AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 將 其 通用的微處理器和Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“1” 時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總 線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ） ， Flash 編程和程序校驗期間 ， P1 接收低 8 位地址 。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 Flash 編程或校驗時， P2亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口 。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（ 吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻 。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器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 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(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。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖 （ PROG） 。 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN： 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)AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 7— 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 特殊功能寄存器：在 AT89C52 片內(nèi)存儲器中， 80HFFH 共 128 個單元為特殊功能寄存器 （ SFE） 。 霍爾傳感器簡介 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點，在機車控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。對測 速裝置的要求是分辨能力強、高精度和盡可能短的檢測時間。 霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 按照霍爾器件的功能可將它們分為 : 霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件 。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá) 181。m 級）。取用了各種補償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)－ 55℃ ～ 150℃ 。 按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為 :直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場作為被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、應(yīng)力以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。 霍爾傳感器 A44E 工作原理， 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。在輸入端輸入電壓，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(dāng)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(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點時，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(dāng)施加的磁場達(dá)到釋放點時，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。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 8— 集成開關(guān)型霍爾傳感器原理如圖 4 所示。 圖 4 集成開關(guān) 型霍耳傳感器原理圖 其集成霍耳開關(guān)外形及接線如圖 5 所示。 圖 5 集成霍耳開關(guān)外形及接線 里程計算、計價單元 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，送到單片機，經(jīng)處理計算 ,送給顯示單元的。其原理如圖 6 所示 (見下頁 )。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 9— 圖 6 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（ ～ 18V），其輸出的信號符合 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)到 1MHZ。 我們選擇了 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(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，對脈沖計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到 500 次時，也就是 1 公里，單片機就控制將金額自動的增加。計算公式如下： 3 公里以內(nèi)，金額 =起步價； 3 公里以外，金額 =起步價 +（公里數(shù) 3） *單價。例