【正文】 ........................................................................................... 19 致謝 ................................................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 22 附 系統(tǒng)原理圖 .............................................................................................................. 23 附 proteus仿真圖 ........................................................................................................ 24 附 系統(tǒng)的源程序 ........................................................................................................... 25 1 第一章 出租車計價器 選題背景和意義 近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)正以十分驚人的速度發(fā)展，市民的消費(fèi)水平也原來越高，城市的交通也越來越發(fā)達(dá)，出租車計價器由于體積小，精確計算出租車行駛里程，穩(wěn)定性高，以及便于安裝等特點(diǎn)，出租車計價器被廣泛用于出租車行業(yè)。雖然現(xiàn)在人們的生活質(zhì)量得到很大改善，越來越多的家庭擁有自己的汽車，但是近些 年來一些大城市為了治理交通擁堵實(shí)行汽車限號?？梢姵鲎廛囆袠I(yè)在運(yùn)送乘客上班緩解交通擁堵有著重要意義。 21 世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，以前普通的面包車或者是一些低端出租車已經(jīng)不能滿足乘客對出租車的要求，所以導(dǎo)致出租車的頻繁更換。搭乘出租汽車出行成為人們上班、旅游不可缺少的交通工具，已經(jīng)成為中國城市公共交通不可缺少的部分和現(xiàn)代化城市市民出行必用的基礎(chǔ)設(shè)施。出租汽車服務(wù)行業(yè)和出租汽車計價器緊密相關(guān)，因為出租汽車必須安裝出租汽車計價器才能投入營運(yùn)。一般的出租車計算里程是按照乘客坐上出租車，司機(jī)啟動汽車開始計費(fèi)。 出租車計價器利用傳感器測量汽車行駛距離，根據(jù)汽車行駛距離進(jìn)行計價，并能將行駛距離換算成金額在出租車計價顯示屏幕上顯示車費(fèi)。出租車計價器的出現(xiàn)讓乘客和司機(jī)得到互相信任，如果按老久的計費(fèi)手段直接估算距離，容易使乘客和司機(jī)間出現(xiàn)不可調(diào)和的矛盾，如果兩個不同的出租車計價器行駛相同的路程出現(xiàn)計費(fèi)金額相差較大，就會讓乘客對出租車計價行業(yè)的準(zhǔn)確性和公平性產(chǎn)生懷疑，所以設(shè)計的出租車計費(fèi)系統(tǒng)一定要準(zhǔn)備測量出行駛距離做到公平公正。我國法律和質(zhì)量監(jiān)察部門也對出租車計價器制定了一系列嚴(yán)格的規(guī)定，也加大了對出租車計價行業(yè)的管理和規(guī)范 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 我國在八十年代初北京，上海發(fā)展出了出租車這一新興行業(yè)，改革開放以后，我國人民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民的生活質(zhì)量煥然一新。如今越來越多的市民開始選擇出租車作為出行工具，隨意城市公共交通的建設(shè)離不開出租車。臺灣的出租車計價器行業(yè)發(fā)達(dá)，生產(chǎn)計價器功能多，計價準(zhǔn)確，生產(chǎn)了全球 90%的計價器。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。 2 重慶市起重機(jī)廠生產(chǎn)研制出了我國第一臺計價器的公司，采用了落后的機(jī)械齒輪記 算里程，而且不能把里程換算成價格，只能單一的計算里程。 第一代計價器只能計算里程，經(jīng)過人們改進(jìn)產(chǎn)生了計算器和機(jī)械計算里程相結(jié)合的第二代計價器。它不僅可以完成計算路程而且還可以計算價格。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)展出了大規(guī)模半導(dǎo)體集成板塊的第三代計價器。它的性能在不斷提高，又有各種各樣的功能。單片機(jī)應(yīng)用在出租車計價行業(yè)具有劃時代意義，它不僅可以用傳感器精確的計算出行駛路程，并且根據(jù)寫入的程序?qū)嵭芯_的價格顯示，還可以根據(jù)白天黑夜實(shí)現(xiàn)不同時段不同價格。 第 2 章 出租車計價器 出租車計費(fèi)系統(tǒng)的編寫，利用到單片 機(jī)不同引腳的多種功能，實(shí)現(xiàn)對出租車行駛里程的計費(fèi)功能以及白天和夜晚不同價格調(diào)整、計價器液晶屏顯示時間功能等等。出租車計價器具有計費(fèi)精確可靠、方便乘客看到行駛里程以及費(fèi)用、價格低廉、方便安裝等特點(diǎn)。 設(shè)計任務(wù)要求 設(shè)計任務(wù) 把編寫的出租車計價系統(tǒng)的程序燒錄到 STC89C52單片機(jī)里，通過對里程和時間的計算，完成對數(shù)值進(jìn)行處理和顯示。可以按鍵設(shè)置價位以適應(yīng)不同的城市，可以切換白天和黑夜模式，滿足出租車的日常計費(fèi)。 設(shè)計要求 （ 1）無乘客時候可以顯示時間，這樣方便實(shí)用。 （ 2）能顯 示里程，單位為公里，最后一位為小數(shù)位。 （ 3）能顯示乘車時間，可以按照里程或時間自行選擇收費(fèi)。 （ 4）能顯示金額數(shù)，單位為元，最后一位為小數(shù)位。 （ 5）起步公里數(shù)為 3公里，價格可以自行根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)定設(shè)置，若實(shí)際距離大于起步公里，按超出公里累加計算價格。 （ 6）按清零鍵，計價器可清除計價。 （ 7）可以切換白天或黑夜，而且價格分開來設(shè)定。 3 （ 8）時間可以掉電計時，設(shè)置的價格也可以存儲。 設(shè)計的主要功能 利用 DS1302時鐘芯片 具有保存掉電前存儲數(shù)據(jù)的功能和單片機(jī)各引腳功能實(shí)現(xiàn)對整個電路系統(tǒng)的控制。該設(shè) 計用 LCD1602液晶顯示 器作為顯示模塊， 24c02芯片 具有記錄 掉電存儲 設(shè)置的計費(fèi) 數(shù)據(jù) ，即使掉電也不會丟失設(shè)置的費(fèi)用， 3v直流電機(jī)模擬發(fā)動機(jī)工作 ，使整個設(shè)計更加逼真， 當(dāng)無乘客時液晶可以顯示時間（年月日時分秒），時間可以按鍵設(shè)置，此時電機(jī)不工作；當(dāng)有乘客時電機(jī)工作，可以通過按鍵開始計費(fèi)系統(tǒng)工作，有清零鍵，收費(fèi)可以修改（包括起價費(fèi)、超過起價費(fèi)每公里或分鐘收費(fèi)、白天和夜晚收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)），可以切換白天和夜晚收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，可以 實(shí)現(xiàn) 按照分鐘或公里收費(fèi) 的切換。 方案的確定 我們學(xué)習(xí)過數(shù)字電子技術(shù)中的 555計時器，使用 555定時器芯片形成的多諧振蕩器，或者利用晶振周作為時鐘脈沖信號，芯片對脈沖的計數(shù)和分頻，最終，用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼的譯碼電路，譯碼數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)碼管顯示。 從我們學(xué)習(xí)單片機(jī)以后，發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路的設(shè)計已經(jīng)不可靠，不能適應(yīng)更加繁瑣的設(shè)計，所以我采用單片機(jī)技術(shù)，通過單片機(jī)作為主控器，使用 1602字符液晶充當(dāng)顯示模塊，并使用內(nèi)部晶振作為時鐘脈沖，與人們需求相符合，性價比較高。設(shè)計添加了AT24c02芯片，利用 I2C可以對設(shè)置的價錢參數(shù)進(jìn)行掉電保存。 本設(shè)計是由軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩部分組成的。軟件設(shè)計要用 KEIL進(jìn)行程序的編寫、用 PROTEUS軟件進(jìn)行仿真和用 PROTEL 99 SE進(jìn)行原理圖的繪制。硬件設(shè)計要設(shè)計電路、硬件仿真和制作電路板。 單片機(jī)的選擇 方案 1： 52單片機(jī) 單片機(jī)軟件編程運(yùn)算功能強(qiáng)，使用 C語言編寫程序靈活、自由度大，使用軟件編寫程序模擬單片機(jī)算法和邏輯控制。單片機(jī)具有低功耗、體積微小、技術(shù)已經(jīng)趨于成熟和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域中。而且具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 方案 2：凌陽單片機(jī) 凌陽系列單片機(jī)能夠完成各種繁瑣的邏輯功能，模塊體積大，具有較高密度，該系列單片機(jī)將所用器件集 成在一個芯片上，減少了芯片體積，提高了模塊的穩(wěn)定性。 4 凌陽系列單片機(jī)由于上述優(yōu)點(diǎn)大大增加了系統(tǒng)的處理程序的速度，適宜作為大規(guī)模集成系統(tǒng)的控制中樞。 MCS51單片機(jī)價格便宜，而凌陽單片機(jī)價格比較昂貴。出租車計價器占用存儲空間較小，也不要求很高的處理速度，從成本低廉和節(jié)省資源的角度考慮，本設(shè)計選用MCS51單片機(jī)作為出租車計價器的芯片。 計時模塊的選擇 方案 1：選用 DS1302為出租車計價器的計時時鐘芯片 該芯片是一個采用串行電路，并且與單片機(jī)接口比較方便，但是需要額外配備電源和 ，由于焊接的水平和晶振好壞等緣由，會導(dǎo)致計時時鐘芯片的精確度變低。 方案 2：選用 DS12C887為出租車計價器的計時時鐘芯片 DS12C887芯片與單片機(jī)進(jìn)行 8位并口通訊，信息傳遞速度較快。內(nèi)部裝有鋰電池和晶振，特殊原因引起外部掉電后，它內(nèi)部保存的時間信息仍能夠保持 10年左右，由于電路被裝在芯片內(nèi)部，所以有較強(qiáng)的抗外部干擾能力并且具有高度的精確性。由于DS12C887芯片有許多功能，并且具有設(shè)置鬧鐘的內(nèi)部寄存器，用于產(chǎn)生鬧鐘的中斷。 綜合考慮，雖然 DS1302電路需要的外圍電路復(fù)雜，但是性價比比較高， 而且常用且穩(wěn)定，所以選擇方案 1。 顯示模塊的選擇 方案 1：采用 LED顯示器 LED顯示器由發(fā)光二極管數(shù)碼管組成，它的顯示方式分為靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示。雖然 LED顯示器具有耗電量低，使用壽命長，顯示亮度高等優(yōu)點(diǎn)，但是液晶顯示成本昂貴。 方案 2：采用液晶字符顯示器 LCD是一種不發(fā)光的被動顯示器，專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等。雖然它可以專門用于顯示字母、數(shù)字、低功耗、操作容易，但是他的確定也非常明顯，那就是它的工作溫度范圍太小，不適宜用在工業(yè)環(huán)境中（不過此次實(shí)驗是在常溫中進(jìn)行不影響使用）。但從單片機(jī) 資源的角度考慮，本設(shè)計選擇了方案 2，數(shù)碼管雖然也可以實(shí)現(xiàn)，但是得用很多 IO口，單片機(jī)的 IO口緊張，想要顯示的全面，功能齊全必須得加鎖存和驅(qū)動電路，而用液晶顯示就不需要復(fù)雜的外圍電路。 5 最終方案的確定 通過反復(fù)實(shí)驗，最后選定了以下方案： (1)選擇 STC89C52芯片作為出租車計價器的主控制器。 (2)選擇 DS1302時鐘芯片作為設(shè)計的計時時鐘芯片。 (3)選用 LCD1602作為出租車計價器的顯示器。 第 3 章 硬件電路設(shè)計 本次出租車計價器設(shè)計可以分為六個模塊，主控模塊、計時模塊、存儲模塊、顯示模塊、按鍵模 塊和電機(jī)驅(qū)動模塊。 設(shè)計框圖如下 : 單片機(jī) 圖 1 系統(tǒng)的總體框圖 STC89C52 單片機(jī) 世界上第一臺 TMS100單片機(jī)產(chǎn)自于美國，從剛開始的應(yīng)用單一、內(nèi)存小、體積大等諸多不便，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成集成度高、體積小、內(nèi)存大等優(yōu)點(diǎn)。由于 21世紀(jì)科技的迅速發(fā)展，各種單片機(jī)的開始升級換代來滿足人們對各種復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下的要求，高質(zhì)量、內(nèi)存大、工作穩(wěn)定性高的單片機(jī)芯片已經(jīng)成為各個行業(yè)的主流。所以單片機(jī)已經(jīng)作為一門獨(dú)立的計算機(jī)技術(shù)用于教學(xué)。 單片機(jī) 時鐘信號 LCD 液晶顯示 復(fù)位電路 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 電機(jī)驅(qū)動 6 如今單片機(jī)已經(jīng)誕生了 30多年，起初的單片機(jī)由于體積大 、內(nèi)存小、不穩(wěn)定等因素沒有被廣泛使用。但是 8位單片機(jī)的問世具有劃時代的意義， 8位單片機(jī)的發(fā)展可以分為四個階段。 單片機(jī)的研發(fā)探索階段。 20世紀(jì) 70年代 Intel公司 首先研發(fā)了 MCS系列單片機(jī)并準(zhǔn)備把它用于工業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)過在工業(yè)領(lǐng)域的反復(fù)試驗取得了不錯的效果。 單片機(jī)的不斷改進(jìn)完善。 經(jīng)過 Intel公司 的不斷努力探索和研發(fā)，在 MCS早期系列單片機(jī)出現(xiàn)故障的地方進(jìn)行不斷進(jìn)。終于在 20世紀(jì)末期研制出了軟硬件具有豐富資源的 MCS51單片機(jī)。它和早期的單片機(jī)想把具有兩大優(yōu)點(diǎn)，一是增強(qiáng)了芯片的功能，早期的指令已經(jīng)不 斷完善，并且增加許多方便快捷的控制指令，另一個是完善了外部總線并且為 51單片機(jī)設(shè)置了具有劃時代意義的 8位單片機(jī)總線結(jié)構(gòu)。 8位單片機(jī)的迅速發(fā)展。 在此時期 8位單片機(jī)迅速發(fā)展，更多的廠商加入到它的生產(chǎn)和研發(fā)中，并且在 8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了 16位單片機(jī)。期間人們已經(jīng)漸漸把單片機(jī)用于程序運(yùn)行監(jiān)測、 A/D準(zhǔn)換中，單片機(jī)逐漸向微控器方向發(fā)展。 微控器的全面發(fā)展時代。 隨著出現(xiàn)了快速、能大范圍尋址、 16位與 32位運(yùn)算強(qiáng)的單片機(jī)。單片機(jī)被廣泛用于各種領(lǐng)域之中、發(fā)展出了更多的功能。 由于單片機(jī)把 CPU、中斷系統(tǒng)集成在電路 芯片上，所以它的芯片具有體積小、價格便宜、穩(wěn)定性較高、用軟件開發(fā)簡便等特點(diǎn)。由于以上特點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域和電子技術(shù)中單片機(jī)被廣泛應(yīng)用，特別在智能儀表的使用中單片機(jī)的這一優(yōu)點(diǎn)被顯示出來?，F(xiàn)如今科技發(fā)展迅速，尤其是在控制領(lǐng)域中，不但要考慮單片機(jī)的價格，而且要考慮單片機(jī)連續(xù)運(yùn)行的可靠性和對機(jī)器的靈活控制性。單片機(jī)由于以上優(yōu)點(diǎn)被廣泛引入到儀表和儀器中，例如出租車計價器上，不僅可以用傳感器測出汽車行駛距離，而且可以自動換算出費(fèi)用。它不僅方便乘客了解車輛行駛里程，而且提高了出租車自動計費(fèi)的速度，由于單片機(jī)體積小，所以簡化了出租 車計價器硬件的大小，方便在出租車內(nèi)安裝。 單片機(jī)主要特點(diǎn)： （ 1）有優(yōu)異的性能價格比。 （ 2）由于單片機(jī)具有把不同功能的器件集成在一塊微小的芯片上，所有單片機(jī) 7 體積很小，集成度較高，可靠的穩(wěn)定性。單品機(jī)采用 8位