【正文】 ............................................................................................... 21 出租車 計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì) 引言 計(jì)價(jià)器 是出租汽車的經(jīng)營者和乘坐出租汽車的消費(fèi)者之間用于公平貿(mào)易結(jié)算的 工 具，因而計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)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)，出租汽車計(jì)價(jià)器是列入國家首批強(qiáng)制檢定的工作計(jì)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(jì)量器具之一。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(jì)價(jià)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(jì)價(jià)器無論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。 我國的第一家生產(chǎn)計(jì)價(jià)器企業(yè)是重慶市起重機(jī)廠，最早的計(jì)價(jià)器全部采用機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)，只能完成簡(jiǎn)單的計(jì)程功能，可以說早期的計(jì)價(jià)器就是一個(gè)里程表。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了第二代計(jì)價(jià)器。它采用了手搖計(jì)算機(jī)與機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械 半電子化。此時(shí)它在計(jì)程的同時(shí)還可以完成計(jì)價(jià)的工作 。大規(guī)模集成電路 發(fā)展又產(chǎn)生了第三代計(jì)價(jià)器，也就是全電子化的計(jì)價(jià)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(jì)價(jià)器后，現(xiàn)代出租車計(jì)價(jià)器的模型也就基本具備了，它可以完成計(jì)程，計(jì)價(jià)，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(jì)價(jià)器的發(fā)展。 在微機(jī)的大家族中。單片機(jī)異軍突起，發(fā)展迅速。依靠一定的硬件基礎(chǔ)，針對(duì)特定的控制目的，實(shí)現(xiàn)一個(gè)靠可靠性，高可行性，高效率的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)和社會(huì)法真的迫切需要。考慮 到 單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)量大，速度快，抗 干擾性強(qiáng)，指令豐富等特點(diǎn)本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器。 一、 出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)題目要求 （一） 設(shè)計(jì)題目 出租車計(jì)價(jià)器 2 （ 二 ） 設(shè)計(jì)要求 利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)出租車自動(dòng)計(jì)費(fèi)器，計(jì)費(fèi)包括起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、用 4 個(gè)七段數(shù)字顯示器顯示總金額，最大值為 元，起步價(jià)為 元， 3Km 之內(nèi)按起步價(jià)計(jì)費(fèi)，超過 3Km 之后 元 /公里，每 1000 米計(jì)價(jià)跳表（即 1KM 增加 元）。通過“計(jì)價(jià)” 鍵和“清 0”鍵開始計(jì)價(jià)和清 0，清 0 后顯示“ ”。 二、 出租車的總體設(shè)計(jì)方案 （一） 方法論證與比較 方 案一：采用數(shù)字電子技術(shù)，利用 555 定時(shí)芯片構(gòu)成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時(shí)鐘脈沖信號(hào)，采用計(jì)數(shù)芯片對(duì)脈沖盡心脈沖的計(jì)數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對(duì)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，以下是該方案的流程框圖，方案一如圖 21 所示 圖 21 方案二：采用 EDA 技術(shù)，根據(jù)層次化設(shè)計(jì)理論，該設(shè)計(jì)問題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊 計(jì)量模塊、譯碼和動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊，其系統(tǒng)框圖如圖 22 所示 時(shí)鐘 脈 沖 公里脈沖 計(jì)費(fèi) 脈沖 計(jì) 費(fèi) 譯 碼 數(shù) 碼 管 顯 示 3 圖 22 方案三：采用 MCU 技術(shù)，通過 C52 單片機(jī)作為主控器，利用七段顯示管作為顯示電路，采用外部晶振作為時(shí)鐘脈沖，通過按鍵可以方便調(diào)節(jié)，以下是方案三的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對(duì)于數(shù)字電路比較熟悉，成本又不高。方案圖如圖 23 所示 圖 23 方案總結(jié)：通過各個(gè)方案的比較，本次采用方案三， 本電路以 C52 單片機(jī)為中心 ，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車路程的統(tǒng)計(jì)，輸出采用 7 段數(shù)碼顯示管。 不但控制簡(jiǎn)單，而且成本低廉，設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單。 電源電路 復(fù)位電路 按鈕電路 脈沖電路 STC89C52RC 顯示電路 7SEGMPX4CA 4 （ 二 ） 工作原理 工作原理框圖如 圖 24 所示 ： 圖 24 工作原理： 以 52 單片機(jī)為中心，外加晶振電路，按鈕電路，復(fù)位電路，和顯示電路，以及模擬路程的脈沖電路。以軟硬件結(jié)合的方式工作，當(dāng)按下開關(guān)啟動(dòng)按鈕時(shí)，計(jì)價(jià)器以起步價(jià)顯示，直到 3km 過后，計(jì)價(jià)器以 1000 米 加 元跳轉(zhuǎn)，并且用軟件實(shí)行四舍五入，精確到 元。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí)，按下清零按鈕時(shí)，計(jì)價(jià) 器顯示電路顯示 （ 三 ） 所需設(shè)備及軟硬件 所需設(shè)備：一臺(tái)電腦 軟件： proteus 仿真軟件， protel 繪圖軟件， keil 編程軟件 Stc89c52rc 單 片 機(jī) （軟硬件結(jié)合） 系 統(tǒng) 開 始 系 統(tǒng) 復(fù) 位 顯 示 計(jì) 價(jià) 器 總 價(jià) 5 三、 出租車硬件電路設(shè)計(jì) （一） 主控芯片的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控芯片，采用 STC89C52RC 單片機(jī)。 STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 STC89C52RC 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用 , 以有效地縮短開發(fā)時(shí)間和降低開發(fā)成本。 考慮 到本次設(shè)計(jì) 控制簡(jiǎn)單，而且成本低廉，設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單 ,基于相同的價(jià)位 c52性價(jià)比更高 ，所以本設(shè)計(jì)選用 89c52作為主控芯片。 圖 STC89C52RC單片機(jī) 圖 STC89C52RC引腳 圖 6 STC89C52RC 有 40 個(gè)引腳 如圖 所示 ， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口 ， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線， STC89C52RC 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 管腳功能 （ 1） VCC：供電電壓。 （ 2） GND：接地。 （ 3） P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。 當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 （ 4） P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 （ 5） P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)， 其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 （ 6） P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為 高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 STC89C52RC 的一些特殊功能口：口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 7 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 （ 7） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 （ 8） /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 （ 9） /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH編程期間，此引腳 也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 （ 10） XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 （ 1