【正文】 總里程：ⅹⅹⅹ. ⅹⅹ公里總金額：ⅹⅹⅹ. ⅹⅹ元（5）在行駛狀態(tài)，按下“停止”鍵，表示出租車到站，結(jié)束行程。這時屏幕顯示以下信息：同時，系統(tǒng)播放“您好！，請檢查您的隨身物品，歡迎再次乘坐，再見！”的提示音。 實時時鐘功能本系統(tǒng)采用實時時鐘芯片DS12887作為時鐘電路，產(chǎn)生／年／月／日／星期／時／分／秒等信號，供系統(tǒng)調(diào)用。 票據(jù)打印功能本系統(tǒng)通過設(shè)置票據(jù)打印，為乘客提供乘車信息，包括乘車時間，乘車?yán)锍?，乘車費用等，方便乘客查詢。 按鍵功能本系統(tǒng)一共設(shè)置5個按鍵：啟動、加速、減速、停止、復(fù)位。其中加速鍵可使出租車的速度由0公里上升到100公里，減速鍵使出租車的速度由100公里下降到0公里，而復(fù)位鍵則使出租車進入空車狀態(tài)。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本出租車計價系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分組成的：控制單元模塊（AT89C51單片機系統(tǒng)）、實時時鐘模塊、語音播放模塊、液晶顯示驅(qū)動模塊、票據(jù)打印模塊、按鍵掃描模塊等。下面做詳細(xì)的介紹。 控制單元及相關(guān)擴展電路設(shè)計控制單元模塊：即AT89C51單片機系統(tǒng)，包括系統(tǒng)初始化、脈沖的產(chǎn)生、里程的識別和費率的計算、各功能模塊的的組織和管理等?？刂茊卧K在系統(tǒng)中起著重要的作用。AT89C51是一種低電壓高性能CMOS 8位單片機，可以和MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容，其基本特性如下：有128字節(jié)的片內(nèi)RAM，32個可編程I/O端口，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，允許6個中斷源，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，其全靜態(tài)邏輯的工作頻率范圍為0～24MHz，并且支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位[7]。 AT89C51的引腳制造工藝為CHMOS的MCS—51系列單片機都采用40引腳的雙列直插封裝（DIP）方式，在40條引腳中有兩條用于電流的引腳，兩條外接晶體的引腳，4條控制或其它電源復(fù)用的引腳，32條I/0口，： AT89C51引腳 Pin of AT89C51（1）主電源引腳Vss和Vcc：Vcc接+5V電源（2）外接晶體引腳 XTALXTAL2 ：XTAL1為內(nèi)部振蕩電源電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳，當(dāng)采用外接晶體時，此引腳接地。XTAL2為內(nèi)部振動的反相放大器的輸出端，是外接晶體的另一端，當(dāng)采用外接晶體時，此引腳接振蕩器。（3）控制或其它電源復(fù)位引腳RET/Vpd、ALE/和/Vpp。此外，MCS—51系列有四個8位并行I/O口共32根I/0線，每個口均為雙向口，用P0—P3表示，每個口都有一個8位的鎖存器，復(fù)位后，他們的狀態(tài)全為“1”。P0口，雙向8位漏極開路型雙向I/0口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的，低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線P0口能以吸引電流的方式驅(qū)動八個LSTTL負(fù)載。P1口，8位并行輸入/輸出口，也是一個準(zhǔn)雙向口帶有內(nèi)部提升電險，它能驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個LSTTL負(fù)載。P2口，是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0口，在訪問外部存儲器時它輸出高八位地址，P2口可以驅(qū)動四個LSTTL負(fù)載。P3口，是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位雙向I/0口，能驅(qū)動四個LSTTL負(fù)載，此外P3口還用于第二功能。 AT89C51的P3口引腳功能表 Menu of P3 mouth of AT89C51端口引腳第二功能 （串行輸入口）（串行輸出口—）（外部中斷0輸入線）（外部叫斷1輸入線）（定時器0外部輸入）（定時器1外部輸入）（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出） 振蕩器電路（1）外部晶振的選用：AT89C51的內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳ATAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器（簡稱晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器?？扇1=C2=30PF，： 外部晶振電路 External crystal circuit AT89C51的工作頻率范圍在0～24MHz。在此選用的是12MHz的晶振，振蕩周期為1us，機器周期為1us，所以這個晶振可以滿足這個系統(tǒng)的要求。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。但反過來運行速度快對存儲器的速度要求越高，對印制電路板（也稱印刷電路板）的工藝要求也高，即要求鮮見的寄生電容要小。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的電容[8]。（2）振蕩器電路原理BUSY狀態(tài)時鐘時鐘發(fā)生器P2P1foscRf400歐振蕩器XTAL2XTAL1C2C1amp。 Q247。2 Q247。3機器周期247。6ALE 振蕩器工作原理 Principle of oscillator單片機內(nèi)含振蕩器電路，但晶體振蕩器和電容在片外，由引腳XTAL1和XTAL2連接到片內(nèi)。XTAL1為振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生電路的輸入端，XTAL2為反相放大器的輸出端。片內(nèi)時鐘發(fā)生器實質(zhì)上是個2分頻的觸發(fā)器，其輸入來自振蕩器（fosc），輸出為2相時鐘信號，即狀態(tài)時鐘信號，其頻率為fosc/2；狀態(tài)時鐘3分頻后為ALE信號，其頻率為fosc/6；狀態(tài)時鐘6分頻后為機器周期信號，其頻率為fosc/12。振蕩器的工作可以由特殊功能寄存器PCON中的PD為控制。當(dāng)PD=1時，振蕩器停止工作，系統(tǒng)進入低功耗工作狀態(tài)。 里程計算與計價單元的設(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，送給液晶顯示單元的[9]。傳感器小磁鐵車輪耦合濾波整形AT89C51單片機 傳感器測算里程原理圖 Schematic of sensors calculating mileage 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。當(dāng)車燈為重車狀態(tài)時（低電平），計價器開始工作。傳感器的輸出信號經(jīng)5021光電耦合器后，再經(jīng)電容濾波及74HC14芯片整形，（INT0）作為信號的輸入端。采用外部中斷0，車輪每轉(zhuǎn)一圈（），霍爾開關(guān)檢測并輸出一個脈沖信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數(shù)。當(dāng)計數(shù)達(dá)到1000次時，也就是1571m，單片機將金額增加，其計算公式：當(dāng)前單價公里數(shù)=金額。不同車型的車輪直徑可能不一樣，通過軟件設(shè)置車型，對不同車輪直徑的車進行調(diào)整。 集成霍爾開關(guān)外形及接線圖 Integrated Hall switch appearance and wiring diagram 擴展存儲器的設(shè)計MCS—51系列單片機由于其芯片結(jié)構(gòu)引腳等原因，單片機內(nèi)ROM、RAM等功能部件的數(shù)量在使用時往往感到不夠，因此需要在片外進行擴展，以滿足實際系統(tǒng)的需要。現(xiàn)在大容量的EPROM存儲器發(fā)展很快，價格也日趨便宜，采用大容量8KB以上存貯器比采用小容量的更為適宜。其典型產(chǎn)品有：271273……27512等，由于這次設(shè)計采用的是AT89C51里邊帶有一塊8k的EPROM，所以不需再擴展EPROM，而考慮到這次設(shè)計所要完成的功能，需擴展一片2817A芯片作為儲存之用。[10]（1）2817A存儲芯片簡介2817A存儲芯片的容量規(guī)格是：2K8。芯片外形是28條引腳雙列直插式。單一5V工作電源支持讀出和寫入操作。讀出時間不超過250納秒，寫入時間10毫秒。 2817A引腳 Pin of 2817AA10～A0：11條地址線D7～D0：8條數(shù)據(jù)線CE：片選輸入控制線，低有效。OE：讀出控制，低有效。WE：寫入（編程）控制，低有效。RDY／：編程狀態(tài)指示。高電平表示可以寫入，低電平表示需要等待。下表為2817A的工作方式： 2817A的工作方式 Methods of work of 2817ACEOEWEBUSYA10～A0D7～D0功能說明1ⅩⅩ高阻高阻高阻靜態(tài)隔離001高阻輸入地址輸出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)0100輸入地址輸入數(shù)據(jù)編程寫入（2）AT89C51外擴2817A的設(shè)計 2817A與AT89C51接口電路圖 Interface circuit of 2817A and AT89C51。，2817A既可作為外部的數(shù)據(jù)存儲器，又可作為程序存儲器。，在系統(tǒng)中有其他ROM和RAM存儲器時，需統(tǒng)一考慮編址問題。連線說明：①地址線。，2817A的11條地址線（A0～A10，容量為2K8位，211=21024=2K）中的低8位A0～A7通過鎖存器74LS373與P0口連接，高3位A8～～。②數(shù)據(jù)線。2817A的8位數(shù)據(jù)線直接與單片機的P0口相連。③控制線。單片機與2817A的控制線連接采用了將外部數(shù)據(jù)存儲器空間和程序存儲器空間合并的方法，使得2817A既可以作為程序存儲器使用，又可以作為數(shù)據(jù)存儲器使用。單片機中用于控制存儲器的管腳有以下三個： ——控制程序存儲器的讀操作，執(zhí)行指令的取指階段和執(zhí)行MOVX A,@A+DPTR指令時有效； ——控制數(shù)據(jù)存儲器的讀操作，執(zhí)行MOVX @DPTR,A和MOVX @Ri,A時有效； ——控制數(shù)據(jù)存儲器的寫操作，執(zhí)行MOVX A,@DPTR和MOVX A,@Ri時有效。④ ：直接接地。由于系統(tǒng)中只擴展了一個程序存儲器芯片，因此片選端直接接地，表示2817A一直被選中。⑤：AT89C51的程序存儲器讀選通信號和數(shù)據(jù)存儲器讀信號經(jīng)過“與”操作后，與2817A的讀允許信號相連。這樣，只要其中一個有效，就可以對2817A進行讀操作。也就是說，對2817A既可以看作程序存儲器取指令，也可以看作數(shù)據(jù)存儲器讀出數(shù)據(jù)。⑥：與AT89C51的數(shù)據(jù)存儲器寫信號相連，只要執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲器寫操作指令，就可以往2817A中寫入數(shù)據(jù)。⑦：，采用查詢方法對2817A的寫操作進行管理。2817A在擦、寫操作期間，腳為低電平，當(dāng)字節(jié)擦、寫完畢時， 為高電平。其實，檢測2817A寫操作是否完成也可以用中斷方式實現(xiàn)，方法是將2817A反相后的與AT89C51的中斷輸入腳 相連。當(dāng)2817A每擦、寫完一個字節(jié)，便向單片機提出中斷請求。，2817A的地址范圍是0000H～07FFH（無關(guān)的管腳取0，該地址范圍不是惟一的）。，如果只是把2817A作為程序存儲器使用，使用方法與EPROM相同。EEPROM也可以通過編程器將程序固化進去。如果將2817A作為數(shù)據(jù)存儲器，讀操作與使用靜態(tài)RAM一樣，直接從給定的地址單元中讀取數(shù)據(jù)即可。向2817A中寫數(shù)據(jù)采用MOVX @DPTR,A指令。 擴展I/O接口的設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機本身所提供的資源如I/0口，定時器/計數(shù)器，串行口等往往不能滿足要求，因此需要在單片機上擴展其它外部接口芯片[11]。（1）采用8255擴展I/O口8255和MCS51相連，可以為外設(shè)提供三個8位的I/O端口：A口、B口和C口，三個端口的功能完全由編程來決定。以下為8255的引腳排列及接口功能：①A口、B口和C口。A口、B口和C口均為8位I/O數(shù)據(jù)口，但結(jié)構(gòu)上略有差別。A口由一個8位的數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖/鎖存器組成。B口由一個8位的數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器組成。三個端口都可以和外設(shè)相連，分別傳送外設(shè)的輸入/輸出數(shù)據(jù)或控制信息。②A、B組控制電路。這是兩組根據(jù)CPU的命令字控制8255工作方式的電路。A組控制A口及C口的高4位，B組控制B口及C口的低4位。 8255的引腳 Pin of 8255③數(shù)據(jù)緩沖器。這是一個雙向三態(tài)8位的驅(qū)動口，用于和單片機的數(shù)據(jù)總線相連，傳送數(shù)據(jù)或控制信息。④讀/寫控制邏輯。這部分電路接收MCS51送來的讀/寫命令和選口地址，用于控制對8255的讀/寫。⑤數(shù)據(jù)線(8條)：D0～D7為數(shù)據(jù)總線，用于傳送CPU和8255之間的數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)字。⑥控制線和尋址線(6條)：RESET為復(fù)位信號，輸入高電平有效。一般和單片機的復(fù)位相連，復(fù)位后，8255所有內(nèi)部寄存器清0，所有口都為輸入方式。和分別為讀/寫信號線，輸入低電平有效。當(dāng)為0時（必為1），所選的8255處于讀狀態(tài)，8255送出信息到CPU，反之亦然。為片選線，輸入低電平有效。A0、A1為地址輸入線。當(dāng)=0，芯片被選中時，這兩位的4種組合00、011分別用于選擇A、B、C口和控制寄存器。⑦I/O口線(24條)：PA0～PAPB0～PBPC0～PC7為24條雙向三態(tài)I/O總線，分別與A、B、C口相對應(yīng)，用于8255和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)。⑧電源線(2條)：VCC為+5 V，GND為地線。 （2）8255與AT89C51的接口電路 8255和單片機的接口十分簡單，只需要一個8位的地址鎖存器即可。鎖存器用來鎖存P0口輸出的低8位地址信息。 AT89C51和8255的接口電路 Interface circuit of 8255 and AT89C51 連線說明：①數(shù)據(jù)線：8255的8根數(shù)據(jù)線D0～D7直接和P0口一一對應(yīng)相連就可以了。 ②控制線：8255的復(fù)位線RESET與AT89C51的復(fù)位端