【正文】 ............................ 19 霍爾傳感器 A44E 軟件的設(shè)計(jì) .................................................................................... 20 中途等待中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) ....................................................................................... 23 AT24C02 掉電保護(hù)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 23 直流電機(jī)的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 23 5 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................................... 25 KEIL C 調(diào)試 ........................................................................................................................ 25 PROTEUS 的調(diào)試 ............................................................................................................... 27 硬件調(diào)試 ............................................................................................................................. 29 測(cè)試結(jié)果分析 ..................................................................................................................... 30 結(jié)論 ............................................................................................................................................... 31 致謝 ............................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 33 附錄 ............................................................................................................................................... 34 附錄 1 硬件整體仿真圖 ........................................................................................................... 34 附錄 2 源代碼 ........................................................................................................................... 35 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 系統(tǒng)研究背景 步入 21 世紀(jì) ， 出租車已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們周圍 。 隨著人們生活水平的不斷提高，出租車的使用頻率也越來(lái)越高 ，出租車行業(yè) 也 以高質(zhì) 量 的服務(wù)給人們帶來(lái)了出行的享受。但是 由于行業(yè)的特殊性，出租車行業(yè) 總存在著買糾紛 ， 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(jì)價(jià)器 ， 用更加精良的計(jì)價(jià)器來(lái)為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。 30 年前，我國(guó)出現(xiàn)了出租車，但是由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平，出租車并沒(méi)有普遍在我們生活中出現(xiàn)。 隨著改革開放 的 深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭已十分突出。 如今 出租車在我國(guó)的交通運(yùn)輸中承擔(dān)著重要的角色，出租車計(jì)價(jià)器是出租車上必不可少的重要儀器，它是負(fù)責(zé)出租車營(yíng)運(yùn)收費(fèi)的專用智能化儀表 。 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(gè)城市的文明程度。 我們都知道 ，只要 出租車 開動(dòng)，隨著行駛里程 的增加，就會(huì)看到汽車前面的計(jì)價(jià)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(shí)（如 5KM）計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開始從起步價(jià)（如 10 元）增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，司機(jī)只要按一下 “計(jì)時(shí) ”鍵，每等候一定時(shí)間，計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用。汽車?yán)^續(xù)行駛時(shí)，停止計(jì)算等候費(fèi)，繼續(xù)增加里程計(jì)費(fèi)。到達(dá)目的地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。 采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)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)試，對(duì)于模式的切換需要用到機(jī)械開關(guān)，機(jī)械開關(guān)時(shí)間久了會(huì)造成接觸不良，功能不易實(shí)現(xiàn)。 為此我們采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)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?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能 。 系統(tǒng)研究意義 出租車是人們出行的重要交通工具，隨著人們生活水平的提高，乘坐出租車的人越來(lái)越多，可以說(shuō)，出租車已經(jīng)遍及了我國(guó)城鄉(xiāng)，為了方便司乘人員計(jì)算車費(fèi)，在出租車上都裝有計(jì)費(fèi)器，其功能是能自動(dòng)計(jì)算里程和車費(fèi)，還要能更改起步價(jià)，單價(jià)等。因此，出租車計(jì)費(fèi)器必定是智能化儀表，由于受到計(jì)費(fèi)器價(jià)格和體積的限制，不可能將普通的計(jì)算機(jī)裝入計(jì)費(fèi)器中，而單片機(jī)作 為智能工具，具有價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，體積小的優(yōu)點(diǎn)，能很容易嵌入計(jì)費(fèi)器中，實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)器的各種功能要求?？梢詳嘌裕瑔纹瑱C(jī)計(jì)費(fèi)器在出租車上的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及指標(biāo) 設(shè)計(jì)要求： 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 ，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。 ?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。 。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說(shuō)明。 設(shè) 計(jì)指標(biāo)： 。白天、晚上、途中等待（ 10min 開始收費(fèi)） ：數(shù)據(jù)復(fù)位（清零），屏幕顯示切換，電機(jī)調(diào)速等 論文主要內(nèi)容 本論文主要內(nèi)容： 第一章緒論，簡(jiǎn)單介紹了出租車計(jì)價(jià)器研究背景 和意義 ，并明確了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。 第二章霍爾 傳感器相關(guān)簡(jiǎn)介 ，重點(diǎn)闡述了 A44E 傳感器的原理以及功能。 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，先給出了整個(gè)硬件的電路框圖，然后詳細(xì)描述了各個(gè)硬件的工作原理，并 對(duì)每個(gè)子電路模塊進(jìn)行了分解。 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，給出了各個(gè)子模塊的流程圖及片段代碼。 第五章系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果分析。 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 霍爾傳感器 霍爾器件是一種磁性傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。霍爾器件以霍爾效應(yīng)位其工作基礎(chǔ)?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵，油污，水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高，線性度好；霍爾開關(guān)器件無(wú)接觸點(diǎn)，無(wú)磨損，輸出波形清晰，無(wú) 抖動(dòng)，無(wú)回調(diào)，位置重復(fù)精度高。取用了各種補(bǔ)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，后者輸出輸出數(shù)字量。 按被檢測(cè)的對(duì)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(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢測(cè)對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體，通過(guò)它，將許多非電，非磁的物理量，例如力，力矩，壓力，應(yīng)力，位置，位移，速度，加速度，角度，角速度，轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變 化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 本論文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸筝^高。綜合考慮以上因素，采用 A44E 作為測(cè)速傳感器。 霍爾傳感器 A44E結(jié)構(gòu)及工作原理 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(hào)符合 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的 I/O 端口上，而且其最高檢測(cè)頻率可達(dá)到1MHZ。集成開關(guān)型霍爾傳感器原理如圖 21 所示。 圖 21 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖 A44E集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器 A、霍耳電勢(shì)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(gè)基本部分組成。在輸入端輸入電壓 Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 霍耳電勢(shì)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(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍耳電勢(shì)差 Vh輸出，該 Vh信號(hào)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(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)(即 Bop)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓 (相對(duì)于地電位 )使三極管導(dǎo)通，此時(shí) 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(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn) (即 Brp)時(shí)，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(dòng)作 [3]。 霍爾傳感器 A44E芯片的引腳及功能 霍爾傳感器 A44E的引腳接線圖見(jiàn) 22所示。典型應(yīng)用于無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，汽車點(diǎn)火器，剎車電路，位置轉(zhuǎn)速檢測(cè)與控制，安全報(bào)警裝置和紡織控制系統(tǒng)?；魻杺鞲衅魇且粋€(gè) 3端器件，外形與三極管相似，是要接上電源，地，即可工作，輸出通常是集電極開路（ OC）門輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。 圖 22 A44E 芯片引腳接線圖 引腳 1是電源 Vcc，引腳 2是地 GND，引腳 3是輸出 OUT?；魻柶骷墓ぷ麟妷翰坏贸^(guò)規(guī)定的 Vcc，大部分霍爾開關(guān)均為 OC輸出。因此，輸出應(yīng)接負(fù)載電阻，其數(shù)值取決于負(fù)載電流的大小，不得超負(fù)載使用。 脈沖計(jì)數(shù)法測(cè)速 脈沖計(jì)數(shù)法是智能測(cè)速系統(tǒng)中常用的方法。只要轉(zhuǎn)輪每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個(gè)或固定的多個(gè)脈沖，并將脈沖送人微處理器中進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息?？梢杂卸喾N方式獲得脈沖信號(hào)。將光電傳感器安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，可產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 但是光電對(duì)灰塵，油污等比較敏感，因此不適宜安裝在車輪上。光電編碼器和霍爾傳感器都不怕油污和灰塵，且都 廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。但是光電編碼器價(jià)格昂貴，霍爾傳感器價(jià)格便宜且具有體積小，靈敏度高，相應(yīng)速度快等，溫度性能好，精確度高，可靠性高等特點(diǎn)，能很好滿足車輪測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。如圖所示為使用霍爾傳感器測(cè)量車輪行駛路程及旋轉(zhuǎn)速度。 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 23 傳感器測(cè)距示意圖 如圖，我們選擇了 口作為信號(hào)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(jì)的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們?cè)O(shè)車輪的周長(zhǎng)是 1米），霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到 1000 次時(shí)，也就是 1公里 ，從而實(shí)現(xiàn)距離的計(jì)算。 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本課題主要是設(shè)計(jì)一套基于單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)能夠計(jì)算處理脈沖信號(hào)，并能夠在液晶面板上分別顯示金額，路程和單價(jià)信息等，同時(shí)利用 PROTEUS 這個(gè)強(qiáng)大的仿真工具，完成對(duì)計(jì)價(jià)系統(tǒng)的仿真。 具體實(shí)現(xiàn)是運(yùn)用霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)電機(jī)帶動(dòng)車 輪上的小磁鐵，每當(dāng)傳感器與磁鐵接觸時(shí)（無(wú)點(diǎn)接觸），霍爾傳感器的信號(hào)輸出端便 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，單片機(jī)通過(guò)外部中斷計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)，利用脈沖個(gè)數(shù)算出金額和路程，并 將這些數(shù)據(jù)顯示在 LCD 液晶上。為了增強(qiáng)該出租車計(jì)價(jià)器的實(shí)用性，添加了掉電保護(hù)模