【正文】 情況下，可以不顯示等候時間，但必須對等候時間進(jìn)行統(tǒng)計計算。 ④等候單價，等候單價有兩種情況：在等候時間小于 1 小時的情況下，等候單價為 1 元每 5分鐘；在等候時間大于 1小時的情況下，等候單價為 20 元每小時。 ⑤費(fèi)用的計算，出租車的起價為 元，當(dāng)里程小于 2 ㎞時，按起價計算費(fèi)用；當(dāng)里程大于 2 ㎞時按下式計算費(fèi)用：費(fèi)用 =里程 *里程單價 +等候時間 *等候單價。 ⑥費(fèi)用的顯示，用五位數(shù)字顯示，顯示方式為“ ”，單價為元。 時鐘及顯示 當(dāng)出租車在通常運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)能顯示當(dāng)前的時間，在汽車熄火的情況下，時鐘必須正常運(yùn)行，但是可以不顯示時鐘 . 1 計費(fèi)開始提示 當(dāng)出租車載上乘客并起 步后，將空車指示牌扳倒時，空車指示牌里的指示燈熄滅，并有語音或燈光提示信號。 傳 感 器時 鐘 信 號D I S P L A YP 3 . 0 P 3 . 1P 0P 2 . 2 P 2 . 0P 2 . 3P 2 . 7P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6R E S E TP 1 . 0 P 1 . 5M C UX D B ZD D B ZL C B ZS T A R TS D B ZS E LD A T A復(fù) 位F P G A83W C L KS C L K顯 示 切 換確 定修 改啟 動 空 車 牌 圖 總體原理框圖 功能模塊設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，將整個測控 FPGA 系統(tǒng) CZJFXT 分為七個模塊，它們分別是：分頻器模塊 FPQ，等待判別模塊 DDPB，里程計算模塊 LCJS，里程計費(fèi)模塊 LCJF，等待計時模塊 DDJS，等待計費(fèi)模塊 DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊 SCXZ。 分頻器模塊 FPQ：將外部時鐘信號 SCLK（設(shè)計時假設(shè)為 1024HZ）經(jīng)過適當(dāng)分頻后，產(chǎn)生 1HZ的系統(tǒng)工作用基準(zhǔn)時鐘信號 CLK1HZ，供給系統(tǒng)中的有關(guān)模塊計時用。 等待判別模塊 DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號 WCLK 和分頻器產(chǎn)生的基準(zhǔn)時鐘信號CLK1HZ，計算單位時間里 WCLK 的脈沖個數(shù)（每㎞產(chǎn)生 1000 個脈沖信號，即每米產(chǎn)生 1 個脈沖信號），亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標(biāo)志信號 DDBZ。當(dāng)速度大于 12㎞ /H，即速度大于 200M/MIN 時，出租車處于運(yùn)行狀態(tài)，這時等待標(biāo)志 DDBZ=0；當(dāng)速度小于等于 12㏎ /H，即速度小于等于 200M/MIN 時，出租車處于等待狀態(tài)， 這時等待標(biāo)志 DDBZ=1。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計可分為三個進(jìn)程： 60S 周期性跳變信號產(chǎn)生進(jìn)程，每分鐘行駛距離計算進(jìn)程，等待標(biāo)志判別進(jìn)程。等待標(biāo)志判別進(jìn)程就是比較每分鐘 WCLK 脈沖個數(shù)與等待狀態(tài) WCLK 脈沖臨界個數(shù) 200 的大小，從而確定 DDBZ 的賦值。 里程計算模塊 LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號 WCLK 和等待標(biāo)志 DDBZ，對出租車行駛的里程數(shù) XSLC 進(jìn)行計算，同時發(fā)出里程標(biāo)志信號 LCBZ 和里程計費(fèi)標(biāo)志信號 JFBZ。如果LCBZ=1，說明行駛距離超過 2㎞，里程計費(fèi)啟動；如果 LCBZ=0，說明沒超過 2 ㎞，按起 價計費(fèi)，每行駛 1㏎應(yīng)計費(fèi) 1次，并且計費(fèi)的啟動信號應(yīng)是某一時刻，因此每行駛 1 ㎞，計費(fèi)標(biāo)志信號 JFBZ 應(yīng)跳變 1 次。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計可分為兩個進(jìn)程：里程計算及標(biāo)志 2 產(chǎn)生進(jìn)程，產(chǎn)生計費(fèi)信號進(jìn)程。產(chǎn)生計費(fèi)信號進(jìn)程就是每行駛 10 百米（即 1 ㎞） JFBZ 由低電平 0 變?yōu)?1，經(jīng)過一個系統(tǒng)時鐘周期后 JFBZ 又回復(fù)到低電平 0，里程計費(fèi)模塊 LCJF就是在 JFBZ 脈沖信號的上升沿到來時進(jìn)行計費(fèi)的加法操作。 里程計費(fèi)模塊 LCJF：在計費(fèi)標(biāo)志信號 JFBZ，等待標(biāo)志信號 DDBZ，里程標(biāo)志信號 LCBZ和時段標(biāo)志信號 SDBZ 等信號的控制下 ，計算行駛里程超過 2 ㎞以上里程的費(fèi)用 LCFY。該模塊的 VHDL 程序是通過由多個條件控制的加法進(jìn)程來完成里程計費(fèi)的，里程計費(fèi)的條件是在 DDBZ=0，并且在 JFBZ 的上升沿根據(jù) SDBZ 分別進(jìn)行加法計費(fèi)操作。當(dāng) SDBZ=1 時，表示在 06： 00～ 23： 00 時段，其單價 SD1 為 元 /㎞；當(dāng) SDBZ=0 時，表示其他時段，其單價 SD2 為 /㎞。如果 LCBZ=1，說明行駛距離超過 2㎞，里程計費(fèi)啟動；如果 LCBZ=0，說明沒超過 2㎞，按起價計費(fèi)。 等待計時模塊 DDJS：在等待標(biāo)志信號 DDBZ 和基準(zhǔn)時鐘信號 CLK1HZ的控制下，進(jìn)行等待時間 DDSJ 的計算，其中 DDSJ 的低 8位表示等待時間的秒數(shù)， DDSJ 的高 8位表示等待時間的分鐘數(shù)，同時根據(jù)等待時間的長短發(fā)出一個熄燈標(biāo)志信號 XDBZ。當(dāng)?shù)却龝r間小于等于1 小時， XDBZ=0，等待時間顯示燈亮；當(dāng)?shù)却龝r間大于 1 小時， XDBZ=1，等待時間顯示不亮。該模塊的 VHDL 程序是通過一個多層嵌套的加法進(jìn)程來完成等待計時的。 等待計費(fèi)模塊 DDJF：在等待標(biāo)志信號 DDBZ 和熄燈標(biāo)志信號 XDBZ 控制下，進(jìn)行等待費(fèi)用 DDFY 的計費(fèi)操作。該模塊的 VHDL 程序包括兩個進(jìn)程： 60S 周期性跳變信號產(chǎn) 生進(jìn)程，等待費(fèi)用計算進(jìn)程。等待費(fèi)用計算的條件是在 DDBZ=1 并且在 60S 周期性跳變信號 T60S 的上升沿，根據(jù) XDBZ 分別進(jìn)行加法計費(fèi)操作。當(dāng) DDBZ=1 且 XDBZ=0 時，按 1元 /5分鐘，即20 分 /分鐘計費(fèi)；當(dāng) DDBZ=0 且 XDBZ=1 時，按 20元 /小時，即 33 分 /分鐘計費(fèi)。 輸出數(shù)據(jù)選擇模塊 SCXZ：根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸選擇控制信號 SEL，選擇有關(guān)計算處理結(jié)果傳輸給單片機(jī)。 3 第 3 章 硬件及軟件實(shí)現(xiàn) 傳感器 傳感器通常是指能感受并能按一定規(guī)律將所感受的被測非電量 (包括物理量、化學(xué)量、生物量 等 )轉(zhuǎn)換成便于處理與傳輸?shù)碾娏?(一般為電量 ,也有少數(shù)為其他物理量 ,如光信號 )的器件或裝 置。 光電傳感器是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，光電傳感器的種類極多。它們共同的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，易于實(shí)現(xiàn)非接觸測量，非常適于與計算機(jī)接口。 光電傳感器電路設(shè)計 光電傳感器工作時，大致應(yīng)用了三種效應(yīng)：通過光子與物質(zhì)的相互作用能直接得到電信號的量子效應(yīng)；光被物質(zhì)吸收變成熱量后，利用熱電轉(zhuǎn)換得到電信號的熱效應(yīng)；光作為一種電磁波，直接與物質(zhì)相互作用，從而感應(yīng)出電信號的波動相互作用效應(yīng)。 反射式光電傳感器是用來檢測黑 白線條的，如圖 (a)所示 由于黑白物體的反射系數(shù)不同，利用反射光可以使光敏三極管實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開，調(diào)節(jié)傳感器與被測對象之間的距離，使光敏三極管只能接受到白色物體反射回來的光束。而黑色物體的反射系數(shù)小，所反射回來的光束很弱，光敏三極管無法接受到反射光。 從而實(shí)現(xiàn)對黑白線條的檢測。 還要在輸出信號處加個控制電路 ,如圖 (b)起隔離強(qiáng)信號和方波整形的作用 . (a) (b) 圖 反射式光電傳感器 4 車輪光電開關(guān)檢測電路 由于要測出出租車的運(yùn)行速度，每 1 千米產(chǎn)生 1000 個脈沖信號并計算出單位時間里的脈沖個數(shù)，轉(zhuǎn)換成車輪所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，即產(chǎn)生脈沖數(shù)的多少。在該設(shè)計中采用在車輪的轉(zhuǎn)盤上安裝一個 3 條黑白線均勻的圓盤，再用光電開關(guān)來檢測，如下圖 所示，當(dāng)出租車運(yùn)動時，車輪 轉(zhuǎn)動，光電傳感器利用接收黑白電平時輸出的高低電平，當(dāng)光電傳感器檢測到黑色條紋時，輸出高電平給單片機(jī)，相反當(dāng)檢測到白色條紋時輸出低電平，從而把連續(xù)輸出高低電平轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，也就把電機(jī)轉(zhuǎn)動時帶動有黑白線的圓盤黑白條數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，從而測試出出租車運(yùn)行速度。 O pt oi s ol a t or 1U11KR111KR2+5光電傳感器+5Text74 H C 14I O B 2 or I O B 3 圖 光電檢測電路 用一張貼有黑色膠帶的白紙 ,讓光電傳感器離紙不到 5cm的平面上與膠帶垂直經(jīng)過 ,看計數(shù)是否與所經(jīng)過的的膠帶數(shù)目相等 ,若多次測試都是吻合的 ,則此光電傳感器良好 . 單片機(jī) 單片機(jī)既是一個微型的計算機(jī)，它具有組成計算機(jī)系統(tǒng)的 三個要素： CPU、內(nèi)存與 I/O。 CPU：運(yùn)算或邏輯上的判斷； 內(nèi)存：存放程序與數(shù)據(jù)； I/O：與外界溝通的橋梁。 圖 單片機(jī)簡圖 CPU中央處理器 Memory 內(nèi)存 I/O 輸入 /出設(shè)備 5 8051 單片機(jī)功能方塊圖 圖 8051 單片機(jī)功能方塊圖 振蕩及時序單元（ OSC）： 8051 內(nèi)部有晶體振蕩電路，只要在外部加上石英振蕩晶體，即可產(chǎn)生頻率非常穩(wěn)定的振蕩信號，這個振蕩信號正是 8051 的心臟，所有 8051 的時鐘序列都以此振蕩信號為基準(zhǔn)。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲 器（ Data Memory）： 當(dāng)程序在運(yùn)行時，有些數(shù)據(jù)是經(jīng)常在變動的，例如 LED 的顯示狀態(tài)或顯示值等，它會因 I/O測量的結(jié)果而變動，這些值就暫時放置在此區(qū)域中，供其他程序進(jìn)一步讀取，這也代表此區(qū)域是可以隨時讀寫的。 8051 系列的 CPU提供 128個字節(jié)可讀寫的數(shù)據(jù)存儲單元，52 系列的 CPU 則提供 256 個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲單元，這個數(shù)據(jù)區(qū)域中有一段區(qū)域 16 個字節(jié)共 128 位是可以進(jìn)行位尋址的， MCS— 51 系列的 CPU 有相當(dāng)強(qiáng)的位處理指令，可以妥善且有效地運(yùn)用該數(shù)據(jù)存儲器，使用方法將在 8051 的指令說明中再詳述。 內(nèi)部程序存儲器（ Program memory）： 這段區(qū)域用于存放我們的應(yīng)用程序，而且這部分一經(jīng)確認(rèn)后是永遠(yuǎn)不做修改的。 8051系列的 CPU 提供內(nèi)部 4096 個字節(jié)（ 4KB）的程序存儲器， 8052 系列的 CPU 則提供 2 倍即 8192 個字節(jié)（ 8KB）的程序存儲器，而 8031 和 8032 則不含此單元。此單元可以使 CPU選擇由內(nèi)部的程序區(qū)啟動或由外部的程序區(qū)啟動，內(nèi)部的程序區(qū)啟動具有保護(hù)功能，后者成本較為低廉。在 8051 系統(tǒng)中特地將程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)分隔開，兩者最大的差異是后者可以讀取和寫入，簡而言之， PROGRA MMEMORY 就是 ROM， DATA MEMORY 則是 SERIAL PORT 4 I/O PROT BUS CONTROL OSC 振蕩與時序 CPU 8051 CORE ETC （ TIMER2） TIMER1 TIMER0 ONCHIP RAM 128/（ 256） Bytes ONCHIP PROGRAM MEMORY 4K/（ 8K） INTERRUPT CONTROL INT1 INT0 EXTRNAL INTERRUPTS 指令分析 中斷系統(tǒng)統(tǒng) 控制總線 串行接口 并行接口 TXD RXD P0 P2 P1 P3 ROM RAM WR RD PSEN ALE COUNTER INPUTS 定時 / 計數(shù)器 EA EXTRNAL INTERRUPTS TIMER0 TIMER1 （ TIMER2） SERIAL 6 RAM。 定時 /計數(shù)器（ Timer/Counter）： 51 系列的 CPU有 2 個定時 /計數(shù)器，而 52 系列 CPU則有 3 個定時 /計數(shù)器，每個定時/計數(shù)器又有多種模式可供選擇。 串行接口（ Serial Port）： 8051 可通過此接口與外部的計算機(jī)等設(shè)備連線交換信息，也可以通過此接口進(jìn)行 I/O的擴(kuò)充。 并行輸入 /出端口（ Parelled I/O）： 不論是 8051 或 8052 單片機(jī)都有 4 個輸入 /出端口，總共有 32 個輸入 /出，而且每個點(diǎn)都可以單獨(dú)定義成 輸入或輸出。 控制總線（ Bus Control）： 當(dāng)程序的空間超出 MSC— 51 系列內(nèi)存程序空間的限制時，會通過本單元的控制線路向外部送出地址線信號和控制信號，同時當(dāng)程序執(zhí)行 MOVX @DPTR， A指令時，代表對外部數(shù)據(jù)內(nèi)存做寫入的運(yùn)行，此時也要靠本單元送出必要的控制信號，才能達(dá)成外部 READ與 WRITE的運(yùn)行請求。 8051 運(yùn)算處理單元（ Core）： 這是整個單片機(jī)的控制處理核心，它讀取程序碼，經(jīng)過計算及處理后，將結(jié)果送到各個寄存器或輸入 /輸出端口上，并且接受內(nèi)部和外部的中斷信號，然后執(zhí)行特定的 中斷服務(wù)程序。只要加入電源并且石英晶體開始運(yùn)行后，本單元就一直不停地工作著，通常我們所謂的死機(jī)是指本單元跳