【正文】 當(dāng)里程小于 3 公里時，總金額 =起步價 +等待時間 *等待單價；當(dāng)里程大于 3 公里時，總金額 =起步價 +（里程 3）*運行單價 +等待時間 *等待單價；計算好的金額、等待時間、里程和單價等數(shù)據(jù)信息都可實時地顯示在數(shù)碼管上。其中，等待時間可根據(jù)霍爾傳感器A44E 是否有脈沖輸出加以判斷，如可設(shè)定等待時基為 5s,即假如 A44E 在5s 后仍無脈沖輸出便認(rèn)為進入等待時間，并由單片機 STC89C52 內(nèi)部計時器對其進行計時。 獨立鍵盤可以調(diào)整單價等相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)按下某按鍵，會給單片機相應(yīng)端口一低電平信號，單片機會 通過循環(huán)掃描檢測到此信號，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的程序做出相應(yīng)的處理；調(diào)整好的數(shù)據(jù)存儲到 EEPROM 中，掉電后可以使該數(shù)據(jù)不丟失，下次得電后直接從 EEPROMAT24C02 中讀到單片機，并通過數(shù)碼管實時顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 11 所示 。 獨 立 鍵 盤A 4 4 E 霍 爾 傳 感 器S T C 8 9 C 5 2數(shù) 碼 管 顯 示A T 2 4 C 0 2E E P R O M脈 沖 輸 入 輸 出 顯 示數(shù)據(jù)儲存調(diào)整切換圖 11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 2 章 硬件設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)單元 主控機系統(tǒng)采用 STC 公司生產(chǎn)的 STC89C52 單片機，它含有 512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM，內(nèi)置 8K 的電可擦除 FLASH ROM，可重復(fù)編程 ，大小滿足主控機軟件系統(tǒng)設(shè)計，所以不必再擴展程序存儲器。芯片外圍電路最高可接入 40MHZ 的晶振（ AT 單片機數(shù)值一般為 24ＭＨＺ）。復(fù)位電路和晶振電路，以及 P0 口接入的 10K 的上拉電阻便構(gòu)成了 STC89C52 單片機 工作所需的最簡外圍電路。 單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖 21 所示。 A01A12A23GND4V C C8WP7S C L6S D A5U4A T 24 C 02V C C40P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732EA31A L E30P S E N29P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119GND20U1S T C 89 C 52S0S W P BS?S W P BS?S W P BS3S W P BS?S4V C CGNDGNDGNDS 0 清零S 1 遞增S 2 遞減S 3 功能S 4 切換R3R6C430pC530pY111 .0 59 2 MR81KS?S W P BR5510R7200 C322 U FV C CGND按鍵電平復(fù)位電路內(nèi)部時鐘電路C?LED掉電存儲單元 圖 21 單片機最小系統(tǒng) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 STC89C52 單片機的復(fù)位端接 74LS14，它是一個史密特觸發(fā)輸入的芯片，高電平有效，具有穩(wěn)定波形的作用。 RST 端若由低電平上升到高電平并持續(xù) 2 個周期，系統(tǒng)將實現(xiàn)一次復(fù)位操作；在該復(fù)位電路中，按一 下復(fù)位開關(guān)，利用電容沖放電的所產(chǎn)生的延時，就會在 RST 端產(chǎn)生一段時間的高電平，進而進行復(fù)位操作。外接 12M 的晶振和兩個 30pF 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時鐘電路，其中電容主要起到濾波、微調(diào)以及利用其充放電過程幫助單片機晶振啟振的作用 [1] 。 對于單片機的 P0 口，可以作為地址 /數(shù)據(jù)總線使用，也可以作為一般的 I/O 口使用。但當(dāng)其作為 I/O 使用時，由于輸出屬于開漏電路，無上拉電阻故也無法進行高低電平的操作，此時必須接上拉電阻，一般阻值選為10K。但 P0 口不能同時作為地址 /數(shù)據(jù)總線和 I/O 使用。本設(shè)計利用Ｐ０口的 I/O 功能 [2] 。 霍爾傳感器單元 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到 1MHZ[3] 。 A44E 集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器 A、霍耳電勢發(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)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向 上將會產(chǎn)生霍爾電勢差 VH 輸出，該 VH 信號經(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)施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電平，三極管導(dǎo)通， OC 門輸出端輸出低電壓，這種狀態(tài)為開；當(dāng)觸發(fā)器輸出低電平時，三極管截止，OC 門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) [4] 。 這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。 A44E 霍爾傳感器原理如圖 22 所示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 DABV c co u tC G N D0481 25 1 01 5O F FO N工 作 點 圖 22 A44E 霍爾傳感器原理 里程計算主要通過霍爾傳感器 A44E 檢測完成 ， 出租 車車輪每旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器 A44E 便產(chǎn)生一相應(yīng)的脈沖輸出，并把該脈沖交由單片機進行處理，單片機則根據(jù)程序設(shè)定，通過計算脈沖個數(shù)換算出已行駛里程：里程 =脈沖個數(shù) *出租車車輪周長 。 其原理如圖 23 所示 。 A 4 4 EP 3 . 2 口小 磁 鐵STC89C52霍 爾 傳 感 器 圖 23 傳感器測距示意圖 本系統(tǒng)選擇將 A44E 的脈沖輸出端接到 口，即做為定時器 /計數(shù)器1的輸入端，車輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車輪的周長是 2 米），霍爾開關(guān)便輸出一低電平信號，然后利用單片機定時器 1 對該脈沖計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達到 500 次時，則達到 1 公里，單片 機將自動刷新里程、總金額等信息。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 掉電存儲單元 AT24C02 的作用是在電源斷開的時候，存儲當(dāng)前設(shè)定的總金額，等待時間，運行里程以及單價等信息。 AT24C02 是 Ateml 公司的 2KB 的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到 ，額定電流為 1mA，靜態(tài)電流 10uA()，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上，而且采用 8 腳的 DIP 封裝，使用方便。 AT24C02 芯片引腳配置如圖 24 所示。 A01A12A23GND4V C C 8WP 7S C L 6S D A 5U1A T 24 C 02GNDV C CGNDP 3. 6P 3. 7 圖 24 AT24C02 引腳配置圖 圖中 R R5 是上拉電阻，其作用是減少 AT24C02 的靜態(tài)功耗。由于AT24C02 的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，只用兩根線 SCL（時鐘脈沖）和 SDA（數(shù)據(jù) /地址）與單片機 和 口連接，進行傳送數(shù)據(jù)時遵守 I2C 總線協(xié)議。 每當(dāng)設(shè)定一次單價，系統(tǒng)就調(diào)用存儲程序，將單價信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時候，自動調(diào)用讀存儲器程序，將存儲器內(nèi)的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。 事實上 AT24C02 為典型的支持 I2C 總線的器件，對其進行編程時需遵守 I2C 總線的時序要求，以及 I2C 委員會 對各種 I2C 芯片的地址分配規(guī)則?，F(xiàn)把 I2C 總線與 AT24C02 的通訊時序、通訊規(guī)則簡要介紹如下： 1. I2C總線節(jié)點的尋址字節(jié) 主機產(chǎn)生起始條件后，發(fā)送的第一個字節(jié)為尋址字節(jié)。該字節(jié)的頭七位為從機地址，對于 AT24C02 來說高四位為 1010，它是 I2C 總線器件的固有地址，緊接著是 A A A3通過接地或者高電平?jīng)Q定外圍器件的地址數(shù)據(jù)，第八位是讀寫控制為，當(dāng)為 0 是表示主節(jié)點向從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)為 1 時洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 表示要接收數(shù)據(jù)。 2. I2C總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷? (1) 主控器的寫數(shù)據(jù)格式 ： 首先由主機發(fā)送起始信號 — 當(dāng) SCL 為高電平時， SDA 由高到低有跳變；然后發(fā)一個尋址字節(jié)，當(dāng)收到應(yīng)答信號后發(fā)送數(shù)據(jù)，其中應(yīng)答信號為當(dāng) SCL為高時 SDA 傳送 0，并持續(xù) 以上；當(dāng)主機產(chǎn)生停止信號時，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，停止信號是當(dāng) SCL 為高電平時 SDA 有一個由低到高的跳變。 (2)主控器的讀數(shù)據(jù)格式 ： 與寫數(shù)據(jù)的不同之處在于數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束和停止位之間加一個非應(yīng)答位，表示數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，格式為當(dāng) SCL 為高時 SDA 傳送 1，并持續(xù) 以上。 3. 要特別注意的是 SDA 和 SCL 都是雙向傳輸線，平時均處于高電平備用狀態(tài)，只有當(dāng)需要關(guān)閉時才使其鉗制 在低電平，且僅在 SCL 為高電平時數(shù)據(jù)才能傳送，而當(dāng) SCL 為低電平時才允許數(shù)據(jù)發(fā)生變化。 鍵盤調(diào)整單元 當(dāng)單價等信息需要進行修改時，就要用到鍵盤。由于調(diào)節(jié)信息不多，故采用 5 個獨立鍵盤即可，分別實現(xiàn)清零、切換、增大、減小和功能等作用。電路原理如圖 25 所示。 V C C40P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732EA31A L E30P S E N29P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119GND20US T C 89 C 52S?S W P BS?S W P BS?S W P BS?S W P BS?S W P BGND 圖 25 鍵盤調(diào)整單元接線圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖中，鍵盤從上至下依次為： S0：接 口，對上一次的計費進行清零，為下次載客做準(zhǔn)備； S1：接 口，通過對功能鍵 S3 按下次數(shù)的計數(shù)，實現(xiàn)單價數(shù)據(jù)的增大； S2：接 口，通過對功能鍵 S3 按下次 數(shù)的計數(shù)，實現(xiàn)單價數(shù)據(jù)的減??； S3：接 口，按 1 次，進入調(diào)整白天單價；按 2 次，進入調(diào)整夜晚單價；按 3 次，進入調(diào)整等待單價；按 4 次，進入調(diào)整起步價；按 5 次，返回。 S4: 實現(xiàn)白天單價和夜晚單價的切換。 需要注意的時，當(dāng)按鍵按下和釋放的瞬間都有抖動現(xiàn)象，一般來說，抖動的時間長短與鍵盤的機械特性有關(guān)，大約為 510ms [5] 。 所以在實際編程時一定要注意鍵盤的去抖動。鍵盤去抖動有專用的延時電路，也有專門的延時芯片，也可以用軟件去抖，考慮到電路的難易程度，從簡化硬件的角度，本次設(shè)計采用軟件去抖動，用一個 短延時程序，進行鍵盤去抖操作。 顯示單元 顯示單元由兩個 4 位 8 段共陽數(shù)碼管組成，電路連接時，公共端接高電平，因此我們需要點亮哪個發(fā)光二極管只需給哪個二極管陰極送低電平，并采用動態(tài)掃描進行顯示 [6]。前三個數(shù)碼管分別接 、 和 ，用于顯示總金額；第四個接 ，顯示等待時間；第五個和第六個數(shù)碼管分別接 和 ，用于顯示里程 ,由于需精確到小數(shù)位，故最多只能顯示 公里，但經(jīng)過添加