【正文】 方法 ................................................ 14 硬件檢測 ........................................................... 15 總 結(jié) ..................................................................... 17 致 謝 ..................................................................... 18 參考文獻 ................................................................... 19 附錄 I參考文獻及譯文 ....................................................... 20 英文資料 ............................................................... 20 中文翻譯 ............................................................... 27 附錄Ⅱ程序源代碼 ........................................................... 31 附錄 III 電路仿真圖 ......................................................... 38 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 1 第 1 章 緒 論 課題背景 隨著出租車行業(yè)的發(fā)展， 出租車已經(jīng)是城市交通的重要組成部分，從加強行業(yè)管理以及減少司機與乘客的糾紛出發(fā)，具有良好性能的計價器對出租車司機和乘客來說都是很必要的。 我們 知 道，只要乘 坐的 出租車 啟 動，隨著行駛里程的增加，就會看到 司機旁邊 的計價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到某一值時（如 2KM）計費數(shù)字顯示開始從起步價（如 4元）增加。 當(dāng)乘客到站時，按下停止按鍵，計費數(shù)字顯示總里程和總金額，它可以很直 觀的反映用戶使用情況。 設(shè)計 目的 與要求 設(shè)計目的 畢業(yè)設(shè)計是將理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過綜合運用教材及其他資料，使所學(xué)知識得到進一步加深和擴展。同時還培養(yǎng)設(shè)計能力和解決實際問題能力，進行基本技能的訓(xùn)練 , 進一步熟練 proteus， keilC 等軟件的操作。本設(shè)計的目的是在學(xué)習(xí) 51 系列單片機的基礎(chǔ)上，設(shè)計出符合要求的電路，從而實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品的計價功能。 主要設(shè)計內(nèi)容及基本要求 利用 AT89S51 單片機， 設(shè)計簡單的 出租車計價器 。 在出租車計價器的總體設(shè)計中，我主要負(fù)責(zé)出租車計價器 硬件設(shè)計。 其中主要的外圍功能電路有：驅(qū)動電路，按鍵控制電路，掉電保護電路， 時鐘部分，數(shù)碼管顯示電路 等。通過對以上各功能的設(shè)計，制作出的出租車計價器應(yīng)具有以下功能：上電時顯示全為零，通過按下啟動按鍵來開始計價，數(shù)碼管開始顯示起步價和起步金額；按下模擬開關(guān)按鍵來產(chǎn)生一個脈沖信號，模擬行駛的里程；數(shù)碼管開始顯示所走里程和所應(yīng)付的金額，并逐漸增加；按下停止按鍵，停止計價，數(shù)碼管顯示所走總里程和用戶所需付總金額，按下清零按鍵，數(shù)碼管全顯示零，以備下次計價。 方案論證與比較 方案一 ： 采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的 計價器整體電路的規(guī)模較大，用到的器件多，造成故障率高，難調(diào)試。 采用數(shù)字電路控制，采用傳感 器件，輸出脈沖信號，經(jīng)過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現(xiàn)計價。 考慮到這種電路設(shè)計過于復(fù)雜， 對于模式的切換 需要用到機械開關(guān)，機械開關(guān)時間久了會造成接觸不良，功能不易實現(xiàn) ； 性能不夠穩(wěn)定，電畢業(yè)設(shè)計 第 頁 2 路 也不 實用。 方案二 ： 采用單片機進行的設(shè)計，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎貙崿F(xiàn)設(shè)計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來 完成更多的附加功能。 設(shè)計采用 AT89S51 單片機為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測距 （按 鍵替代） ，實現(xiàn)對出租車的 基本 的計價設(shè)計，并采用 AT24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價等信息，輸出采用 8 段數(shù)碼顯示管。 利用單片機豐富的 I/O 端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的計 價功能。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 通 過比較以上兩種方案，我們采用 方案二 實現(xiàn)出租車計價 器 的功能。 本電路設(shè)計 的 計價器能實現(xiàn)基本的計價功能，單片機計算總價的公式為：總價 =起步價 +單價 *（總里程 起步里程） +1。 AT89S51 作為一個單片微型計算系統(tǒng)，靈活性高，其強大的控 制處理功能和可擴 展功能 設(shè)計電路提供了很好的選擇 。 按 鍵 控 制 89S51 單 片 機 復(fù)位電路 掉電保護 時鐘電路 顯示模塊 顯示總里程和總金額 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 3 第 2 章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計 硬件設(shè)計說明 單片機是單片微型計算機的簡稱，單片機以其卓越的性能，得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。在這次設(shè)計中，我們用到 P0口和 P2口 ,P0 口為 8位三態(tài) I/O 口 ,此口為地址總線及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用 ； P2 口為 8 位準(zhǔn)雙向口 ,與地址總線高八位復(fù)用 ； P0 口和 P2口都有一定的驅(qū)動能力 ,P0 口的驅(qū)動能力較 強。 設(shè)計中 ,為了能夠讓數(shù)碼管更好的正常顯示，我們采用了驅(qū)動電路來驅(qū)動。在本次硬件設(shè)計中，我們 考慮 采用芯片 74LS245 來 驅(qū)動數(shù)碼管顯示。 設(shè)計電路時，考慮到用里程（霍爾）傳感器價格昂貴，且不便于試驗檢測，在設(shè)計中采用一個模擬開關(guān)來代 替。模擬開關(guān)一端接在 口， 另一端接地，通過來回高低電平的變化，每按兩次，對應(yīng)的里程數(shù)加一。通過在程序中設(shè)置的里程和金額的信息，在加上驅(qū)動電路的設(shè)計，就可以在數(shù)碼管上分別顯示總金額和總里程。 在顯示方面，可以用液晶顯示，也可以用數(shù)碼管進行顯示。由于在這次設(shè) 計中只需要顯示里程和金額信息，我們采用數(shù)碼管進行顯示。這樣既節(jié)約了成本，又可以達到顯示的目的。同時為了減少硬件的復(fù)雜度，我們采用了動態(tài)顯示方 式，選用了共陰極數(shù)碼管。為了焊接方便，我們選用了集成在一起的數(shù)碼管。 我們還設(shè)計了控制按鍵 ，能夠很好的對出租車計價器控制 ,如啟動 /停止按鍵，清零按鍵等。 AT89S51 單片機簡介 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 P0 口有 二 個功能： 外部擴展 存儲器時，當(dāng)做數(shù)據(jù) /地址總線 。 不擴展時，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1 口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2 口有兩個功能： 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 4 擴展外部存儲器時，當(dāng)作地址總線使用 。 做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻 。 P3 口有兩個功能：除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置 。 圖 AT89S51 引腳 圖 圖 AT89S51 封裝圖 設(shè)計中用到的單片機各管腳 (圖 )功能介紹如下： VCC:接 +5V 電 源。 VSS:接地。 時鐘引腳： XTAL1 和 XTAL2 兩端接晶振和 30PF 的電容，構(gòu)成時鐘電路。 它可以使單片機穩(wěn) 定可靠的運行。 RST:復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)在此引腳加兩個機器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。 :接啟動 /停止按鍵，控制計價。 :接功能鍵。 :接清零鍵。 P0 口接數(shù)碼管段選端， P2 口接驅(qū)動芯片。 (T0):接模擬開關(guān)按鍵， 替代了出租車計價器中的霍爾傳感器。 、 口接掉電保護電路。 硬件 電路設(shè)計 按下計價按鍵時，顯示起步價和 起步里程范圍，這些在程序中設(shè)置；當(dāng)?shù)扔诨虺^兩公里后， 按計算總價的公式為：總價 =起步價 +單價 *（總里程 起步里程） +1進行計價。 本設(shè)計中 ，起步價為 4元，起步里程為 2公里， 當(dāng)然這些數(shù)據(jù)可以在程序中改寫，以滿足不同時期價格調(diào)整的需要。下圖是通過在 Keil C 中編譯通過，并生成 Hex文件，在 PROTEUS畢業(yè)設(shè)計 第 頁 5 中仿 真通過的整體硬件原理圖： 圖 硬件原理圖 硬件組成 硬件 組成 主要包括：驅(qū)動電路、顯示電路、復(fù)位電路、 掉電保護電路、 時鐘電路、 按鍵電 路。 驅(qū)動電路 74LS245 是我們常用的芯片， 用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備 。 總線驅(qū)動器 74LS244 和74LS245 經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器， 74LS244 為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而 74LS245 為雙向 三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。 本設(shè)計用 74LS245 作為驅(qū)動芯片，雙向總線發(fā)送器 /接收器 (3S)。 圖 驅(qū)動芯片管腳圖 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 6 74LS245 主要電器特性的典型值如下 : 引出端符號 : A A 總線端 B B 總線端 /G 三態(tài)允許端 (低電平有效 ) DIR 方向控制端 功能表： 表 功能 表 利用 74LS245 來驅(qū)動數(shù)碼管顯示，單片機的 到 分別接 A0 到 A5 管腳，進行數(shù)據(jù)的傳送，其中 AB/BA 接高電平，控制數(shù)據(jù)從 A 到 B 進行傳送， B0 到 B5分別接數(shù)碼管的位選端，驅(qū)動數(shù)碼管依次顯示。 到 的數(shù)據(jù)通過 A 傳送到 B 中的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管，以達到顯示 數(shù)據(jù)信息 的目的 。 顯示電路 多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng) ,都要配輸入和輸出外設(shè) ,LED顯示器和 LCD顯示器 ,雖然 LCD顯示效果比較好 ,已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢 ,但為了節(jié)約成本 ,我們選用了 LED 顯示器 （ 圖 ） 。 在顯示方面，我們選用了 動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示雖然亮度較高，接口編程容易，但是每位的段碼線分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連。占用的 I/O 口線比較多，在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。利用動態(tài)顯示的方法，由于 LED 顯示器的余輝和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示 的時間間隔足夠短，就 仍能感覺 到 所有的數(shù)碼管都在顯示。 為了簡化硬件，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個 8 位 I/O 口控制，在同一時刻，只讓一位選通，如此循環(huán)，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 7 圖 LED數(shù)碼 管 圖 集成數(shù)碼管 LED 數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些 LED 發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個 8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時這個腳就分別的接 VCC 和 GND。再把多個這樣的 8 字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。 在本設(shè)計仿真中 使用的是 6個一組的共陰 8 段數(shù)碼管（ 圖 ） 。 找公共共陰和公共共陽 的方法： 首先我們找個 電源 |穩(wěn)壓器 （ 3到 5伏）和 1個 1K（幾百歐的也行）的 電阻 ， VCC 串接個電阻后和 GND 接在任意 2 個腳上，組合有很多，但總有一個 LED 會發(fā)光的 ， 找到一個就夠了 ， 然后用 GND 不動， VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個 LED（一般是 8 個），那它就是共陰的了。 共陰極數(shù)碼管，陰極接 地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，對應(yīng)的段就 顯示。 復(fù)位電路 單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實現(xiàn)的 , 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。