【正文】 C 門輸出 E 五個(gè)基本部分組成。 霍爾傳感器 A44E 工作原理：在輸入端電壓 VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加載霍爾電勢(shì)發(fā)生器兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)，當(dāng)霍爾片處在磁場(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?qū)?huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差 Vh 輸出，該 Vh 信號(hào)經(jīng)過(guò)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)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電平，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)時(shí)，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截至，此時(shí) OC 門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。 這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。 工作原理圖如圖 6 所示： 圖 6 霍爾傳感器原理圖 8 圖 7 集成霍爾開關(guān)外形及接線 霍爾傳感器 A44E 外形及接線如圖 7： 里程計(jì)算是通過(guò)安裝在車輪上的霍爾傳感器 A44E 檢測(cè)到的信號(hào)，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算，送給顯示單元。 在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端加上電壓 VCC 后，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，霍爾傳感器的輸出端輸出低電平。 當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)小磁鐵提供一個(gè)磁場(chǎng)，則霍爾傳感器輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集。此次設(shè)計(jì)選擇了 口作為信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷 0，車輪每轉(zhuǎn)一圈 （設(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)。通過(guò)計(jì)算將脈沖增加體現(xiàn)金額和里程上。 信號(hào)采集電路如圖 8： P 1. 0 V C CP 1. 1 P 0. 0P 1. 2 P 0. 1P 1. 3 P 0. 2P 1. 4 P 0. 3P 1. 5 P 0. 4P 1. 6 P 0. 5P 1. 7 P 0. 6R E T P 0. 7P 3. 0 E A /V P PP 3. 1 A L E / P R O GP 3. 2 P S E NP 3. 3 P 2. 7P 3. 4 P 2. 6P 3. 5 P 2. 5P 3. 6 P 2. 4P 3. 7 P 2. 3X T A L 2 P 2. 2X T A L 1 P 2. 1GND P 2. 0U1A A T 89 C 5 2112233A 4 4EV C C 圖 8 信號(hào)采集電路 四、顯示電路 （一）顯示電路的方案選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 LED（發(fā)光二極管）和 LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活。 LED 是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示 9 器件。 LCD 顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性：通電時(shí)排列變得有序，使光線容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過(guò)。因此有下面兩種方案可以選擇： 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示。 七段 LED 數(shù)碼管引腳圖如圖 9: 圖 9 LED 管腳配置圖 LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段 LED。這 種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種，如上圖所示，共陰極 LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地，如圖中所示，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。共陽(yáng)極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接，當(dāng)某個(gè)二極管的陰極為低電平時(shí)，該二極管點(diǎn)亮。 通常的七段 LED 顯示塊中有八個(gè)發(fā)光二極管，故也稱為八段顯示器。其中七個(gè)二極管構(gòu)成七筆字型“ 8”，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。 控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示各種字符。設(shè) 8位控制器按低到高的次序依次控制 LED 顯示塊的 a~f 和小數(shù)點(diǎn) dp,我們稱控制器輸出的控制 LED 顯示塊顯示字符的 8位字節(jié)數(shù)據(jù)為段選碼。共陽(yáng)極與共陰極的段選碼互為反碼。 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位 LED 的段選線并接在一起，在某一刻時(shí)，將要顯示的字符段碼同時(shí)送到每一個(gè)顯示器的各段，但是只讓這一位 LED 顯示。下一時(shí)刻又送下一位 LED 要顯示字符的段碼，并只讓下一位 LED 顯示 ?? .如此輪流，使每位顯示該為的字符，這樣不斷的循環(huán)送出響應(yīng)的段選碼﹑位選碼，就可以獲得視覺(jué)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 方案二：采用液晶顯示器顯示。 LCD的優(yōu)點(diǎn)主要包括零輻射、低功耗、體積小、字符顯示精確。但如果采用 LCD 液晶顯示 ,在距離 屏幕 1 m 之外就無(wú)法看清數(shù)據(jù) ,而且在白天其對(duì)比度也不能夠滿足要求 ,因此必須采用高亮度 LED 數(shù)碼管顯示。 此次設(shè)計(jì)中需要顯示時(shí)間、日期等簡(jiǎn)單字符，用 LED 即可滿足要求，另外LCD 比 LED 價(jià)位高。根據(jù)上述分析故選用方案一。 （二） LED 顯示器的顯示方式 靜態(tài)顯示方式： 在靜態(tài)顯示方式下，每位數(shù)碼管的 a~g 和 h端與一個(gè) 8 位的 I/O口相連。要在某一位數(shù)碼管上顯示字符時(shí)，只要從對(duì)應(yīng)的 I/O 口輸出其顯示代碼即可。其特點(diǎn)為：數(shù)碼管中的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示字符改變?yōu)橹埂? 靜態(tài)顯示方式程序簡(jiǎn)單，占用 CPU 時(shí)間資源少，只是在顯示字符改變時(shí)調(diào)用一下顯示程序。但硬件電路復(fù)雜，一般應(yīng)用于數(shù)碼管位數(shù)較少的場(chǎng)合。 10 動(dòng)態(tài)顯示方式： 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，單片機(jī)系統(tǒng)中常采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 動(dòng)態(tài)顯示方式的工作原理是：逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器，也就是說(shuō)在任一時(shí)刻只有 1位顯示器在顯示。為了使人看到所有顯示器在顯示，就得加快循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器的速度（提高掃描頻率），利用人眼的視覺(jué)殘留效應(yīng)，給人感覺(jué)到與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮的效果一樣。一般的，每次循環(huán)掃描不低于 50 次。由于每位顯示器只有部分時(shí)間點(diǎn)亮，因 此亮度有所下降，為達(dá)到與持續(xù)點(diǎn)亮一樣的亮度效果，必須加大顯示器的驅(qū)動(dòng)電流。一般有幾位顯示器，電流就得加大幾倍。 （三）顯示電路 本設(shè)計(jì)的電路連接圖如圖所示： 顯示單元由 7 個(gè) 8 段共陽(yáng)數(shù)碼管組成，采用動(dòng)態(tài)掃描進(jìn)行顯示。前三個(gè)數(shù)碼管分別接 、 和 ，用于顯示總金額；中間兩個(gè)分別接 和 ，用于顯示里程；后邊兩個(gè)分別接 和 ，用于顯示單價(jià)。 圖 10 顯示電路圖 五、 鍵盤 電路 當(dāng)單價(jià)等信息需要進(jìn)行修改時(shí)，就要用到鍵盤進(jìn)行修改。由于調(diào)節(jié)信息不多，故采用 4 個(gè)獨(dú)立鍵盤即可，分別實(shí) 現(xiàn)清零、切換、增大、減小和功能等作用。電路 如圖 11 所示。 圖 11 鍵盤 電路 S1：接 口，對(duì)上一次的計(jì)費(fèi)進(jìn)行清零，為下次載客準(zhǔn)備 S2：接 口，實(shí)現(xiàn)白天和夜晚單價(jià)的切換；當(dāng)功能鍵 S4 按下時(shí)， S2 可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增大。 S3：接 口，當(dāng)功能鍵 S4 按下時(shí)， S3 可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行減小。 S4：接 口，按 1 次，進(jìn)入調(diào)整白天單價(jià)；按 2 次，進(jìn)入調(diào)整夜晚單價(jià)；按3 次，進(jìn)入調(diào)整等待單價(jià)；按 4 次，進(jìn)入調(diào)整起步價(jià)；按 5 次，返回。 11 六、 AT24C01 存儲(chǔ) 電路 存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的 單價(jià)信息。 AT24C01 是 Ateml 公司的 1KB 的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)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 12所示 : 圖 12 AT24C01 型號(hào)和引腳 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址引腳； WP 連到 VCC 被寫保護(hù)只能讀；連到 VSS 或懸空允許進(jìn)行正常的讀寫操作 VCC 電源端 GND 接地端 AT24C01 芯片有 8個(gè)引腳，其中： A0~A2 地址引腳 。 存儲(chǔ)單元電路連接如圖 13 所示。 P 1. 0 V C CP 1. 1 P 0. 0P 1. 2 P 0. 1P 1. 3 P 0. 2P 1. 4 P 0. 3P 1. 5 P 0. 4P 1. 6 P 0. 5P 1. 7 P 0. 6R E T P 0. 7P 3. 0 E A /V P PP 3. 1 A L E / P R O GP 3. 2 P S E NP 3. 3 P 2. 7P 3. 4 P 2. 6P 3. 5 P 2. 5P 3. 6 P 2. 4P 3. 7 P 2. 3X T A L 2 P 2. 2X T A L 1 P 2. 1GND P 2. 0U1A T 89 C 5 2V C C A0WP A1S C L A2S D A V S SU32 4C 0 1 FR 1 04 .7 KR 1 14 .7 KV C C 圖 13 存儲(chǔ)單元電路原理圖 圖中 R R5 是上拉電阻，其作用是減少 AT24C01 的靜態(tài)功耗。由于 AT24C01 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)，所以只用兩根線 SCL（時(shí)鐘脈沖）和 SDA（數(shù)據(jù) /地址）與單片機(jī) 和 口連接，進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)。 每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià)，系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序，將單價(jià)信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序，將存儲(chǔ)器內(nèi)的單價(jià)等信息，讀到緩存單元中，供主程序使 用。 12 第三章 總電路圖 一、 原理圖 二、 總原理 通常計(jì)價(jià)器的采用，在主機(jī)模塊中預(yù)先已寫入了相關(guān)程序和數(shù)據(jù)的信息，如基本距離、候時(shí)時(shí)間的規(guī)定值，與收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相應(yīng)的收費(fèi)價(jià)格值，附加車費(fèi)值計(jì)費(fèi)方式等數(shù)據(jù)和與收費(fèi)辦法相應(yīng)的車費(fèi)計(jì)算與控制程序等。在工作過(guò)程中其主要的功能都是有單片機(jī)中的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)是設(shè)計(jì)主機(jī)模塊，并將各個(gè)硬件的功能顯示在選定的顯示器上。其中硬件和顯示部分是由主機(jī)模塊控制，各個(gè)功能的顯示由顯示電路來(lái)完成。設(shè)計(jì)中選用時(shí)鐘模塊來(lái)保證基本的時(shí)間和日期顯示的正確性，掉電存儲(chǔ)來(lái)存儲(chǔ)基本設(shè)置信 息，顯示電路作為基本的輸出設(shè)備。在出租車轉(zhuǎn)軸上裝上一個(gè)傳感器，以便獲得行駛里程信號(hào)。利用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而計(jì)算出里程及所需金額。然后傳送給顯示電路顯示所有的信息。 第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 一、主程序 在主程序中，需要完成對(duì)各參量和接口的初始化、出租車起 步 價(jià)和單價(jià)的初始化以及中斷、計(jì)算、循環(huán)等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng) /清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價(jià)格寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)程和計(jì)價(jià)等不同的操作。 當(dāng)汽車運(yùn)行起來(lái)時(shí)，就啟動(dòng)計(jì)價(jià)， 根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷行駛里程是否已超過(guò)起步價(jià)公里數(shù)。若已超過(guò)，則根據(jù)里程值、每公里的單價(jià)數(shù)和起步價(jià)來(lái)計(jì)算出當(dāng)前的總金額，并將結(jié)果存于總金額寄存器中；中途等待時(shí)，無(wú)脈沖輸入，不產(chǎn)生中斷，當(dāng)時(shí)間超過(guò)等待設(shè)定值時(shí)，開始進(jìn)行計(jì)時(shí)，并把等待價(jià)格加到總金額里，然后將總金額、里 程 和 單 價(jià) 送 數(shù) 碼 管 顯 示 出 來(lái) 。 程 序 流 程 如 圖 ： 13 圖 14 主程序流程圖 計(jì)算程序流程圖 二、 里程計(jì)數(shù)中斷程序 每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次，當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖計(jì)滿 1000 次時(shí)，進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中，里程變量加一。主函數(shù)中總金額也相應(yīng)地變化。 三、 計(jì)算程序 計(jì)算程序根據(jù)里程數(shù)分別進(jìn)入不同的計(jì)算公式。如果里程大于 3 公里，則執(zhí)行公式：總金額 =起步價(jià) +（里程 3） *單價(jià) +等待時(shí)間 *等待單價(jià)；否則，執(zhí)行公式：總金額 =起步價(jià) +等待時(shí)間 *等待單價(jià)。 四、 顯示程序 顯示程序利用定時(shí)器每 1ms 產(chǎn)生一次中斷，相應(yīng)變量置位，點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管，顯示一位數(shù)據(jù)，利用主函數(shù)內(nèi)的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，同時(shí)根據(jù)數(shù)碼管余輝和