【正文】 出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)方案1 引言隨著生活水平的提高，人們已不再滿足于衣食住的享受，出行的舒適已受到越來越多人的關(guān)注。于是，出租車行業(yè)以快捷便利的服務(wù)給人們帶來了出行的享受。但是，一直以來存在著的買賣糾紛困擾著行業(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)器來為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。 我國在70年代開始出現(xiàn)出租車，但那時(shí)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)大都是國外進(jìn)口不但不夠準(zhǔn)確，價(jià)格還十分昂貴。隨著改革開放日益深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢頭已十分突出，國內(nèi)各機(jī)械廠家紛紛推出國產(chǎn)計(jì)價(jià)器。出租車計(jì)價(jià)器的功能從剛開始的只顯示路程，到能夠自主計(jì)費(fèi)，以及現(xiàn)在的能夠打發(fā)票和語音提示、按時(shí)間自主變動單價(jià)等功能。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，象征著一個城市的文明程度。 鑒于目前有關(guān)出租車計(jì)費(fèi)又出臺了新的政策，在原有政策基礎(chǔ)上新增了等待費(fèi)用，為了與時(shí)俱進(jìn)，設(shè)計(jì)一個計(jì)費(fèi)功能較全面的系統(tǒng)也已是迫在眉睫。 凡乘過出租車的人都知道，只要汽車開動，隨著行駛里程的增加，就會看到汽車前面的計(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)計(jì)費(fèi)數(shù)字顯示開始從起步價(jià)增加。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，系統(tǒng)會自動根據(jù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，每等候一定時(shí)間，計(jì)費(fèi)顯示就增加一個該收的等候費(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)。 汽車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有應(yīng)用價(jià)值的。 2 出租車計(jì)價(jià)器的方案論證 出租車計(jì)價(jià)器的基本功能本課題所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)器的主要功能有：數(shù)據(jù)的復(fù)位、白天/晚上轉(zhuǎn)換、計(jì)時(shí)計(jì)價(jià)、路程和總金額的統(tǒng)計(jì)，掉電數(shù)據(jù)儲存。當(dāng)按下按鍵后，啟動計(jì)價(jià)器，開始采集脈沖信號，然后傳送到單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理，計(jì)算出行駛路程以及總金額，將計(jì)算結(jié)果通過液晶顯示屏顯示，本電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器不但能實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)，還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)節(jié)單價(jià)，并且在計(jì)價(jià)器掉電后能將數(shù)據(jù)存儲，不影響后續(xù)計(jì)費(fèi)功能。 出租車計(jì)價(jià)器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)本課題對出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)要求如下：設(shè)計(jì)一個出租車自動計(jì)價(jià)器，計(jì)價(jià)包括起步價(jià)、行車?yán)锍逃?jì)費(fèi)、等待時(shí)間計(jì)費(fèi)三部分，用1602液晶顯示總金額，運(yùn)行時(shí)間，最大值為999元，起步價(jià)為6元，等待時(shí)間單價(jià)為超過等待時(shí)間30秒后每分鐘1元，用液晶顯示總里程、等待時(shí)間和總金額。計(jì)費(fèi)功能費(fèi)用的計(jì)算是按行駛里程收費(fèi)。設(shè)白天起步價(jià)為6元，晚上起步價(jià)為7元。等待時(shí)間超過30秒后按1元/min計(jì)費(fèi)，未超過30秒時(shí)清零等待時(shí)間。顯示功能（1）顯示單價(jià):用兩位數(shù)字顯示，顯示方式“XX”，單位為1元/km.（2）顯示行駛里程：用兩位數(shù)字顯示，顯示方式為“XX”,單位為km。計(jì)程范圍099km，里程精確到1km。（3）顯示總費(fèi)用：用三位數(shù)字顯示，顯示方式為“XXX”,單位為元。計(jì)價(jià)范圍0999元，精確到1元。方案一: 采用數(shù)字電子技術(shù)，利用555定時(shí)芯片構(gòu)成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時(shí)鐘脈沖信號，計(jì)數(shù)芯片對脈沖的計(jì)數(shù)和分頻，最后通過譯碼電路對數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示。方案二：用FPGA（可編程門陣列）實(shí)現(xiàn)：利用硬件描述語言編程，仿真調(diào)試后下載到可編程期間上（CPLD）上實(shí)現(xiàn)?？梢詫τ?jì)程車整個過程進(jìn)行判斷、處理。整個過程完全實(shí)現(xiàn)了自動化和智能化。 方案三：采用單片機(jī)控制。以單片機(jī)為核心,設(shè)計(jì)上采用89S52單片機(jī)為主控器，利用單片機(jī)豐富的IO端口，及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格選擇功能。不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級。通過各個方案的比較，我們知道采用數(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，并且難調(diào)試，而采用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對來說功能強(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)，有較大的活動空間，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能，方便對系統(tǒng)進(jìn)行升級和功能擴(kuò)展。所以我們采用第三方案，用AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)價(jià)的功能。：按鍵控制 89S52單片機(jī)復(fù)位電路掉電保護(hù)電路數(shù)據(jù)采集顯示模塊顯示總里程和總金額 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)說明單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡稱，單片機(jī)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(jì)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(shí)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(qiáng)。 在數(shù)據(jù)采集部分本系統(tǒng)采用霍爾傳感器A3144，在數(shù)據(jù)顯示部分本系統(tǒng)采用的是LCD1602這款液晶屏，由于采用LCD液晶屏顯示器功能強(qiáng)大，可顯示各種字體的數(shù)字、漢字、圖像，還可以自定義顯示內(nèi)容，時(shí)尚美觀，而且液晶的功耗和LED比起來要小的多。我們還設(shè)計(jì)了控制按鍵，能夠很好的對出租車計(jì)價(jià)器控制,如啟動/停止按鍵，清零按鍵，白天黑夜模式選擇等。 單片機(jī)的介紹AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S52基本特性：8 位的 CPU， 片內(nèi)有振蕩器和時(shí)鐘電路,工作頻率為0～24MHz
片內(nèi)有 256字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器 RAM
片內(nèi)有 8K字節(jié) 程序存儲器 ROM
4個8位 的并行I/O口（P0、PPP3）
1個 全雙工串行通訊口
3個16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、TT2）
可處理 6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級: AT89S52的引腳結(jié)構(gòu) AT89S52封裝圖 AT89S52各引腳功能說明：P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，（）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能： T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) INTO(外中斷0) INT1(外中斷1) TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 硬件電路組成本系統(tǒng)硬件電路組成主要包括：復(fù)位電路、晶振震蕩電路、顯示模塊，掉電存儲電路，按鍵電路。 硬件電路原理圖 復(fù)位電路復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位（）。按鍵復(fù)位電路原理：在單片機(jī)啟動后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RESET處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時(shí)候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RESET引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位。 按鍵復(fù)位電路 晶振震蕩電路單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容一般取30pF）。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號，再在二分頻的基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)生ALE信號，此時(shí)得到的信號是機(jī)器周期信號。：圖 晶振震蕩電路 數(shù)據(jù)采集模塊介紹里程計(jì)算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算,送給顯示單元的。 ，另一端接地，車輪每轉(zhuǎn)一圈小磁鐵提供一個磁場，通過霍爾傳感器進(jìn)出磁場來回高低電平的變化，就檢測并輸出信號，引起單片機(jī)的中斷，每中斷一次代表汽車輪胎旋轉(zhuǎn)了一圈。本設(shè)計(jì)以165/70R14這款輪胎為準(zhǔn)，165代表胎寬，指輪胎的名義寬度就是165mm,就是輪胎與地面接觸的那個面得寬度。/70代表扁平比，指輪胎的扁平比是70% ，扁平比可以間接反映胎壁的名義高度胎壁的名義高度計(jì)算式為：名義寬度扁平比。所以該輪胎的胎壁名義高度為：165mm70%=。輪胎的外圓半徑為：胎壁高度（）＋輪胎內(nèi)圓半徑() 。周長=2**半徑；，輪胎旋轉(zhuǎn)圈