【正文】 出租車計價器系統(tǒng)設(shè)計方案第一章 出租車計價器系統(tǒng)功能描述 計價器整體功能描述結(jié)構(gòu)設(shè)計出租車計價器方案并進行仿真，完成白天晚上轉(zhuǎn)換計價，顯示路程、單價、總金額。 各部分電路功能描述1 不同情況具有不同的收費標準。a) 白天b) 晚上2 具有數(shù)據(jù)的復(fù)位功能3 IO 口分配的簡易要求a) 距離檢測使用霍爾開關(guān)A44Eb) 白天/晚上收費標準的轉(zhuǎn)換開關(guān)c) 數(shù)據(jù)清零開關(guān)4 數(shù)據(jù)輸出5 按鍵a) 啟動計時開關(guān)b) 數(shù)據(jù)復(fù)位（清零）c) 白天/晚上轉(zhuǎn)換第二章 方案論證本系統(tǒng)可分4個模塊構(gòu)成：主控電路、掉電保護模塊、信號采集模塊和顯示模塊。方案一 使用數(shù)字電路和模擬電路來完成設(shè)計要求。顯示器件有：LED顯示，VFD顯示，分段式數(shù)碼管等等，針對顯示單元電路這里可以使用分段式數(shù)碼管顯示，分段式數(shù)碼管分為共陽極和共陰極兩種，對數(shù)碼管的驅(qū)動針對不同的類型采用不同的芯片，共陰極數(shù)碼管通常采用TTL系列的74LS48驅(qū)動，而共陽極數(shù)碼管通常采用CMOS系列的CD4543來驅(qū)動；僅時鐘顯示電路框圖和實際電路就非常復(fù)雜，整體電路將更加煩瑣。而且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)；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。方案二 使用單片機來完成設(shè)計要求。單片機功能強大，用較少的硬件和適當?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶崿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。針對計費模式的切換，通過軟件編程就可以容易的實現(xiàn)。避免了機械開關(guān)帶來的不穩(wěn)定因素。確定方案 經(jīng)過上面的兩種方案的比較，顯然第二種方案具有更大的優(yōu)越性、靈活性，所以我們采用第二種設(shè)計方案進行設(shè)計。方案一 ：采用液晶顯示器（LCD）顯示。液晶屏顯示功能強大，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，顯示內(nèi)容較豐富；方便操作者讀取信息及一些擴展功能的實現(xiàn)。占用系統(tǒng)IO口較少，有效地節(jié)約系統(tǒng)資源，使整個系統(tǒng)更加人性化。方案二 ：采用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有編程簡單，夜間顯示效果好，但只能顯示有限的符號和數(shù)碼字，而且顯示內(nèi)容有限。能完成題目中的基本要求，如果還要增加具體功能的提示，則比較難實現(xiàn)。確定方案 經(jīng)過上面的兩種方案的比較，第一種方案具有更大的優(yōu)越性、靈活性，所以我們采用第一種設(shè)計方案進行設(shè)計。第三章 計價器系統(tǒng)電路功能單元設(shè)計本系統(tǒng)的功能實現(xiàn)具體可分一下幾個單元實現(xiàn)，總體電路圖參見附錄1 由于出租車提供的電源是12V的直流電源，所以我們要設(shè)計一個DCDC轉(zhuǎn)換模塊給系統(tǒng)電路提供一個5V電源，開關(guān)電源控制芯片采用MC34063，MC34063是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流直流變換器控制部分。它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器，輸出電壓V0= (1 + RB/RA)，RB、RA為反饋電阻。本電路中外接打印機驅(qū)動電流為3A所以要對MC34063進行擴流，除外接元器件外再加上BU508ANPN型大功率三極管構(gòu)成降壓式變換器輸出5V3A，為防止電源反接在輸入端添加一個保護二極管。電路如圖31所示。圖31 電源電路 里程、計價單元的設(shè)計里程計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，經(jīng)過單片機處理計算，輸送給顯示單元。其基本思路原理如圖32所示?；魻杺鞲衅鬈囕喰〈盆F單片機圖32出租車計價器傳感器測距示意圖由于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 電平標準，可以直接接到單片機的IO 端口上，而且其最高檢測頻率可達到1MHZ。圖33 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖A44E 集成霍耳開關(guān)（圖33）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CC V ，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍耳效應(yīng)原理，當霍耳片處在磁場中時，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)生霍耳電勢差H V 輸出，該H V 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。當施加的磁場達到工作點(即OP B )時，觸發(fā)器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時OC 門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開。當施加的磁場達到釋放點(即rP B )時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC 門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。其集成霍耳開關(guān)外形及接線如圖34所示。圖34 集成霍耳開關(guān)接線 口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0（這樣可以減少程序設(shè)計的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們設(shè)車輪的周長是1 米），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈計數(shù)，當計數(shù)達到1000 次時，也就是1 公里，單片機就控制將金額自動的加增加，其計算公式：當前單價 公里數(shù)=金額。 數(shù)據(jù)顯示單元的設(shè)計圖 根據(jù)要求我們設(shè)計了一個包括時間調(diào)整、車輪長度調(diào)整的功能鍵，還有單價上調(diào)和下調(diào)，復(fù)位，計價，液晶背光燈亮度控制等按鍵。按下對應(yīng)按鍵時調(diào)用對應(yīng)的程序執(zhí)行功能，其中復(fù)位按鍵還包含一個空車指示燈進行輔助顯示。顯示部分要求顯示單價、里程、總金額和另外擴展的時鐘顯示等各種信息，采用LCD顯示很容易滿足要求。 第四章 主要元器件選擇及介紹 單片機選擇89C51和89S51內(nèi)核相同，但89S51針對89C51的明顯的幾個升級如下：　 ：二者的寫入程序的方式不同，89C51只支持并行寫入，同時需要VPP燒寫高壓。89S51則支持ISP在線可編程寫入技術(shù)。串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V即可。 ：89S51電源范圍寬達4～。 ：目前89S11的性能遠高于89C51，89S51系列支持最高高達33MHZ的工作頻率，而89C51工作頻率范圍最高只支持到24M。 ：由于89C51已經(jīng)全面停產(chǎn)，所以在市場方面，庫存的89C51的批發(fā)價格要比89S51貴。 ：89S51向下兼容89C51，就是說用89S51可以替代89C51使用，同樣的程序，運行結(jié)果相同。 ：89S51系列全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 ：內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。 MCS51系列單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能部件 MCS51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖分析圖41， 并按其功能部件劃分可以看出， MCS51系列