【正文】 目錄基于DSP的頻率計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目 錄1 前言 1 選題意義 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 本文主要工作 2 本文結(jié)構(gòu)安排 22 總體方案設(shè)計(jì)與論證 3 設(shè)計(jì)方案選擇 3 方案設(shè)計(jì)與論證 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 53 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 硬件電路說(shuō)明 7 硬件電路模塊介紹 7 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 7 驅(qū)動(dòng)電路 11 11 13 14 16 174 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 19 各模塊程序設(shè)計(jì) 20 掉電模塊——I2C總線接口設(shè)計(jì) 20 按鍵模塊設(shè)計(jì) 23 顯示模塊設(shè)計(jì) 23 測(cè)試?yán)锍棠K設(shè)計(jì) 24 計(jì)費(fèi)模塊設(shè)計(jì) 255 系統(tǒng)調(diào)試及指標(biāo)測(cè)試 27 軟件測(cè)試 27 程序調(diào)試工具—KEIL 27 單片機(jī)仿真軟件在線調(diào)試—PROTUES 28 硬件測(cè)試 306 結(jié)論與展望 33 結(jié)論 33 不足與展望 33致 謝 35參考文獻(xiàn) 37附 錄 391 前言1 前言 選題意義近年來(lái)，隨著出租車(chē)的普及使其成為人們工作，生活不可缺少的交通工具。出租車(chē)行業(yè)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也隨之被人們?nèi)找嬷匾?，出租?chē)計(jì)價(jià)器已成為乘客和駕駛員之間公正合理收費(fèi)的依據(jù)，起到雙方“公平稱(chēng)”的作用。汽車(chē)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(chē)行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車(chē)中最重要的工具。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無(wú)論是對(duì)廣大出租車(chē)司機(jī)朋友還是乘客來(lái)說(shuō)都是很必要的。微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步。作為今天的設(shè)計(jì)人員，必須很好的掌握微型計(jì)算機(jī)的概念與技術(shù)。書(shū)本上學(xué)習(xí)的知識(shí)通常只是理論上的東西，而現(xiàn)實(shí)工作中的則是與實(shí)際結(jié)合很緊密的事情。所以實(shí)踐是必不可少的掌握所學(xué)內(nèi)容的階段?，F(xiàn)在各大中城市出租車(chē)行業(yè)都已普及自動(dòng)計(jì)價(jià)器，所以計(jì)價(jià)器技術(shù)的發(fā)展已成定局。隨著城市建設(shè)益加快，象征著城市面貌的出租車(chē)行業(yè)也將加速發(fā)展，計(jì)價(jià)器的普及也是毫無(wú)疑問(wèn)的，所以未來(lái)汽車(chē)計(jì)價(jià)器的市場(chǎng)還是十分有潛力的。因此，汽車(chē)計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)用價(jià)值的。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)在70年代開(kāi)始出現(xiàn)出租車(chē)，但那時(shí)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)大都是國(guó)外進(jìn)口不但不夠準(zhǔn)確，價(jià)格還十分昂貴。隨著改革開(kāi)放益深入，出租車(chē)行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭已十分突出，國(guó)內(nèi)各機(jī)械廠家紛紛推出國(guó)產(chǎn)計(jì)價(jià)器。出租車(chē)計(jì)價(jià)器的功能從剛開(kāi)始的只顯示路程（需要司機(jī)自己定價(jià)，計(jì)算后四舍五入），到能夠自主計(jì)費(fèi)，以及現(xiàn)在的能夠打發(fā)票和語(yǔ)音提示、按時(shí)間自主變動(dòng)單價(jià)等功能。出租車(chē)計(jì)價(jià)器就是單片微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)典型的應(yīng)用?，F(xiàn)在市面上的出租車(chē)計(jì)價(jià)器品種繁多、功能強(qiáng)大。作為一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題,本著從大處著眼,從小處入手的原則,對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用做了一些初步的嘗試和探討。出租車(chē)計(jì)價(jià)器一般采用模擬電路和數(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，難調(diào)試，對(duì)于模式的切換需要用到機(jī)械開(kāi)關(guān)，機(jī)械開(kāi)關(guān)時(shí)間久了會(huì)造成接觸不良，功能不易實(shí)現(xiàn)。為此我們采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)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)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。現(xiàn)在可采用的設(shè)計(jì)方案較多，比如可采用單片機(jī)、PLC、VHDL、DSP、FPGA、ARM等等。各種方案都有各自的優(yōu)點(diǎn)，如果采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器，整體的電路規(guī)模會(huì)比較大，用到的器件比較多，造成故障率高，很難調(diào)試，所以我們采用單片機(jī)方案。在這里主要介紹單片機(jī)方案：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件與軟件結(jié)合，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，單片機(jī)的接口較為豐富，可以很容易擴(kuò)展出許多外部設(shè)備，并且軟件調(diào)試過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)。編程語(yǔ)言采用C語(yǔ)言，使用起來(lái)較為簡(jiǎn)單，軟硬件接口設(shè)置方便。在本設(shè)計(jì)中，采用AT89S51單片機(jī)為主控器，并采用AT24C02實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)等信息，輸出采用8段數(shù)碼管顯示。 本文主要工作本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)出租車(chē)計(jì)價(jià)器，完成了一下工作：1）通過(guò)查閱相關(guān)資料，深入了解出租車(chē)計(jì)價(jià)器的工作原理；2）復(fù)習(xí)“MCS51單片機(jī)原理及C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”，掌握其接口擴(kuò)展包括：顯示、鍵盤(pán)等；3）按照設(shè)計(jì)基本要求組建基于單片機(jī)的出租車(chē)計(jì)價(jià)器的總體結(jié)構(gòu)框圖，構(gòu)建硬件平臺(tái)；4） 采用C語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序,要進(jìn)行初始化，包括對(duì)系統(tǒng)初始化和對(duì)存儲(chǔ)器初始化，要對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)；5）通過(guò)判斷是否計(jì)費(fèi)，調(diào)價(jià)，清零等狀態(tài)，來(lái)分別調(diào)用不同的子程序。然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件仿真，硬件測(cè)試和結(jié)果分析，并且達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。 本文結(jié)構(gòu)安排第一章：前言；第二章：總體方案設(shè)計(jì)與論證；第三章：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；第四章：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；第五章：系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測(cè)試；第六章：項(xiàng)目的綜合評(píng)價(jià)與展望。12 總體方案設(shè)計(jì)與論證2 總體方案設(shè)計(jì)與論證 設(shè)計(jì)方案選擇1）方案1采用中小規(guī)模數(shù)字電路構(gòu)成計(jì)價(jià)器，由計(jì)數(shù)器構(gòu)成主要的測(cè)量模塊，由定時(shí)器組成主要的控制電路，通過(guò)在555振蕩器上接入不同電阻選擇白天、晚上、紅燈或堵車(chē)，停車(chē)報(bào)價(jià)。電路框圖如圖21。圖21 方案一2）方案2用555振蕩器模擬車(chē)輪轉(zhuǎn)數(shù)，用89S52實(shí)現(xiàn)外圍計(jì)數(shù)功能，控制單片機(jī)P1口的相關(guān)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)白天，晚上，紅燈，停車(chē)報(bào)價(jià)之間的切換，P0口作并行輸出。顯示模塊選用7個(gè)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。電路框圖如圖22。圖22方案二3）方案3出租車(chē)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)與軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動(dòng)比是一定的，磁感應(yīng)傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大約20MS的低脈沖，可以通過(guò)計(jì)算磁感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的低脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算出租車(chē)跑的里程數(shù)及相應(yīng)的車(chē)費(fèi)。編碼器的單片機(jī)通過(guò)一個(gè)I/O口來(lái)檢測(cè)磁感應(yīng)傳感信號(hào)，當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，就通過(guò)里一個(gè)I/O口向解碼器的單片機(jī)發(fā)送一組編碼，則解碼器的單片機(jī)首先判斷當(dāng)前準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)時(shí)編碼器發(fā)送的編碼還是解碼器寫(xiě)入器的發(fā)送的解碼，當(dāng)判斷解碼器寫(xiě)入的解碼時(shí)，解碼器的單片機(jī)接收此解碼，并用12C總線協(xié)議將解碼保存到EEPROM中；當(dāng)判斷是編碼器發(fā)送來(lái)的編碼時(shí)，解碼器的單片機(jī)接收此編碼，然后讀出自己EEPROM中的解碼，語(yǔ)氣接收到的解碼相比較，若相同解碼器單片機(jī)通過(guò)I/O口向計(jì)價(jià)裝置發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖，否則不發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖。此方法解決了以前計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確，使用壽命短等缺點(diǎn)圖23 方案三4）方案4采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)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，而且靈活性較強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)為主控制器，通過(guò)按鍵代替實(shí)現(xiàn)霍爾傳感器測(cè)距，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車(chē)的基本計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)，并采用AT24C02實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中掉電的時(shí)候保存單價(jià)等信息，輸出采用8段數(shù)碼管顯示器。利用單片機(jī)豐富的I/O口，及控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)功能。系統(tǒng)框圖23如下：圖24 方案四 方案設(shè)計(jì)與論證方案1系統(tǒng)電路較復(fù)雜，不能程控和擴(kuò)展,難以實(shí)現(xiàn)白天晚上不同價(jià)位和單價(jià)調(diào)整，尚有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。方案2采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜先菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。但是考慮到555振蕩器價(jià)格昂貴，尚有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。 方案3解決了以前計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確，使用壽命短等缺點(diǎn)。但此方法通常使干擾信號(hào)也能產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，分立元件過(guò)于復(fù)雜，電路穩(wěn)定性不好。方案4利用豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，動(dòng)態(tài)顯示降低了硬件成本和電源損耗。在設(shè)計(jì)中采用一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)來(lái)代替。通過(guò)在軟件程序中設(shè)置的里程和金額的信息，再加上驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，就可以在數(shù)碼管上分別顯示總金額和總里程，價(jià)格便宜而且方便易懂。綜上所述，采用方案3較好。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如25所示：圖25 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在方案四中，設(shè)計(jì)電路時(shí)，考慮到里程傳感器價(jià)格昂貴，且不便于試驗(yàn)測(cè)試，在設(shè)計(jì)中采用一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)來(lái)代替。，另一端接地，通過(guò)來(lái)回高低電平的變化，每按兩次，對(duì)應(yīng)的里程數(shù)加一。通過(guò)在軟件程序中設(shè)置的里程和金額的信息，再加上驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，就可以在數(shù)碼管上分別顯示總金額和總里程。設(shè)計(jì)中，為了能夠讓數(shù)碼管更好的正常顯示，本設(shè)計(jì)中采用了驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，在本次硬件設(shè)計(jì)中，考慮采用芯片74LS245來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。在顯示方面可以用液晶顯示，也可以用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。由于在這次設(shè)計(jì)中只需要顯示里程和金額信息，設(shè)計(jì)時(shí)采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。這樣既節(jié)約了成本，又可以達(dá)到顯示的目的。同時(shí)為了減少硬件的復(fù)雜度，本論文采用了動(dòng)態(tài)顯示方式，選用了共陰極數(shù)碼管。同時(shí)，還設(shè)計(jì)了控制按鍵，能夠很好的對(duì)出租車(chē)計(jì)價(jià)器控制，如啟動(dòng)、停止按鍵，清零按鍵等。333 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路說(shuō)明在本次設(shè)計(jì)中，硬件組成包括：AT89S51，驅(qū)動(dòng)電路，顯示電路，復(fù)位電路，掉電保護(hù)電路，時(shí)鐘電路，按鍵電路等幾個(gè)部分。單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，單片機(jī)以其卓越的性能得到廣泛的使用。在這次設(shè)計(jì)中，我們采用AT89S51單片機(jī)，其中用到的I/O口為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(dòng)能力，P0口的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)?！?】出租車(chē)計(jì)價(jià)器根據(jù)乘客乘坐汽車(chē)行駛距里或所用時(shí)間的多少進(jìn)行計(jì)價(jià),并在行程中同步顯示車(chē)費(fèi)值。從起步價(jià)開(kāi)始，當(dāng)汽車(chē)程行駛未滿(mǎn)2公里時(shí)，均按起步價(jià)計(jì)算。過(guò)2公里后,實(shí)現(xiàn)每1公里單價(jià)收費(fèi)，測(cè)距收費(fèi)或測(cè)時(shí)收費(fèi)的和便構(gòu)成了一位乘客的車(chē)費(fèi)。同時(shí)，白天和夜晚價(jià)格不同，根據(jù)判斷時(shí)間可以進(jìn)行切換。白天單價(jià)、夜晚單價(jià)和起步價(jià)格都可以讀取當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，按下計(jì)價(jià)按鍵時(shí)，顯示起步價(jià)和起步里程范圍，這些在程序中顯示，當(dāng)?shù)扔诨虺^(guò)兩公里后，按計(jì)算總價(jià)的公式為：總價(jià)=起步價(jià)+單價(jià)*（總里程起步里程）+1 硬件電路模塊介紹 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(InSystem Programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案. 此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/