【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于STC89C52單片機(jī)出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)摘 要隨著城市建設(shè)日益加快，象征著城市面貌的出租車行業(yè)也將加速發(fā)展?，F(xiàn)在各大中城市出租車行業(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)展有很好的前景。盡管小城市尚未普及，但計(jì)價(jià)器的普及也是毫無疑問的，所以未來汽車計(jì)價(jià)器的市場還是十分有潛力的。出租車計(jì)價(jià)器是單片機(jī)的一種典型應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的計(jì)價(jià)器是由單片機(jī)和外部電路組成。包括檢測模塊，控制模塊，人機(jī)模塊。里程檢測模塊由A44E構(gòu)成，控制模塊包括STC89C52單片機(jī)和AT24C02，人機(jī)模塊包括獨(dú)立鍵盤和LED動(dòng)態(tài)顯示。系統(tǒng)性能指標(biāo)；、行駛里程和總金額；。通過多次調(diào)試系統(tǒng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：STC89C52，霍爾傳感器A44E ，I2C總線，動(dòng)態(tài)顯示Design of Taximeter Based on STC89C52ABSTRACTWith the rapid development of city constriction, the taxi industry which symbolizes the cityscape also has an accelerated progress. Nowadays the automatic taximeter has been widely used in taxi industry in many cites. Therefore, the development of automatic taximeter is doomed. Although automatic taximeter is not spread in some towns, there is no doubt that it would be popularized. Thus, in future the business of automatic taximeter is still potential. One typical application of single chip puter is automatic taximeter. The hardware of this design is posed of single chip puter and peripheral circuits which consist of Detection Unit, Processing Unit and Human Computer Interaction Unit. The Detection Unit is based on Halleffect sensor. The Processing Unit contains STC89C52 and AT24C02. Human Computer Interaction Unit is posed of keyboard and LED.The function of this system includes as follows:1. Set the unit price。2. Display the unit price, total amount and mileage.3. Accuracy: . After repeatedly debugging, the performance of this system is reached the design requirements. KEY WORDS: STC89C52, Halleffect sensor, A44E, I2C Bus, Dynamic display4目　錄前　言 1第1章 系統(tǒng)工作原理 3 功能要求 3 基本原理 3第2章 硬件設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)最小系統(tǒng)單元 5 霍爾傳感器單元 6 掉電存儲(chǔ)單元 8 鍵盤調(diào)整單元 9 顯示單元 10第3章 軟件設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)主程序 14 里程計(jì)數(shù)中斷程序 15 中途等待中斷程序 15 計(jì)算程序 17 顯示程序 18 鍵盤程序 18第4章 調(diào)試改進(jìn)過程及運(yùn)行結(jié)果分析 21 動(dòng)態(tài)掃描的調(diào)試和分析 21 AT24C02的編程與調(diào)試 21 按鍵查詢功能的實(shí)現(xiàn) 21 計(jì)算程序的分析與設(shè)計(jì) 22 結(jié)果分析與性能改進(jìn) 23 計(jì)價(jià)器系統(tǒng)的仿真 23結(jié)　論 26謝 辭 27參考文獻(xiàn) 28附 錄A 系統(tǒng)原理圖 30附 錄B 仿真圖PCB板 31附 錄C 系統(tǒng)源程序 33外文資料翻譯 55前　言單片機(jī)是一種可通過編程控制的微處理器，雖其自身不能單獨(dú)用在某項(xiàng)工程或產(chǎn)品上，但當(dāng)其與外圍數(shù)字器件和模擬器件結(jié)合時(shí)便可發(fā)揮強(qiáng)大的功能，現(xiàn)在單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。舉例如下：1. 工業(yè)自動(dòng)化。如數(shù)據(jù)采集、測控技術(shù)。2. 智能儀器儀表。如數(shù)字示波器、數(shù)字信號(hào)源、感應(yīng)電流表等。3. 消費(fèi)類電子產(chǎn)品。如空調(diào)機(jī)、微波爐、IC卡、汽車電子設(shè)備等。4. 通信方面。如調(diào)制解調(diào)器、程控交換技術(shù)等。5. 武器裝備。如飛機(jī)、軍艦、導(dǎo)彈、魚雷制導(dǎo)、智能武器等。作為與自動(dòng)化技術(shù)和電子密切相關(guān)的理工科學(xué)生，掌握單片機(jī)是最簡單也最基礎(chǔ)的要求。為了進(jìn)一步豐富和鞏固單片機(jī)知識(shí)，也為了能更好的聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了基于單片機(jī)STC89C52控制的出租車計(jì)價(jià)器，并力求能做出實(shí)物。鑒于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及各種更先進(jìn)的仿真軟件的出現(xiàn)，使用高級(jí)語言如C代替匯編語言進(jìn)行編程和控制已成為現(xiàn)實(shí)，也成為一種發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)C語言編程相對(duì)于MC51匯編語言編程有如下優(yōu)點(diǎn)：1. 對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不需要有很深的理解就可以編程操作單片機(jī)。2. 寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)完全由編輯器自動(dòng)處理。3. 程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，可使程序結(jié)構(gòu)化。4. 庫中包括許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的處理能力，使用方便。5. 具有方便的模塊化編程技術(shù)，使已編好的程序便于移植，可極大縮短開發(fā)時(shí)間，增加程序的可讀性和可維護(hù)性。事實(shí)上，當(dāng)今許多硬件的開發(fā)都已開始用C語言編程，如各種單片機(jī)、DSP、ARM等，用C語言進(jìn)行工業(yè)控制也已成為一種趨勢(shì)，為了更好的適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)形勢(shì)，為了更好的面對(duì)挑戰(zhàn)、把握機(jī)遇，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)決定嘗試用C語言編程完成。也希望能在進(jìn)一步熟悉單片機(jī)控制的同時(shí)，對(duì)數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、計(jì)算控制技術(shù)以及常用外圍芯片有更深層次的了解，提高自己的綜合能力。綜上：基于單片機(jī)STC89C52設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)器不僅可方便的用軟件代替硬件，降低成本，具備一般計(jì)價(jià)器的計(jì)算里程和顯示總金額的功能，還具備了掉電保持，白天、夜晚單價(jià)切換，并且還可很方便的擴(kuò)展為速度測試儀，具有很好市場前景。功能要求1. 設(shè)計(jì)一個(gè)出租車計(jì)價(jià)器，并利用霍爾傳感器和單片機(jī)內(nèi)集成的計(jì)數(shù)器測試出出租車運(yùn)行里程。2. 要求單價(jià)可調(diào)，并要求對(duì)等待時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。3. 利用I2C總線通過EEPROM對(duì)存儲(chǔ)空間進(jìn)行擴(kuò)展，使其具備掉電存儲(chǔ)功能。4. 有完整的軟件仿真結(jié)果和硬件電路，并用Protel設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖。 第1章 系統(tǒng)工作原理 功能要求出租車計(jì)價(jià)器是根據(jù)乘客乘坐汽車行駛距離和等候時(shí)間的多少進(jìn)行計(jì)價(jià)的,并在行駛中同步顯示本次消費(fèi)、運(yùn)行里程、運(yùn)行單價(jià)以及等待時(shí)間等信息。從起步開始，當(dāng)汽車行駛里程未滿3公里時(shí)，均按起步價(jià)計(jì)算。超過3公里后,實(shí)現(xiàn)每1公里單價(jià)收費(fèi)，中間遇到暫停時(shí)，計(jì)程數(shù)不再增加，開始計(jì)時(shí)收費(fèi)，計(jì)程收費(fèi)和計(jì)時(shí)收費(fèi)的和便構(gòu)成了一位乘客的車費(fèi)。同時(shí)，白天和夜晚價(jià)格不同，可以進(jìn)行切換。白天單價(jià)、夜晚單價(jià)、等待單價(jià)和起步價(jià)格都可通過獨(dú)立鍵盤進(jìn)行調(diào)節(jié)。（默認(rèn)起步價(jià)為5元/3公里，，等待計(jì)時(shí)單價(jià)為1元/1分鐘）為提高計(jì)時(shí)、計(jì)價(jià)精度，確保乘客對(duì)自己消費(fèi)的知情權(quán)，同時(shí)為減少司機(jī)朋友來回調(diào)整單價(jià)以及停車后需重設(shè)單價(jià)的麻煩，計(jì)價(jià)器應(yīng)具有掉電保持功能，即當(dāng)重新啟動(dòng)后維持原有數(shù)值（包括總金額、等待時(shí)間、行駛里程、單價(jià)）不變，直至強(qiáng)制按下清零鍵，計(jì)價(jià)器顯示起步價(jià)（剛起步時(shí)對(duì)應(yīng)總金額）、運(yùn)行單價(jià)，為下一次計(jì)價(jià)做準(zhǔn)備。 基本原理 計(jì)價(jià)器系統(tǒng)主要由五部分組成：分別為基于霍爾傳感器A44E的里程檢測單元、STC89C52單片機(jī)、外擴(kuò)串行EEPROMAT24C0獨(dú)立鍵盤和LED顯示?；魻杺鞲衅髦饕糜跈z測汽車行使的里程數(shù)，出租車車輪每旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器A44E便產(chǎn)生一相應(yīng)的脈沖輸出，并把該脈沖交由單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)則根據(jù)程序設(shè)定，通過計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)換算出已行駛里程（里程=脈沖個(gè)數(shù)*出租車車輪周長），然后再根據(jù)從EEPROMAT24C02中讀取的單價(jià)等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行總的消費(fèi)金額的計(jì)算：當(dāng)里程小于3公里時(shí)，總金額=起步價(jià)+等待時(shí)間*等待單價(jià)；當(dāng)里程大于3公里時(shí)，總金額=起步價(jià)+（里程3）*運(yùn)行單價(jià)+等待時(shí)間*等待單價(jià)；計(jì)算好的金額、等待時(shí)間、里程和單價(jià)等數(shù)據(jù)信息都可實(shí)時(shí)地顯示在數(shù)碼管上。其中，等待時(shí)間可根據(jù)霍爾傳感器A44E是否有脈沖輸出加以判斷，如可設(shè)定等待時(shí)基為5s,即假如A44E在5s后仍無脈沖輸出便認(rèn)為進(jìn)入等待時(shí)間，并由單片機(jī)STC89C52內(nèi)部計(jì)時(shí)器對(duì)其進(jìn)行計(jì)時(shí)。獨(dú)立鍵盤可以調(diào)整單價(jià)等相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)按下某按鍵，會(huì)給單片機(jī)相應(yīng)端口一低電平信號(hào)，單片機(jī)會(huì)通過循環(huán)掃描檢測到此信號(hào)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的程序做出相應(yīng)的處理；調(diào)整好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到EEPROM中，掉電后可以使該數(shù)據(jù)不丟失，下次得電后直接從EEPROMAT24C02中讀到單片機(jī)，并通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖11所示。圖11系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 第2章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)單元主控機(jī)系統(tǒng)采用STC公司生產(chǎn)的 STC89C52單片機(jī)，它含有512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，內(nèi)置8K 的電可擦除FLASH ROM，可重復(fù)編程，大小滿足主控機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以不必再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。芯片外圍電路最高可接入40MHZ的晶振（AT單片機(jī)數(shù)值一般為24ＭＨＺ）。復(fù)位電路和晶振電路，以及P0口接入的10K的上拉電阻便構(gòu)成了STC89C52 單片機(jī)工作所需的最簡外圍電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖21所示。 圖21 單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C52單片機(jī)的復(fù)位端接74LS14，它是一個(gè)史密特觸發(fā)輸入的芯片，高電平有效，具有穩(wěn)定波形的作用。RST端若由低電平上升到高電平并持續(xù)2個(gè)周期，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位操作；在該復(fù)位電路中，按一下復(fù)位開關(guān)，利用電容沖放電的所產(chǎn)生的延時(shí)，就會(huì)在RST端產(chǎn)生一段時(shí)間的高電平，進(jìn)而進(jìn)行復(fù)位操作。外接12M的晶振和兩個(gè)30pF 電容組成系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘電路，其中電容主要起到濾波、微調(diào)以及利用其充放電過程幫助單片機(jī)晶振啟振的作用 [1] 。對(duì)于單片機(jī)的P0口，可以作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可以作為一般的I/O口使用。但當(dāng)其作為I/O使用時(shí)，由于輸出屬于開漏電路，無上拉電阻故也無法進(jìn)行高低電平的操作，此時(shí)必須接上拉電阻，一般阻值選為10K。但P0口不能同時(shí)作為地址/數(shù)據(jù)總線和I/O使用。本設(shè)計(jì)利用Ｐ０口的I/O功能 [2] 。 霍爾傳感器單元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(hào)符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的I/O 端口上，而且其最高檢測頻率可達(dá)到1MHZ[3] 。 A44E 集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍耳電勢(shì)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(gè)基本部分組成。在輸入端輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時(shí)，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(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出，該VH信號(hào)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(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電平，三極管導(dǎo)通， OC門輸出端輸出低電壓，這種狀態(tài)為開；當(dāng)觸發(fā)器輸出低電平時(shí)，三極管截止，OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) [4] 。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。A44E霍爾傳感器原理如圖22所示。圖22A44E霍爾傳感器原理里程計(jì)算主要通過霍爾傳感器A44E檢測完成，出租車車輪每旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器A44E便產(chǎn)生一相應(yīng)的脈沖輸出，并把該脈沖交由單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)則根據(jù)程序設(shè)定，通過計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)換算出已行駛里程：里程=脈沖個(gè)數(shù)*出租車車輪周長。其原理如圖23所示。圖23傳感器測距示意圖，即做為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的輸入端，車輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車輪的周長是2米），霍爾開關(guān)便輸出一低電平信號(hào)，然后利用單片機(jī)定時(shí)器1對(duì)該脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到500次時(shí)，則達(dá)到1公里，單片機(jī)將自動(dòng)刷新里程、總金額等信息。 掉電存儲(chǔ)單元AT24C02的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的總金額，等待時(shí)間，運(yùn)行里程以及單價(jià)等信息。AT24C02 是Ateml公司的2KB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，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24所示。圖24 AT24C02引腳配置圖圖中RR5 是上拉電阻，其作用是減少AT24C02 的靜態(tài)功耗。由于AT24C02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)，只用兩根線SCL（時(shí)鐘脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址），進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)時(shí)遵守I2C總線協(xié)議。每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià)，系統(tǒng)就調(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。事實(shí)上AT24C