【正文】 目錄第一章 設(shè)計背景及要求 1 1 2 方案論證與比較 2 系統(tǒng)設(shè)計框圖 4第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 5 5 復(fù)位電路設(shè)計 5 時鐘電路設(shè)計 6 HD8279鍵盤顯示電路設(shè)計 7 AT24C02 掉電存儲單元的設(shè)計 9 MCU硬件資源分配 11第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 13 軟件設(shè)計思路 13 系統(tǒng)主程序設(shè)計 13 13 15 15 鍵盤服務(wù)程序 16 程序?qū)崿F(xiàn) 16第四章 系統(tǒng)調(diào)試及分析 18 18 運行結(jié)果分析 18結(jié) 論 20參考文獻(xiàn)： 21附錄一：系統(tǒng)設(shè)計總體電路圖 22附錄二：系統(tǒng)軟件設(shè)計源程序 23第一章 設(shè)計背景及要求近些年來，隨著單片機的發(fā)展，產(chǎn)品相當(dāng)?shù)姆倍?，單片微型機又稱嵌入式控制器，是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模的集成電路器件。當(dāng)單片機的應(yīng)用不斷地深入，新技術(shù)的發(fā)展也是層出不窮的。這是一項新型的工程技術(shù)，其內(nèi)涵也是隨著單片機的發(fā)展而發(fā)展。MCS51系列的單片機是屬于結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，但也是單片機中的典型，應(yīng)用也相當(dāng)?shù)撵`活。51系列的單片機產(chǎn)品發(fā)展迅速，在國內(nèi)外占有重要的地位。 出租車計價器從最初的只能進(jìn)行簡單的價格計算，發(fā)展到價格、距離獨立計量并顯示，可根據(jù)特殊情況設(shè)定相應(yīng)的收費標(biāo)準(zhǔn)，能打印營運發(fā)票，可使用IC卡結(jié)算等的功能。目前市場上的計價器越來越趨向于集成有多種功能。例如，產(chǎn)品上提供數(shù)碼顯示及液晶屏顯示器，在任何光照條件下均能清晰顯示各種數(shù)據(jù)；可設(shè)置時距分顯、等候收費、特殊狀況下的附加收費，帶有永久時鐘，晝夜自動切換；能自動票據(jù)打印、稅控信息存貯、稅務(wù)和營運狀況的查詢及顯示、語音提示和報價服務(wù)、ＩＣ卡管理；根據(jù)客戶要求，可增加射頻卡讀寫、電子貨幣使用管理、GPS定位車載通訊接口等，以及適合企事業(yè)單位的ＩＣ卡一卡通、內(nèi)部車輛管理和配套的軟硬件設(shè)計。汽車計價器是乘客與司機雙方的交易準(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。具有良好性能的計價器無論是對廣大出租車司機朋友還是乘客來說都是很有必要的。采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的計價器整體電路的規(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)。為此我們采用了單片機進(jìn)行設(shè)計，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當(dāng)?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輕易而舉的實現(xiàn)。避免了機械開關(guān)帶來的不穩(wěn)定因素。設(shè)計一個出租車計價器：(1) 能預(yù)置起步價及單價：；。 (2) 里程顯示為：***.***公里；(3) 采用8255芯片管理鍵盤顯示。 方案論證與比較方案一： 采用數(shù)字電路控制，其原理如圖所示。采用傳感器件，輸出脈沖信號，經(jīng)過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現(xiàn)計價，但是考慮到這種電路過于簡單，性能不夠穩(wěn)定，而且不能調(diào)節(jié)單價，也不能根據(jù)天氣調(diào)節(jié)計費保準(zhǔn)，電路不夠?qū)嵱谩ｋ娐房驁D如圖21所示：金額顯示單價顯示電源電路及保護(hù)電路里程傳感器移位寄存器電路圖21 數(shù)字電路方案方案二： 出租車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動比是一定的，磁感應(yīng)傳感器會產(chǎn)生一個大約20 ms的低脈沖，可以通過計算磁感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的低脈沖數(shù)來計算出租車跑的里程數(shù)及相應(yīng)的車費。編碼器的單片機通過一個I/O口來檢測磁感應(yīng)傳感器信號，當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生的信號時，就通過另一個I/O口向解碼器的單片機發(fā)送一組編碼，而解碼器的單片機則首先判斷當(dāng)前準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)是編碼器發(fā)送的編碼還是解碼寫入器發(fā)送的解碼。當(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時，解碼器的單片機接收此解碼，并利用12C總線協(xié)議將解碼保存到EEPROM中去；當(dāng)判斷是編碼器發(fā)送的編碼時，解碼器的單片機先接收此編碼，然后讀出自己EEPROM中的解碼，將其與接收到的編碼相比較，如果相同則解碼器單片機通過一個I/0口向計價裝置發(fā)出計價脈沖，否則不發(fā)出計價脈沖。解決了以往計價器計價不準(zhǔn)確、使用壽命短等缺點，但此方法通常使干擾信號也能產(chǎn)生計數(shù)脈沖，分立元件過于復(fù)雜，電路穩(wěn)定性不好。方案框圖如圖22所示:計價脈沖解碼器編碼器磁感應(yīng)傳感器 計價裝置解碼寫入器圖22 編碼器方案方案三： 采用單片機控制。以單片機為核心,設(shè)計上采用89S51單片機為主控器，以A44E霍爾傳感器測距，并采用AT24C02實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存單價和系統(tǒng)時間等信息，輸出采用7段數(shù)碼顯示管。利用單片機豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調(diào)整、時鐘顯示功能。原理結(jié)構(gòu)如圖23所示： AT89C51單片機 數(shù)據(jù)存儲及時鐘模塊 里程采集模塊 顯示模塊 存儲區(qū)擴展模塊 鍵盤模塊打印模塊圖23　單片機控制方案本電路設(shè)計的計價器不但能實現(xiàn)基本的計價，而且還能根據(jù)白天，黑夜，中途等待來調(diào)節(jié)單價，但同時在不計價的時候還能作為時鐘為司機同志提供方便。單片機計算總價的公式為：總價=起步價+單價*（總里程起步里程）。AT89C51作為一個單片微型計算系統(tǒng)，靈活性高，其強大的控制處理功能和可擴展功能為設(shè)計電路提供了很好的選擇。 通過比較以上三種方案，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所有要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級，所以我們采用第三種方案，用AT89C51單片機實現(xiàn)出租車計價的功能。 系統(tǒng)設(shè)計框圖本次設(shè)計主要有四個部分模塊電組成，脈沖源產(chǎn)生脈沖提供給單片機，用來計算行駛路程，變換電路用來對產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行整形放大，單片機電路則控制整個系統(tǒng)的運行，8279鍵盤顯示電路用來顯示行駛路程和價格及對計價的控制。： 系統(tǒng)組成框圖第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括單片機AT89S5數(shù)據(jù)顯示部件、復(fù)位電路設(shè)計、時鐘電路設(shè)計、里程計算及計價單元的設(shè)計。在硬件設(shè)計過程中，充分利用各部件的功能，實現(xiàn)多功能的出租車計價器設(shè)計。由于硬件限制，無法通過具體的汽車轉(zhuǎn)動圈數(shù)得出出租車行駛總路程，所以通過計數(shù)脈沖模擬汽車轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，每一千個脈沖記為一公里，即可計算得到車輪旋轉(zhuǎn)幾周出租車能行駛一公里的路程?？赏獠枯斎腚娒}沖也可以軟件設(shè)置脈沖。輸出的方波信號接入89C51單片機系統(tǒng)中，通過計算接收到的方波個數(shù)計算當(dāng)前所行駛的路程。并且系統(tǒng)根據(jù)89C51的定時器T0產(chǎn)生的時鐘，選擇相應(yīng)的收費標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費的計算。然后系統(tǒng)通過8279鍵盤操作和數(shù)碼顯示，來實現(xiàn)啟動、暫停、復(fù)位、校時、顯示時間，修改價格，確定等功能，還能夠切換顯示當(dāng)前的行駛里程和需付的車費。主控機系統(tǒng)采用了Atmel 公司生產(chǎn)的89C51 單片機，它含有128 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，內(nèi)置4K 的電可擦除FLASH ROM，可重復(fù)編程，大小滿足主控機軟件系統(tǒng)設(shè)計，所以不必再擴展程序存儲器。復(fù)位電路和晶振電路是89C51 工作所需的最簡外圍電路。 單片機單元框圖 復(fù)位電路設(shè)計在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機本身需復(fù)位以外，外部擴展的I/O接口電路等也需要復(fù)位，因此需要一個系統(tǒng)的同步復(fù)位信號：即單片機復(fù)位后，CPU開始工作時，外部的電路一定要復(fù)位好，以保證CPU有效的對外部電路進(jìn)行初始化編程。51系列單片機的復(fù)位端RST是一個施密特觸發(fā)輸入，高電平有效。復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號經(jīng)施密特電路整形后作為系統(tǒng)復(fù)位信號，加到51系列單片機和外部I/，其中R1=47KΩ,R2=100Ω,C=10uF 。 時鐘電路設(shè)計89C51系列單片機內(nèi)部有一個可控制的反相放大器，引腳XTALXTAL2為反相放大器的輸入端和輸出端，在XTALXTAL2上外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容便組成振蕩器。電容2的典型值為30pF+10pF（晶振）或40pF+10pF（陶瓷諧振器）。振蕩器頻率主要取決與晶振（或陶瓷諧振器）的頻率，但必須小于器件所允許的最高頻率。振蕩器的工作受控制，復(fù)位后＝0（＝1）振蕩器工作，可由軟件置‘1’，使振蕩器停止振蕩，從而使整個單片機停止工作，以達(dá)到節(jié)電的目的。 時鐘電路 HD8279鍵盤顯示電路設(shè)計本設(shè)計選用HD8279來組成鍵盤和顯示