【正文】 1 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計（論文）題目： 基于單片機 設(shè)計的出租車計價器 目 錄 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 ??????????????????? ???? ?? Ⅰ 摘 要?????????????????????????????Ⅱ 第 1 章 緒 論 前言????????????????????????? 系統(tǒng)設(shè)計的要求 ???????????????????? 第 2 章 單元電路的選擇與計算 控制電路??????????????????????? 電源電路 ??????????????????????? 信號采集 電路 ????????????????????? 顯示電路 ??????????????????????? 鍵盤電路 ??????????????????????? 第 3 章 總電路 原理圖 ???????????????????????? 系統(tǒng)工作原理 ????????????????????? 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序 ???????????????????????? 里程計數(shù) 中斷 程序 ??????????????????? 計算程序 ????????????????????? ?? 顯示程序 ??????????????????????? 鍵盤程序 ??????????????????????? 程序????????????????????????? 結(jié)論 /展望 參考文獻 2 摘 要 近年來， 城市建設(shè)日益加快， 我國出租汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，成為人們工作、生活中不可缺少的交通工具。出租汽車服務(wù)行業(yè)和出租汽車計價器緊密相關(guān)，因為出租汽車必須安裝出租汽車計價器才能投入營運。出租汽車計價器是一種能根據(jù)乘客乘坐汽車行駛距離和等候時間的多少進行計價，并直接顯示車費值的 計量器具。 計價器作為出租車的一個重要組成部分，關(guān)系著出租車司機和乘客的雙方利益，起著重要作用，因此，具有良好性能的計價器對廣大出租車司機和乘客來說是很必要的。本課題是出租車計價器系統(tǒng)的設(shè)計，重點是設(shè)計出租車計價器的實用性。整個系統(tǒng)是以 89C52 單片機為中心，采用 A44E霍爾傳感器對輪胎轉(zhuǎn)數(shù)進行計數(shù)，實現(xiàn)對出租車?yán)锍痰臏y量。 本課題主要研究出租車計價器的硬件設(shè)計。論文詳細(xì)闡述了該計價器的總體設(shè)計：時鐘電路模塊、掉電存儲模塊、里程檢測模塊、 LED顯示模塊、鍵盤模塊等。 【關(guān)鍵詞】 AT89C52；霍爾傳感器； LED 顯示 3 第一章 緒論 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)以低價高質(zhì)的服務(wù)給人們帶來了出行的享受。但總存在著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價器，用更加精良的計價器來為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。 我國在 70年代開始出租車，但那時的計費系統(tǒng)大都是國外進口不但不夠準(zhǔn)確，價格還十分昂貴。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)各機械廠家紛紛推出國產(chǎn)計價器。出租車計價 器的功能從剛開始的只顯示路程（需要司機自己定價，計算后四舍五入），到能夠自主計費，以及現(xiàn)在能夠打發(fā)票和語音提示、按時間自主變價等功能。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。 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價器里程數(shù)字顯示的讀數(shù)從零逐漸增大，而當(dāng)行駛到某一值時，計費數(shù)字顯示開始從起步價增加。當(dāng)出租車到達某地需要在那里等候時，系統(tǒng)會自動根據(jù)時間進行計時，每等候一定時間，計費顯示就增加一個該收的等候費用。汽車?yán)^續(xù)行駛時，停止計算 等候費，繼續(xù)增加里程計費。到達目的地，便可按顯示的數(shù)字收費。 出租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必要的。因此，汽車計價器的研究也是十分有應(yīng)用價值的。 系統(tǒng)設(shè)計的要求 本設(shè)計采用 AT89C52 單片機為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測距，實現(xiàn)對出租車的多功能的計價設(shè)計，并采用掉電存儲單元 AT24C01 來實現(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 6段數(shù)碼顯示管。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)單價具體要求： 實現(xiàn)當(dāng)前車速的檢測； 實現(xiàn)運行里程的檢測； 實現(xiàn)出租車費用的計算并顯示信息。 4 第二章 單元電路的選擇與計算 一、控制電路 （一） 方案論證與選擇 主機主要是用來實現(xiàn)信號采集的處理、計算，以及控制顯示等模塊，它可以有兩種選擇方案： 方案一： 采用數(shù)字電路控制。將傳感器輸出的脈沖信號，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)，電路也不夠?qū)嵱?。電路框圖如圖 1所示： 圖 1 數(shù)字電路方案 方案二：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、顯示功能。原理結(jié)構(gòu)如圖 2所示： 圖 2 單片機控制方案 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 金額顯示 單價顯示 電源電路及保護電路 里程傳感器 移位寄存器電路 5 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。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）。 AT89C52 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。 通過比較以上兩方案，我們知道采用數(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，功能難以實現(xiàn)。為此采用了單片機進行設(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?容易的實現(xiàn)設(shè)計要求，且靈活性強，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)進行升級和功能擴展。所以我們采用第二方案，用 AT89C52單片機實現(xiàn)出租車計價的功能。 （二）單片機的最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)，是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，常用來構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)。 復(fù)位電路 單片機在啟動運行時都需要進行復(fù)位操作，以便使 CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 AT89C52 單片機有一個引腳 RST，它是施密特觸發(fā)器的 輸入端，其輸出端接復(fù)位電路的輸入。 復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期（即二個機器周期）以上，若使用頻率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4μ s才能完成復(fù)位操作。 復(fù)位有電復(fù)位和手動復(fù)位兩種。手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。本次設(shè)計中，為方便操作，采用手動復(fù)位的電平復(fù)位。其復(fù)位電路如下表示： 復(fù)位電路連接圖如圖 3 所示： P 1 . 0 V C CP 1 . 1 P 0 . 0P 1 . 2 P 0 . 1P 1 . 3 P 0 . 2P 1 . 4 P 0 . 3P 1 . 5 P 0 . 4P 1 . 6 P 0 . 5P 1 . 7 P 0 . 6R E T P 0 . 7P 3 . 0 E A /V P PP 3 . 1 A L E / P R O GP 3 . 2 P S E NP 3 . 3 P 2 . 7P 3 . 4 P 2 . 6P 3 . 5 P 2 . 5P 3 . 6 P 2 . 4P 3 . 7 P 2 . 3X T A L 2 P 2 . 2X T A L 1 P 2 . 1GND P 2 . 0U1A T 8 9 C 5 2SC11 0 u FR12 0 0R21 0 k+ 5 V 圖 3 復(fù)位電路連接圖 圖為 80C51 型單片機上電手動復(fù)位電路。 RC 構(gòu)成微分電路在接電瞬間，產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度若大于 2個機器周期， 80C51型單片機將復(fù)位。為保證 6 微分脈沖寬度足夠大， RC時間常數(shù)應(yīng)大于 2個機器周期。一般取 10Uf 電容、 10k電阻。 時鐘電路 時鐘電路如圖 4 所示： P 1. 0 V C CP 1. 1 P 0. 0P 1. 2 P 0. 1P 1. 3 P 0. 2P 1. 4 P 0. 3P 1. 5 P 0. 4P 1. 6 P 0. 5P 1. 7 P 0. 6R E T P 0. 7P 3. 0 E A /V P PP 3. 1 A L E / P R O GP 3. 2 P S E NP 3. 3 P 2. 7P 3. 4 P 2. 6P 3. 5 P 2. 5P 3. 6 P 2. 4P 3. 7 P 2. 3X T A L 2 P 2. 2X T A L 1 P 2. 1GND P 2. 0U1A T 89 C 5 2C13 3u FC23 3u FY11 2M H z 圖 4 時鐘電路 時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才能為單片機的時鐘脈沖信號。振蕩頻率取決于石英晶體的振蕩頻率，頻率范圍可取 — 12MHz。C C4 主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定作用，電容值可取 5~30pF。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行也就快，但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高 （線間寄生電容要?。Ｔ诒敬卧O(shè)計中，選取晶振頻率為 12MHz,C1 和 C2 的值均為 33uF。 二、電源電路 任何電子設(shè)備都需要用直流電源供電，比較經(jīng)濟實用的的方法是采用各種半導(dǎo)體直流電源。隨著把半導(dǎo)體集成電路工藝的發(fā)展，已制成多種集成穩(wěn)壓器。它體積小、重量輕、可靠性高，而且安裝、調(diào)試方便。此次設(shè)計中采用三端固定輸出穩(wěn)壓器。 （一）指標(biāo)參數(shù) 目前國產(chǎn)的 W78XX 系列三端穩(wěn)壓器，輸出固定的正電壓，有 5V、 6V、 59V、 12V、 15V、 18V 和 24V 七個檔次輸出電流為 。選擇三端穩(wěn)壓器時，應(yīng)注意以下幾 個參數(shù)： 最大輸入電壓 最小輸入輸出電壓差 輸出電壓 最大輸出電流 輸出電阻 7 （二）電源電路 此次設(shè)計用輸出固定電壓的穩(wěn)壓電路（正電壓）。如圖所示是 W78XX 系列作為固定輸出時的典型接線圖。為保證穩(wěn)壓器正常工作，最小輸入輸出電壓差至少為 2~3V。電容 Ci 在輸入線較長時抵消其電感效應(yīng)，以防止產(chǎn)生自激振蕩； Co的作用是消除電路的高頻噪聲，改善負(fù)載瞬間的響應(yīng)。電源電路如圖 5所示： 圖 5 電源電路 三、信號采集電路 主要是通過傳感器對采集車軸轉(zhuǎn)數(shù)，通過主機模塊進行計算，從而得出里程 、金額等信息。通過對傳感器的工作方法研究發(fā)現(xiàn)，傳感器 A44E 是比較符合此次設(shè)計的原理?；?爾傳感器是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合使用。霍爾器件以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻柶骷性S多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達 1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 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(biāo)準(zhǔn)，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。 A44E 集成霍耳開關(guān)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 O