【正文】 器） ● 1000 次擦寫周期 ● 128Bytes 的內(nèi)部 RAM單元 ● 4 個(gè) 8位 I/O 口，即 32 位可編程 I/O 口線 ● 2 個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ● 6 個(gè)中斷源 ● 可編程全雙工串行口 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 ● 看門狗定時(shí)器 ● 雙數(shù)據(jù)指針 ● 靈活的 ISP 在線編程功能（字或字節(jié)模式） ● 寬范圍的工作電壓， VCC 的允許變化范圍為了 ～ ● 可設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)和掉電狀態(tài) ● 振蕩器及時(shí)鐘電路，全靜態(tài)工作方式，時(shí)鐘頻率可為 0Hz~24MHz。 單片機(jī)采集并判斷空車燈信號(hào)及路程檢測(cè)傳感器信號(hào) ,當(dāng)出租車啟動(dòng)時(shí) ,單片機(jī)檢測(cè)到霍爾傳感器的脈沖信號(hào)并進(jìn)行里程計(jì)算。當(dāng)總計(jì)費(fèi)金額達(dá)到 30 元后 ,每公里將加收 50 %的空駛費(fèi) ,遇有特殊情況停車時(shí) ,可設(shè)為不計(jì)費(fèi) ,以保證乘客權(quán)益。 AT89C51作為一個(gè)單片微型計(jì)算系統(tǒng)，靈活性高，其強(qiáng)大的控制處理功能和可 擴(kuò)展功能為設(shè)計(jì)電路提供了很好的選擇。 以單片機(jī)為核心 ,設(shè)計(jì)上采用 89S51 單片機(jī)為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測(cè)距，并采用 AT24C02 實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息，輸出采用 7段數(shù)碼顯示管。 編碼器的單片機(jī)通過一個(gè) I/O 口來檢測(cè)磁感應(yīng)傳感器信號(hào)，當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)，就通過另一個(gè) I/O 口向解碼器的單片機(jī)發(fā)送一組編碼，而解碼器的單片機(jī)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。具體要求： 實(shí)現(xiàn)當(dāng)前車速的檢測(cè) 實(shí)現(xiàn)運(yùn)行里程的檢測(cè) 實(shí)現(xiàn)出租車費(fèi)用的計(jì)算，時(shí)數(shù)據(jù)的顯示等功能。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。現(xiàn)今我國生產(chǎn)計(jì)價(jià)器的企業(yè)有上百家，主要是集中在北京，上海，沈陽和廣州等地。依據(jù)國家有關(guān)法 律、法規(guī)，出租汽車計(jì)價(jià)器是列入國家首批強(qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具之一 ，也是近年來國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門強(qiáng)化管理的六類重點(diǎn)計(jì)量器具之一 。 LED demonstration E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 第 1 章 緒論 前言 近年來，我國出租汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，出租汽車已經(jīng)成為我 國城市公共交通 的重要組成部分和現(xiàn)代化城市必備的基礎(chǔ)設(shè)施，成為人們工作、生活中不可缺少 的交通工具。結(jié)果表明該計(jì)價(jià)器具有集計(jì)程、計(jì)時(shí)、計(jì)費(fèi)、存儲(chǔ)等多種計(jì)量功能，并且具有打印和顯示等多種功能。 本課題主要研究出租車計(jì)價(jià)器的硬件設(shè)計(jì)。出租汽車服務(wù)行業(yè)和出租汽車計(jì)價(jià)器緊密相關(guān)，因?yàn)槌鲎馄嚤仨? 安裝出租汽車計(jì)價(jià)器才能投入營運(yùn)。 出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項(xiàng)新興行業(yè)，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，出租汽車已成為城市公共交通的重要組成部分。 設(shè)計(jì)的意義 在出租車是城市交通的重要組成部分，行業(yè)健康和發(fā)展也獲得越來越多的關(guān)注。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)用價(jià)值的。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 第 2 章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 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。當(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時(shí)，解碼器的單片機(jī)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(shí)，解碼器的單片機(jī)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(jī)通過一個(gè) I/0 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。利用單片機(jī)豐富的 I/O 端口，金額顯示 單價(jià)顯示 電源電路及保護(hù)電路 里程傳感器 移位寄存器電路 磁感應(yīng)傳感器 編碼 器 解碼 器 計(jì)價(jià) 裝置 解碼寫入器 計(jì)價(jià)脈沖 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)整、時(shí)鐘顯示功能。 通過比較以上三種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所有要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用第三種方案，用 AT89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)價(jià)的功能。該電路系統(tǒng)能夠模擬實(shí)際出租汽車的啟動(dòng)、停止、暫停、空車等狀態(tài) ,可以顯示計(jì)費(fèi)金額、行駛公里數(shù)、計(jì)費(fèi)開始時(shí)間等參數(shù) ,而且各關(guān)鍵參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整 ,以適應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中起步價(jià)、每公里價(jià)格和計(jì)費(fèi)方式等參數(shù)的變化。當(dāng)無乘客時(shí) ,單片機(jī)調(diào)用實(shí)時(shí)時(shí)間芯片 8563 程序和 8255 串口顯示驅(qū)動(dòng)程序 ,用 4 只 LED 進(jìn)行時(shí)鐘顯示 。具有全靜態(tài)的工作方式，表明它不一定要求連續(xù)的工作時(shí)鐘定時(shí)，在等待內(nèi)部事件 期間，時(shí)鐘頻率可降至 0。 AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示： AT89C51 的管腳結(jié)構(gòu)圖及管腳說明 如圖 32所示 。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 表 31 AT89C51部分引腳功能表 端口引腳 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串 口和中斷系統(tǒng)仍在工作。具有斷電保護(hù)功能的 RAM 容量大，速度快，但占用線多，成本高， EEPROM 適合數(shù)據(jù)交換量少，對(duì)傳送速度要求不高的場合。其系列串行 EEPROM 除具有體積小、功耗低、工作電壓有效范圍寬等特點(diǎn)外，還具有型號(hào)多，容量大， I2C 總線協(xié)議，占用 I/O 口線少，芯片擴(kuò)展配置方便靈活，讀 /寫操作相對(duì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。擦除 /寫入周期壽命一般都可達(dá)到 10 萬次以上。這個(gè)系列的芯片有 8腳 DIP（雙列直插）封裝， 8 腳 SOIC（表面貼裝）封裝，一部分型號(hào)還有 14 腳SOIC 封裝。寫入串行 EEPROM 的數(shù)據(jù)用 SCL 上升沿同步，輸出數(shù)據(jù)用下降沿同步 ● SDA— 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，漏極開路結(jié)構(gòu)。 當(dāng)該引腳接地時(shí)，可以對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn)行正常讀 /寫操作；當(dāng)其接電源 Vcc時(shí)，芯片就具有寫保護(hù)功能，被保護(hù)的區(qū)域因型號(hào)而異。 將這 3個(gè)引腳配置成不同的編碼值，可選中不同的芯片。 ● TEST— 測(cè)試，用于對(duì)存儲(chǔ)器的檢測(cè)。 ATC24C02 是目前最常用的型號(hào)，支持器件地址編碼，統(tǒng)一串行總線最多時(shí)可同時(shí)連接 1～ 8片，支持硬件設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)。為了能夠設(shè)置芯片的工作方式和了解芯片的狀態(tài)，內(nèi)部還有命令寄存器和狀態(tài)寄存器。 CE 接到地址譯碼器上，由整個(gè)系統(tǒng)分配給高位地址，以保證任何時(shí)刻只有一個(gè)芯片可與 CPU 交換信息，不發(fā)生地址沖突。 AD0～ AD7 為地址數(shù)據(jù)總線。與外部設(shè)備連接的引腳有 TMRIN、 TMROUT、 PA0～ PAPB0～ PB7 和 PC0～ PC5。 PB0～ PB7是 B口的 8 位輸入 /輸出線。除進(jìn)行 AD7～ AD0 的地址鎖存控制外，還用于把片選信號(hào) CE 和 IO/M 等信號(hào)進(jìn)行鎖存。 ? IO/ M —— I/O 與 RAM 選擇信號(hào)。 ? RESET—— 復(fù)位信號(hào)。因此 PC 口共 具有 4 種工作方式，即：輸入方式 (ALT1),輸出方式 (ALT2),PA 口控制端口方式 (ALT3)以及 PA 和 PB口控制端口方式 (ALT4)。 聯(lián)絡(luò)信號(hào)共有 3 個(gè)，其中： ? INTR—— 中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸出），高電平 有效。數(shù)據(jù)輸入操作時(shí)， STB 是外設(shè)送來的選通信號(hào)；數(shù)據(jù)輸出時(shí)， STB 是外設(shè)送來的應(yīng)答信號(hào)。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 表 33 8155的可編程端口 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 選 擇 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器 0 0 1 PA 口 0 1 0 PB 口 0 1 1 PC 口 1 0 0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器低 8 位 1 0 1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器高 8 位 8155 的命令 /狀態(tài)寄存器 8155 有一個(gè)命令 /狀態(tài)寄存器，實(shí)際上這是兩個(gè)不同的寄存器，分別存放命令字和狀態(tài)字。 狀態(tài)字： 狀態(tài)字也是 8 位（但實(shí)際只使用 7 位，最高位沒定義）。但是在使用上卻與 MCS51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有許多不同之處。而 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器則只有一種固定的工作方式，即 14 位計(jì) 數(shù)，通過軟件方法進(jìn)行計(jì)數(shù)值加載。 ? MCS51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出自動(dòng)置位 TCON 寄存器的計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位（ TE），供用戶以查詢或中斷方式使用；但 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出時(shí)向芯片外邊輸出一個(gè)信號(hào)（ TIMER OUT）。 所有 16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可 尋址的 8位并行寄存器，但不是所有位都有用。當(dāng)讀定時(shí)器時(shí)返回當(dāng)前 倒計(jì)數(shù)的數(shù)值。 8563包含一個(gè)片內(nèi)復(fù)位電路，當(dāng)振蕩器停止工作時(shí)，復(fù)位電路開始工作，在復(fù)位狀態(tài)下， I2C總線初始化，寄存器 TF、 VL、 TD TD0、 TESTC、 AE 被置邏輯 1，其它的寄存器和地址指針被 清 0。一種內(nèi)嵌的長時(shí)間起動(dòng)的電路可使 POR失效，這樣可使設(shè)備測(cè)試加速。在普通模式時(shí)設(shè)置 TESTC為邏輯 0沒有意義，除非想阻止進(jìn)入 POR 替換模式。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 AO、 Al:內(nèi)部寄存器尋址。 作為兩個(gè) 4位輸入 /輸出線 :PCO~PC PC4~PC7。 0 的基本功能 : 兩個(gè) 8位口，兩個(gè) 4位口 。 輸入輸出有 16 種不同的組合。 若只有一個(gè)端口工作于方式 1，余下的其它位可以工 作在方式 0。 輸出和輸出是鎖存的 。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)，是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡單配置的系統(tǒng)。計(jì)價(jià)器在出租車空車行駛時(shí)需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘 ,因?yàn)樗臅r(shí)鐘是作為白天 / 晚上單價(jià)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的一個(gè)基準(zhǔn) ,而且計(jì)價(jià)器的時(shí)鐘顯示能為司機(jī)和乘客提供方便 ,所以選擇一個(gè)好的時(shí)鐘芯片對(duì)計(jì)價(jià)器很重要。 AT89C51 單片機(jī)有一個(gè)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。 CPU 從初始化工作，由狀態(tài)表可知，復(fù)位后：程序寄存器為 0000H 開始執(zhí)行程序，內(nèi)部 RAM不受復(fù)位影響。其 復(fù)位電路如下表示： 表 41 復(fù)位電路表 復(fù)位電路連接圖如下： PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 0FFH SCON 00H IP XX000000H SBUF 00H IE 0X000000H PCON 不定 TMOD 00H 0XXX0000B E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 圖 42 復(fù)位電路連接圖 時(shí)鐘電路模塊 圖 43 時(shí)鐘電路連接圖 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái)