【正文】 該電路系統(tǒng)能夠模擬實際出租汽車的啟動、停止、暫停、空車等狀態(tài) ,可以顯示計費金額、行駛公里數(shù)、計費開始時間等參數(shù) ,而且各關(guān)鍵參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整 ,以適應(yīng)在實際應(yīng)用中起步價、每公里價格和計費方式等參數(shù)的變化。利用單片機豐富的 I/O 端口，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 磁感應(yīng)傳感器 編碼 器 解碼 器 計價 裝置 解碼寫入器 計價脈沖 E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 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。 E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 第 2 章 系統(tǒng)整體設(shè)計 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。 設(shè)計的意義 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。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。結(jié)果表明該計價器具有集計程、計時、計費、存儲等多種計量功能，并且具有打印和顯示等多種功能。依據(jù)國家有關(guān)法 律、法規(guī)，出租汽車計價器是列入國家首批強制檢定的工作計量器具之一 ，也是近年來國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門強化管理的六類重點計量器具之一 。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。 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。 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。 單片機采集并判斷空車燈信號及路程檢測傳感器信號 ,當(dāng)出租車啟動時 ,單片機檢測到霍爾傳感器的脈沖信號并進(jìn)行里程計算。編程電壓 VPP 有高壓 12V 的，也有低壓5V的。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 AT89C51 的振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下， CPU 停止工作。 AT24CX系列串行 EEPROM是目前單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用較多的 EEPROM芯片。一般商業(yè)品工作溫度為 0～ +70℃，工業(yè)品為 40～ +85℃。 ● WP— 寫保護(hù)，用于硬件數(shù)據(jù)保護(hù)功能。例如， AT24C16 所對應(yīng)的 3個引腳均無效，因此使用 AT24C16 時只能尋址 1 片，同樣，使用 AT24C04 時刻尋址 4片；使用 AT24C08 可尋址 2片。它含一個可預(yù)置的計數(shù)器，計數(shù)范圍從 2 到 16383，可用于延時、計數(shù)或分頻，它內(nèi)部有 256字節(jié)的 RAM，可以補充 CPU內(nèi)部的不足。它一般接到 CPU 的地址線 A8 上。 PA0～ PA7 是 A口的 8 位輸入 /輸出線。 ? CE —— 片選信號。而 PC 口則為 6 位口，它既可以作為數(shù)據(jù)口用于數(shù)據(jù)的 I/O傳送，也可以作為控制口，用于傳送控制信號和狀態(tài)信號，對 PA 和 PB 的 I/O操作進(jìn)行控制。 STB —— 選通信號（輸入），低電平有效。對命令寄存器只能寫不能讀。 ? MCS51的定時器 /計數(shù)器有多種工作方式。寫 0A2H PCF8563 的管腳排列及描述如圖 35 所示： E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 圖 35 8563引腳圖 功能如表 34 所示： 表 34 8563管腳功能表 8563 的基本原理 8563 有 16 個 8位寄存器：一個可自動增量的地址寄存器，一個內(nèi)置 的振蕩器（帶有一個內(nèi)部集成的電容），一個分頻器（用于給實時時鐘 RTC 提供源時鐘），一個可編程時鐘輸出，一個定時器，一個報警器，一個掉電檢測器和一個 400KHzI2C 總線接口。 CLKOUT為開漏輸出管腳，上電時輸出有效，無效時輸出為高阻抗。設(shè)置位 TESTC邏輯可消除替換模式，再次進(jìn)入替換模式只有在設(shè)置 TESTC為邏輯 1后進(jìn)行。 E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 /RD、 /WR:讀、寫線。 圖 36 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 二、 8255 操作方式 8255 有 3 種工作方式可選擇，即方式 0、方式 方式 2。 任一端口都可作為輸入或輸出 。在 8255芯片工作前， 首先向 8255 的控制寄存器中輸入控制字。 PCF8563是一款性價比極高的時鐘芯片它已被廣泛用于電表水表氣表電話傳真機便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域 電路連接圖如 圖 41 所示 ： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 09 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ O w n e r .L E N O V O D 3 B A 8 67 F \桌面 \ t i a n .d dbD r a w n B y:GND4I N T3O S C O2O S C1S D A5S C L6C O U T7V C C8U88 56 3R71 0KR61 0KV C CC21 5P FC10 .1 u FY27 2. 7 68 K H ZBTB A T T E R YP 1. 1P 1. 2V C CD11 N 41 4 8D21 N 41 4 8 圖 41 8563晶振電路 E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 復(fù)位電路 單片機在啟動運行時都需要進(jìn)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。本次設(shè)計中，為方便人的操作，采用按鍵手動復(fù)位的按鍵電平復(fù)位。 電路連接情況如 圖 44 所 示： 圖 44 掉電存儲電路連接圖 AT24C02 的引腳功能和意義如下： ： +5V 電源。通過此引腳可提供硬件數(shù)據(jù)保護(hù)?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。單片機最常用的顯示裝置是 LED 顯示器。設(shè) 8位控制器按低到高的次序依次控制 LED 顯示塊的 a~f和小數(shù) 點 dp,我們稱控制器輸出的控制 LED 顯示塊顯示字符的 8位字節(jié)數(shù)據(jù)為段選碼。下一時刻又送下一位 LED 要顯示字符的段碼，并只讓下一位 LED 顯示 ?? .如此輪流，使每位顯示該為的字符，這樣不斷的循環(huán)送出響應(yīng)的段選碼﹑位選碼，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。如圖所示，該圖表示了一個四位靜態(tài) LED 顯示器電路。動態(tài)顯雖然在任一時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，但是由于人眼具有視覺暫留效應(yīng)，看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點亮的效果完全一樣。 本設(shè)計的電路連接圖如 圖 48所示 ： 圖 48 LED顯示連接圖 如果采用 LCD 液晶顯示 ,在距離屏幕 1 m 之外就無法看清數(shù)據(jù) ,而且在白天其對比度也不能夠滿足要求 ,因此 采用高亮度 LED 數(shù)碼管顯示。 的信號引腳如 圖 49所 示： 圖 49 2716引腳圖 主要引腳功能如下： A10A0： 11位地址 D7D0：數(shù)據(jù)輸出 /OE：輸出允許信號。如 一個 3*3的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個有 9個按鍵的鍵盤。因此各按鍵彼此相互發(fā)生影響，所以必須將行、列信號配合起來并做適當(dāng)?shù)奶幚恚拍艽_定閉合鍵的位置。如 12H 表示第一行 、第 2列的按鍵、 A4H 表示第 10 行、第 4 列的按鍵等。鍵盤的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 工作的忙、閑情況而定。定時掃描進(jìn)了一大步，除了定時監(jiān)視一下鍵盤輸入情況處，其余時間可進(jìn)行其他任務(wù)的處理，因此 CPU 效率提高了。而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入進(jìn)程當(dāng)中， CPU 不再響應(yīng)鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤為止。以 4*4 鍵盤為例，可以編號為 01H， 02H， ...， 0FH， 10H 共 16 個。線所轉(zhuǎn)法的操作步驟也分兩步：第 1步，將行線編程為輸 入線，列線編程為輸出線，并使輸出線輸出全為零電平，則行線電平由高到低所在行為按鍵所在行；第 2 步，則將行線編程為輸出線，列線為輸入線，并使輸出線輸出為全零電平，則列線中電平由高到低所在的列為按鍵所在列。平時無按鍵動作時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。 /E/P：雙重功能輸出控制線。此外，還有一些引腳信號也是提供存儲器擴展使用的。 由于加在 7段陽極上的電壓可以用數(shù)字量表示，對于共陰極，如果某位為 1，E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 則對應(yīng)段發(fā)光；如為 0，則不發(fā)光。故在位數(shù)較多時往往采用動態(tài)顯示方法。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間 ，更重要的是能節(jié)省成本 。每根位選線控制該位的LED 的 8 根段選線控制該位 LED顯示什么字符。共陽極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接，當(dāng)某個二極管的陰極為低電平時，該二極管點亮。我們選擇了 口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷 0，車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數(shù)。當(dāng)通過按鍵設(shè)定一次數(shù)據(jù)完畢后 (如 :晝夜單價、等候時間、起租里程、起租金額等 ) ,系統(tǒng)就自動調(diào)用 存儲程序 ,將數(shù)據(jù)信息保存在芯片內(nèi) 。 ：串行數(shù)據(jù) I/O 端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。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?。?。 RST 變?yōu)榈碗娖胶?，便又退出?fù)位狀態(tài)。它在系統(tǒng)中的作用是設(shè)定，例如：可以設(shè)定時、分、秒。 一個 8位的雙向總線端口 A和一個 5位控制端口 C。 輸入是不鎖存 。 PCO~PC7:作為 8 位輸入 /輸出線 。它有三個八 位并行 I/O 口。 （ POR）替換模式 POR 的持續(xù)時間直接與振蕩器的起動時間有關(guān)。 8563時鐘芯片在本設(shè)計中具有以下功能： 1. 定時器功能 8位的倒計數(shù)器地址（ 0FH ）由定時器控制寄存器地址 0EH控制，定時器控制寄存器用于設(shè)定定時器的頻率（ 4096， 64， 1 或 1/60Hz ）以及設(shè)定定時器有效或無效定時器從軟件設(shè)置的 8 位二進(jìn)制數(shù)倒計數(shù)每次倒計數(shù)結(jié)束定時器設(shè)置標(biāo)E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 志位 TF，定時器標(biāo)志位 TF只可以用軟件清除， TF用于產(chǎn)生一個中斷（ /INT ）每個倒計數(shù)周期產(chǎn)生一個脈沖作為中斷信號 TI/TP 控制中斷產(chǎn)生的條件。但 8155 的定時器 /計數(shù)器，不論是定時工作還是計數(shù)工作，都由外部提供計數(shù)脈沖，其信號引腳就是 TIMER IN。 8155 定時器 /計數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu)如 表 33所示： 表 33 8155定時器 /計數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 定時器 /計數(shù)器的使用 ： 8155的定時器 /計數(shù)器與 MCS51單片機芯片內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器在功能上是完全相同的，即同樣具有定時和計數(shù)兩種功能。對它們只需使用 AD2～ AD0 即可實現(xiàn)編址，如表 33所示。各聯(lián)絡(luò)信號的定義如表 32 所示。該信號是一個特殊信號，對它的使用要格外注意。 ? ALE—— 地址鎖存信號。 RESET 是復(fù)位線 .當(dāng)RESET=1 時， 8155 被復(fù)位。 CE 是片選信號，當(dāng) CE =0 時，芯片才能與 CPU 交換信息。 ● NC— 未連接。 A0， A1， A2— 片選或以頁面選擇地址輸入，用于 EEPROM 器件地址編碼。 AT24C02 介紹 AT24C02 系列串行 EEPROM 引腳、容量及結(jié)構(gòu) 目前我國應(yīng)用最多的封裝形式是 8腳封裝 ,如 圖 33 所 示： 圖 33 AT24C02型號和引腳 E 網(wǎng)校免費網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺 AT24C02 的 EEPROM 的引腳說明如下： ● SCL— 串行時鐘端，用于對輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步。 自定時寫周期包括自動擦除時間不超過 10ms，典型時間為 5ms。斷電數(shù)據(jù)保護(hù)方法可選用具有斷電保護(hù)功能的 RAM 和電可擦存儲器 EEPROM。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻