【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 按鍵復(fù)位就是通過(guò)按下下圖 中的 RESET 鍵，然后開(kāi)關(guān)按鍵 RESET 導(dǎo)通，電流通過(guò)電阻 R1 在 RST 端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平，然后就復(fù)位了。上電復(fù)位就是在接通電源的瞬間，電容兩端的電壓由 0跳變到VCC（因?yàn)殡娏魇峭ń涣髯柚绷?，所以在上電的瞬間，電容就相當(dāng)于短路），然后在 RST端產(chǎn)生了一個(gè)高電平，由此實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位操作。在此之后，由于 VCC電壓不變，電阻就發(fā)揮它阻直流的作用了， VCC 就對(duì)電容充電，這時(shí)候 RST 引腳上的高電平就會(huì)慢慢的降下去 [9]。 C13 0 p FC23 0 p FX11 1 .0 5 9 2 M H z湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 因?yàn)槲覀兂鲎廛?chē)計(jì)價(jià)器要經(jīng)常進(jìn)行復(fù)位操作，我們不可能每次復(fù)位的時(shí)候都把電源斷開(kāi)然后重新接上進(jìn)行復(fù)位，所以我們就使用按鍵復(fù)位這一形式。 按鍵復(fù)位電路原理：?jiǎn)?dòng)單片機(jī)之后，電源給電容 C1 充電，電阻 R2 兩端的電壓接近于 0，所以這時(shí)候 RST 引腳上是低電平，單片機(jī)系統(tǒng)此時(shí)正常工作，當(dāng)開(kāi)關(guān)按鍵 RESET按下的時(shí)候，開(kāi)關(guān) RESET 導(dǎo)通，電流就會(huì)通過(guò)電阻 R1，而且在開(kāi)關(guān)按下的時(shí)候電容 C1也會(huì)釋放先前充的電量，此時(shí) R2 端的電壓不再是 0，所以在 RST 引腳會(huì)產(chǎn)生高電平，這時(shí)候單片機(jī)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位 [10]。按鍵復(fù)位電路如下圖 所示。 圖 復(fù)位電路 在上圖 ，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的是單片機(jī)復(fù)位電路，而單片機(jī)是高電平復(fù)位，而高電平至少要持續(xù) 10ms 才有效，所以我們根據(jù)這個(gè)時(shí)間來(lái)設(shè)置電容值 C1為 10uF，電阻值R2 為 10k。電阻 R2的作用主要是為了控制復(fù)位時(shí)間，電阻 R2越大，則復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)，如果不加電阻，電路則一直處于復(fù)位狀態(tài)?？紤]在實(shí)際生活中，在按下開(kāi)關(guān) RESET 的時(shí)候，考慮到電容會(huì)迅速放電，開(kāi)關(guān)可能會(huì)產(chǎn)生電火花，所 以需串聯(lián)一個(gè) 1k 的電阻，保護(hù)觸點(diǎn)壽命。 里程計(jì)算、計(jì)價(jià)電路設(shè)計(jì) 出租車(chē)行駛的路程主要是通過(guò)安裝在車(chē)輪上的傳感器監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳感器將信號(hào)送給單片機(jī)，從而計(jì)算出單價(jià)等信息。通過(guò)對(duì)傳感器的工作方式研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該選用磁敏傳感器，而仔細(xì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，磁敏傳感器中的霍爾傳感器（ A44E）是比較符合我們出租車(chē)計(jì)價(jià)器的要求的。 霍爾傳感器 R11kR21 0 kC11 0 u FR E S E TV C C湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 霍爾傳感器具有耐高溫、體積小、穩(wěn)定性高、線性度好、靈敏度高等特點(diǎn)，是一種利用霍爾效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器 [11]。它在機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。盡可能短的檢測(cè)時(shí)間、高精度、分辨能力強(qiáng)就是它對(duì)對(duì)測(cè)速裝置的要求。 霍爾器件的優(yōu)點(diǎn)為：耐腐蝕和污染、耐震動(dòng)、頻率高達(dá) 1MHz、所需功耗小、容易安裝、長(zhǎng)壽命、輕質(zhì)量、體積小和結(jié)構(gòu)牢固 [12]。 按功能可以將霍爾器件分為輸出量為模擬量的霍爾線性器件和輸出量為數(shù)字量的霍爾開(kāi)關(guān)器件 [13]。 輸出量為模擬量的霍爾線性器件的優(yōu)點(diǎn)為線性度好和高精度；輸出量為數(shù)字量的霍爾開(kāi)關(guān)器件的優(yōu)點(diǎn)是位置重復(fù)的精度高、沒(méi)有抖動(dòng)和回跳、沒(méi)有觸點(diǎn)、沒(méi)有磨損、輸出的波形清晰可見(jiàn)。對(duì)霍爾器件采取保護(hù)措 施和進(jìn)行各種補(bǔ)償之后，它的工作溫度范圍可達(dá)零下 55度至 150 度，工作范圍較廣，能適應(yīng)較惡劣的工作溫度環(huán)境 [14]。 按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可以將霍爾器件的應(yīng)用分為間接應(yīng)用和直接應(yīng)用 [15]。間接應(yīng)用就是將人為設(shè)置的磁場(chǎng)作為被檢測(cè)信息的載體，通過(guò)這個(gè)受檢對(duì)象，將非磁和非電的物理量轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)（如：時(shí)間、應(yīng)力、力矩、力等物理量轉(zhuǎn)換成電量）。直接應(yīng)用，顧名思義，就是直接將檢測(cè)對(duì)象的磁特性和磁場(chǎng)檢測(cè)出來(lái)。 A44E 的工作原理： A44E 的五個(gè)基本組成部分為： OC 門(mén)輸出 E、施密特觸發(fā)器 D、差分放大器 C、霍爾 電勢(shì)發(fā)生器 B 和穩(wěn)壓器 A。穩(wěn)壓器將輸入電壓穩(wěn)壓后再加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器上，按照霍爾效應(yīng)的原理，在有垂直于磁場(chǎng)方向的電流流過(guò)放在磁場(chǎng)中的霍爾片的時(shí)候，在與磁場(chǎng)和電流方向互相垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差 [16]。然后放大器會(huì)將這個(gè)電勢(shì)差放大之后送到施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，將這個(gè)信號(hào)整形成方波信號(hào)送到 OC門(mén)輸出。當(dāng)磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到工作點(diǎn)的時(shí)候，觸發(fā)器會(huì)輸出一個(gè)高電壓使三極管導(dǎo)通，這時(shí)候 OC 門(mén)的輸出端就會(huì)輸出低電壓，我們將這種狀態(tài)通常稱(chēng)為“開(kāi)”。當(dāng)磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到釋放點(diǎn)的時(shí)后，觸發(fā)器會(huì)輸出一個(gè)低電壓使三極管截止，這時(shí)候 OC 門(mén) 的輸出端就會(huì)輸出低電壓，我們將這種狀態(tài)通常稱(chēng)為“關(guān)”?；魻栭_(kāi)關(guān)一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作的完成需要進(jìn)行兩次這樣的電壓變換。 里程計(jì)算和監(jiān)測(cè) 將小磁鐵裝在車(chē)輪上，然后再到車(chē)輪旁邊的車(chē)身上 安裝霍爾傳感器 A44E，通過(guò)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小磁鐵靠近霍爾傳感器 A44E 的時(shí)候， A44E 會(huì)監(jiān)測(cè)到信號(hào)，然后將 檢測(cè)到的信號(hào)傳 送到單片機(jī)，經(jīng) 單片機(jī)的 處理計(jì)算， 再 送給顯示單元，這樣便完成了里程計(jì)算 [17]。其原理圖如圖 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 傳感器測(cè)距示意圖 檢測(cè)原理 ：為了程序計(jì)算的方便，我們采用外部中斷 0，所以將 口作為信號(hào)的輸入端 口 ， 假設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m，因?yàn)樾〈盆F安裝在 車(chē)輪 上，所以車(chē)輪 每轉(zhuǎn)一圈 ，這樣霍爾 傳感器 A44E 就 會(huì) 檢測(cè) 出信號(hào) 并輸出信號(hào)， 從而 引起單片機(jī)的中斷 ，然后就 對(duì)脈沖計(jì)數(shù)， 中斷一次就是走 1m,當(dāng) 中斷次數(shù) 達(dá)到 1000 次時(shí)， 出租車(chē)就走了 1km， 然后通過(guò) 單片機(jī) 程序 控制將金額自動(dòng)增加。 每當(dāng)霍爾傳感器 靠近小磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，就會(huì) 輸出一個(gè)低電平信號(hào)就單片機(jī)中斷一次，當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖計(jì)滿 1000 次 時(shí)，就有程序?qū)?dāng)前總額累加，使微機(jī)進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中 [18]。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 目前市面上主要有 LED 顯示和 LCD 顯示。 LCD 是液晶顯示屏 Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要有 TFT、 UFB、 TFD、 STN等幾種類(lèi)型的液晶顯示屏。 TFT（ Thin Film Transistor）是指薄膜晶體管，每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而可以做到高速度、高亮度、高對(duì)比度顯示屏幕信息，是目前最好的 LCD 彩色顯示設(shè)備之一，是現(xiàn)在筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)上的主流顯示設(shè)備。與 STN 相比的話， TFT 色彩飽和度更出色、還原能力強(qiáng)、對(duì)比度高 ,在太陽(yáng)下照射下也看得很清楚 ,但是耗電和成本高是它主要的缺點(diǎn) [19]。 LED 由發(fā)光二極管組成，它的英文全稱(chēng)為 Light Emitting Diode。 LED 顯示屏和 LED單管應(yīng)用為 LED應(yīng)用的兩大類(lèi)，其中 LED 單管應(yīng)用主要包括背光源 LED 和紅外線 LED。把發(fā)光二極管通過(guò)排列和組成構(gòu)成的顯示器件就是 LED 顯示屏，它采用的是低電壓掃描霍爾傳感器 89S51 單片機(jī) 車(chē)輪 小磁鐵 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 驅(qū)動(dòng)， LED 顯示 屏不僅耗電少、可視距離遠(yuǎn)而且成本也低、亮度也高、故障也少，同時(shí)它還具有使用壽命長(zhǎng)和視角大的特點(diǎn)。 LED 和 LCD 的主要區(qū)別為： ①LED顯示器比 LCD顯示器在亮度、刷新速率、可視角度和功耗等方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。而且利用 LED 技術(shù)，我們還可以制作出比 LCD 更加清晰、更薄并且更亮的顯示器； ②LED 比 LCD 更加的節(jié)約能源，它們的功耗比為 1:10 左右； ③LED 比 LCD 有著更高的刷新速率，這樣就使得 LED 在視頻方面有著比 LCD 更好的性能的表現(xiàn)； ④因?yàn)?LED有著寬達(dá) 160176。的視角，所以它不但可以顯示各種動(dòng)畫(huà)信息、彩色圖像以及文字和數(shù)字，而且還可以播放彩色視頻信號(hào)，如：錄像、 DVD、電視、 VCD等等； ⑤LED 顯示屏中的單個(gè)元素的反應(yīng)速度也比 LCD 液晶屏快很多，快了 1000 倍左右，這樣不僅可以在強(qiáng)光下看得清楚，而且還可以適應(yīng)零下 40 攝氏度的低溫。簡(jiǎn)而言之， LED 與 LCD 是兩種不同類(lèi)型的顯示技術(shù)， LED 顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的，LCD 顯示屏則是由液態(tài)晶體組成的。 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上要有單價(jià)（ 2 位）、路程（ 2位）、總金額（ 3 位）顯示輸出，加上另外擴(kuò)展的時(shí)鐘顯示（包含時(shí)分秒的顯示），如果采用 LCD 液晶斷碼顯示的話，在距離頻幕一米之外就無(wú)法看清數(shù)據(jù)，影響出租車(chē)司機(jī)和乘客的查看，不能滿足要求，而且在白天其對(duì)比度也不能夠滿足要求，因此采用 6位 LED 數(shù)碼管的分頻顯示。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的單片機(jī)輸出設(shè)備。單片機(jī)應(yīng)用系常采用 7段LED 數(shù)碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡(jiǎn)單、安裝方便、耐振動(dòng)、價(jià)格低廉且壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用。 在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)掃描顯示和靜態(tài)顯示是顯示器常用的兩種顯示方法。每一個(gè)顯示器都需要占用單獨(dú)的并且具有鎖存功能的 I/O 接口來(lái)用于筆畫(huà)段字形代碼，這就是靜態(tài)顯示。這樣單片機(jī)只需要把需要顯示的字形代碼直接發(fā)送到接口電路就可以了，等到需要顯示新的數(shù)據(jù)的時(shí)后，然后再繼續(xù)發(fā)送新的字形碼，所以單片機(jī)使用靜態(tài)掃描的方法的話， CPU 的開(kāi)銷(xiāo)較小、編程也比較簡(jiǎn)單，更便于監(jiān)視和控制，缺點(diǎn)是占用的接口線多 ，硬件電路也比較復(fù)雜，成本也相對(duì)要高。而所謂的動(dòng)態(tài)顯示就是利用單片機(jī)依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對(duì)應(yīng)于該位數(shù)碼管的位選控制信號(hào)，一位一位輪流點(diǎn)亮各段數(shù)碼管 [20]。 LED 數(shù)碼顯示器可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，共陰極結(jié)構(gòu)就是將所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)則相反為將所有的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，在出租車(chē)計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)中，我采用的是共陽(yáng)極動(dòng)態(tài)顯示方式，其結(jié)構(gòu)如下圖 所示。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 a b c d e f g dp 圖 共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)圖 所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我將數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)如圖 所示。 圖 數(shù)碼管顯示電路 在上圖 數(shù)碼管顯示電路中，數(shù)碼管的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP 為數(shù)碼管的數(shù)據(jù)位接口，我們將它們與單片機(jī)的 P0 口相連接，數(shù)碼管的 6 為數(shù)碼管的位選接口，我們將它們與單片機(jī)的 、 、 、 、 、 相連接，因?yàn)?51 單片機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)， P0 口為集電極開(kāi)路（集電極開(kāi)路的原因：因?yàn)樘幱诠?jié)能的的考慮，我們有很多的元件的額定電壓是 的，而單片機(jī)的電壓是 5V 的，這樣我們直接用單片機(jī)的 5V 電壓去驅(qū)動(dòng)元件的話，會(huì)變得很不方便，所以集電極開(kāi)路，我們?cè)O(shè)置一個(gè)上拉電阻，就可以在上拉電阻中設(shè)置元件的驅(qū)動(dòng)電壓。），不能正常的輸出邏輯+5V 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 電平，所以需要弄一個(gè)上拉電阻，將 P0 口的輸出信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻鉗位在高電平，這樣我們 的數(shù)碼管就可以正常顯示我們的數(shù)字信號(hào)了。 AT24C02 掉電存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)電路的作用是在電源斷開(kāi)的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息，這樣就不用斷電的時(shí)候每次都要重新進(jìn)行基本信息的設(shè)置。在本次出租車(chē)計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)中，我采用的是AT24C02 芯片。 AT24C02 是一個(gè) 2 字節(jié)串行 CMOS EEPROM， 內(nèi)部含有 256 個(gè) 8位字節(jié)， CATALYST公司的先進(jìn) CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。 AT24C02具有一個(gè) 8字節(jié)的頁(yè)寫(xiě)緩沖器，此器件是通過(guò) IIC 總線接口進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作的，它還具有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能 [21]。其引腳圖如圖 。 圖 AT24C02 管腳圖 其各引腳的功能如表 。 表 AT24C02 的管腳功能 管腳名稱(chēng) 功能 A0、 A A2 器件地址選擇 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 SLC 串行時(shí)鐘 WP 寫(xiě)保護(hù) VCC +~ 工作電壓 GND 接地 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 根據(jù) AT24C02 各引腳的功能，將掉電存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)如圖 所示。 圖 掉電存儲(chǔ)電路 如上圖 所示，將地址選擇端口 A0、 A A2 接在低電平上， WP 也接在低電平上，因?yàn)?WP 寫(xiě)保護(hù)是對(duì)高電平有效，如果我們接在高電平上，那樣就不能對(duì) AT24C02 進(jìn)行寫(xiě)操作了。因?yàn)?AT