【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及啟動(dòng)/復(fù)位計(jì)費(fèi)運(yùn)行鍵、白天/晚上狀態(tài)鍵兩個(gè)開關(guān)和暫停按鍵，通過按鍵判斷收費(fèi)模式是白天還是晚上，由系統(tǒng)確定模式后根據(jù)起步價(jià)、單價(jià)對(duì)行駛距離和等待時(shí)間等不同情況來計(jì)算出收費(fèi)金額。P2口接12864液晶顯示的控制線以及接五個(gè)獨(dú)立式按鍵作為調(diào)時(shí)系統(tǒng)的控制鍵，通過按鍵自主調(diào)節(jié)校對(duì)相應(yīng)的日期、時(shí)間，方便運(yùn)營(yíng)者判別運(yùn)營(yíng)模式（白天/晚上）讓乘客一目了然乘坐時(shí)間。由于仿真中無法實(shí)現(xiàn)A44E霍爾傳感器，在仿真中以脈沖發(fā)生器代替，用不同頻率的脈沖模擬不同的車速，根據(jù)每秒傳送的脈沖數(shù)程序判別汽車是處于高速行駛還是等待狀態(tài)，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到通過計(jì)程計(jì)費(fèi)還是計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，P3口用于接外部中斷接脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，仿真出租車汽車行駛時(shí)的車速。 主程序的設(shè)計(jì)主程序主要完成系統(tǒng)的初始化，各種情況的判斷如調(diào)整鍵是否按下、出租車是否開始計(jì)價(jià)、出租車是否處于等待狀態(tài)，還要進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘、運(yùn)行里程、等待時(shí)間和總金額等信息；停車后顯示運(yùn)行總時(shí)間?？傮w來說，主程序即系統(tǒng)監(jiān)控程序用于對(duì)輸入信號(hào)的處理、輸出信號(hào)的控制和對(duì)各個(gè)功能程序模塊的運(yùn)用及其控制，使實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的過程一目了然。主程序的流程圖如圖6所示。具體程序見附錄。 圖6 主程序流程圖 鍵盤程序的設(shè)計(jì)鍵盤程序模塊即用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)按鍵不同功能的程序，本次設(shè)計(jì)中有八個(gè)鍵功能程序，這八個(gè)鍵(S0S7)的任一鍵都獨(dú)自連一個(gè)I/O()口線上。按鍵SSSSSS6，包括：暫停鍵、選擇調(diào)整時(shí)間光標(biāo)右位鍵、選擇調(diào)整時(shí)間光標(biāo)左位鍵、時(shí)間調(diào)整加一鍵、時(shí)間調(diào)整減一鍵、退出時(shí)間設(shè)置鍵，開關(guān)KK2，其功能分別：?jiǎn)?dòng)/復(fù)位計(jì)費(fèi)運(yùn)行鍵、白天/晚上狀態(tài)鍵。I/O口線通過按鍵與地直接相連，六個(gè)按鍵中任一鍵在沒有被按下時(shí),對(duì)應(yīng)I/O口的引腳都為高電平，一旦有按鍵被按下，相應(yīng)的I/O口就變?yōu)榈碗娖健Ｔ诰幊汰h(huán)節(jié)中就是通過相應(yīng)I/O口是否有電平變化（在一定的時(shí)間范圍內(nèi)）來識(shí)別是否有鍵按下。本次設(shè)計(jì)采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)查詢到有鍵按下時(shí)，便執(zhí)行相應(yīng)的按鍵程序，若沒有鍵按下，則跳過按鍵程序而執(zhí)行其余的主程序。鍵盤程序的流程圖如圖7所示。具體程序見附錄。圖7 進(jìn)入調(diào)整界面按鍵流程圖 外部中斷子程序，車輪每轉(zhuǎn)一圈（），霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出脈沖信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷；進(jìn)入中斷子程序，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到400次時(shí)，即1公里，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)增加。其具體流程圖如圖8所示，具體程序見附錄。圖8 里程中斷程序流程圖本出租車計(jì)價(jià)器系統(tǒng)理論選擇了將A44E的脈沖輸出口接到P32口外部中斷作為信號(hào)的輸入端，車輪每轉(zhuǎn)一圈（），霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到400次時(shí)，即1公里，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)增加，由于仿真中沒有A44E霍爾傳感器芯片，于是采用了直接輸出不同脈沖來代替霍爾傳感器所感應(yīng)的車速，高速行駛時(shí)采用計(jì)程計(jì)費(fèi)，低速行駛時(shí)采用計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，最終實(shí)現(xiàn)總計(jì)費(fèi)。 顯示程序的設(shè)計(jì)顯示程序模塊主要用于實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘信息以及顯示運(yùn)行里程、等待時(shí)間及總價(jià)格；當(dāng)出租車停止計(jì)價(jià)時(shí)則顯示運(yùn)行總時(shí)間。顯示程序的流程圖如圖9所示。具體程序見附錄。 圖9 顯示程序流程圖 路程計(jì)算程序設(shè)計(jì)測(cè)量及計(jì)算程序模塊則主要包括測(cè)量出租車行駛里程、測(cè)量出租車等待時(shí)間，通過測(cè)量的里程數(shù)和等待的時(shí)間來計(jì)算總價(jià)格。通過顯示模塊可將測(cè)量的里程數(shù)、等待時(shí)間以及計(jì)算的總價(jià)格顯示出來。其具體流程圖如圖10所示，具體程序見附錄。設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)器計(jì)費(fèi)方式有白天/晚上模式，根據(jù)模式不同起步價(jià)和單價(jià)也不同。其中起租里程3公里，起步價(jià)白天為8元、晚上為10元。每天6:30至22：00之間，按“白天”計(jì)費(fèi)，；22：00至次日6:30，按“晚上”計(jì)費(fèi)，每公里單價(jià)2元。同時(shí)堵車是要收費(fèi)的，前30秒免費(fèi)。當(dāng)?shù)却龝r(shí)間大于30秒。等候時(shí)間的意思是：行駛停止或速度在10公里/每小時(shí)以下就稱為低速。圖10 路程計(jì)算程序流程圖4 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 Keil uVision4程序調(diào)試軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件故障等問題。程序的調(diào)試應(yīng)模塊化地進(jìn)行，首先單獨(dú)調(diào)試各功能子程序，檢驗(yàn)程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，最后逐步將各子程序關(guān)聯(lián)起來總調(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各個(gè)子程序模塊之間能否正確傳遞參數(shù)，寄存器組是否有沖突，特別要注意各子程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)與恢復(fù)。 系統(tǒng)仿真算法 模擬車速算法本設(shè)計(jì)通過脈沖發(fā)生器模擬實(shí)現(xiàn)霍爾傳感器識(shí)別車速及行駛距離的功能。車輪每轉(zhuǎn)一圈（），轉(zhuǎn)2圈（即行駛5米）產(chǎn)生一個(gè)脈沖。脈沖發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)，系統(tǒng)程序通過識(shí)別脈沖個(gè)數(shù)來判斷車速?gòu)亩R(shí)別是低速行駛（或靜止）和正常行駛。當(dāng)脈沖個(gè)數(shù)每秒≤10個(gè)，系統(tǒng)程序判定為低速行駛（或靜止），計(jì)費(fèi)模式采用計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)；當(dāng)脈沖傳送個(gè)數(shù)每秒＞10個(gè)時(shí)，則判定為正常行駛，計(jì)費(fèi)模式則采用計(jì)程計(jì)費(fèi)。出租車計(jì)程計(jì)價(jià)算法：（1) 出租車低速行駛算法： ,則換算為每秒行駛5m；，行駛2圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖，即1s產(chǎn)生1個(gè)脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=5HZ； ,則換算為每秒行駛10m；，行駛2圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖，即1s產(chǎn)生2個(gè)脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=10HZ。（2) 出租車正常行駛算法： 若出租車行駛平均速度90km/h,則換算為每秒行駛25m；，行駛2圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖，即1s產(chǎn)生5個(gè)脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=25HZ； 若出租車行駛平均速度180km/h,則換算為每秒行駛50m；，行駛2圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖，即1s產(chǎn)生10個(gè)脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=50HZ。 仿真計(jì)費(fèi)算法 本設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)器計(jì)費(fèi)方式有白天/晚上模式，根據(jù)模式不同起步價(jià)和單價(jià)也不同。其中起租里程3公里，起步價(jià)白天為8元、晚上為10元。每天6:30至22：00之間，按“白天”計(jì)費(fèi)，；22：00至次日6:30，按“晚上”計(jì)費(fèi)，每公里單價(jià)2元。同時(shí)堵車是要收費(fèi)的，前30秒免費(fèi)。當(dāng)?shù)却龝r(shí)間大于30秒。等候時(shí)間的意思是：。（1） 出租車計(jì)程計(jì)價(jià)算法：行駛距離≤3km時(shí)，計(jì)程金額=起步價(jià)；行駛距離＞3km時(shí)，計(jì)程金額=起步價(jià)+（行駛距離3km）*單價(jià)（2） 出租車計(jì)時(shí)計(jì)價(jià)算法：等待時(shí)間＜30s時(shí)，計(jì)時(shí)金額=0元（不收費(fèi)）等待時(shí)間≥30s時(shí)，計(jì)時(shí)金額=[（等待時(shí)間20s）/10s]*最終，收費(fèi)金額=計(jì)程計(jì)費(fèi)+計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)。例：白天行駛2km,一直高速行駛無等待時(shí)間。（如圖15）收費(fèi)金額=8元晚上行駛1km,一直高速行駛無等待時(shí)間。（如圖16）收費(fèi)金額=10元白天行駛6km,一直高速行駛無等待時(shí)間。（如圖17）收費(fèi)金額=8+（63）*=晚上行駛6km,一直高速行駛無等待時(shí)間。（如圖18）收費(fèi)金額=10+（63）*2=16元 系統(tǒng)仿真及仿真結(jié)果運(yùn)行Proteus的ISIS 后出現(xiàn)程序主窗口界面，找到所需器件后雙擊，器件就被添加到當(dāng)前窗口左側(cè)的元器件列表區(qū)了，然后再依次點(diǎn)擊列表區(qū)里的器件，單擊左鍵把他們放到繪圖區(qū)，編輯其屬性，合理布局后，進(jìn)行連線完成的仿真圖如圖11所示。圖11 Proteus中設(shè)計(jì)仿真原理圖 仿真設(shè)置系統(tǒng)仿真最終實(shí)現(xiàn)開機(jī)系統(tǒng)能顯示實(shí)時(shí)日期及時(shí)間，且通過按鍵SSSS5能對(duì)日期及時(shí)間進(jìn)行矯正，通過K2開關(guān)實(shí)現(xiàn)選擇白天或黑夜計(jì)價(jià)模式，從而系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定不同的起步價(jià)和每公里單價(jià)；白天模式起步價(jià)為8元，；黑夜模式起步價(jià)為10元，3公里后每1公里2元。啟動(dòng)后，開始計(jì)價(jià)，計(jì)價(jià)因素包括運(yùn)行里程和等待時(shí)間，中間遇等待時(shí)，計(jì)程的數(shù)額將不再增加，開始計(jì)時(shí)收費(fèi)。仿真中以脈沖發(fā)生器代替，用不同頻率的脈沖模擬不同的車速，根據(jù)每秒傳送的脈沖數(shù)程序判別汽車是處于高速行駛還是等待狀態(tài)，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到通過計(jì)程計(jì)費(fèi)還是計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，當(dāng)汽車行駛未滿起步公里數(shù)時(shí)，均按起步價(jià)計(jì)算，超過起步公里數(shù)后，實(shí)現(xiàn)超出部分每公里按單價(jià)收費(fèi)；等待20s后，；最后測(cè)距收費(fèi)和計(jì)時(shí)收費(fèi)之和為總車費(fèi)。在運(yùn)行過程中會(huì)實(shí)時(shí)顯示出租車的運(yùn)行里程、等待時(shí)間及總價(jià)格；且工作時(shí)會(huì)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。當(dāng)出租車停止工作，通過按鍵識(shí)別發(fā)出信號(hào)使票據(jù)打印功能開啟，能實(shí)現(xiàn)打印服務(wù)。 圖12 開始計(jì)價(jià)前顯示界面圖 圖13 矯正時(shí)間后顯示界面圖 圖 14 白天計(jì)程時(shí)顯示界面圖 圖15 晚上計(jì)程時(shí)顯示界面圖 圖16 白天6公里時(shí)顯示界面圖 圖17 晚上6公里時(shí)顯示界面圖 圖18 等待未超時(shí)顯示界面圖 圖19 等待超時(shí)顯示界面圖在Debug菜單中選擇Execute，運(yùn)行程序，系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖12至19所示。開始仿真后，若不按下退出時(shí)間調(diào)節(jié)鍵，界面會(huì)一直停留在開始運(yùn)行前的調(diào)節(jié)界面如圖12所示；當(dāng)按下選擇調(diào)整時(shí)間光標(biāo)左/右位鍵之后，界面調(diào)整位光標(biāo)閃爍，時(shí)間調(diào)整加/減一鍵調(diào)整日期及時(shí)間，調(diào)整好如顯示界面如圖13所示。按下退出時(shí)間并選擇白天/晚上模式，調(diào)節(jié)鍵跳轉(zhuǎn)到計(jì)程計(jì)時(shí)顯示界面，在小于3Km以內(nèi)計(jì)費(fèi)如圖14和圖15所示，在大于3Km以后計(jì)費(fèi)如圖16和圖17所示，開始計(jì)程，計(jì)程的同時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)顯示金額；按下是否等待鍵則仿真出租車處于等待時(shí)間的現(xiàn)象，這時(shí)出租車不再計(jì)程，而是計(jì)等待時(shí)間，其顯示界面如圖18和圖19所示，此過程中金額也會(huì)自動(dòng)根據(jù)等待時(shí)間計(jì)算增加；最后停止同時(shí)可以自主調(diào)節(jié)日期及時(shí)間，按下進(jìn)入調(diào)整界面鍵則可開始設(shè)置數(shù)據(jù)。 模擬仿真結(jié)果仿真案例：模擬乘客在白天乘坐出租車，出租車先以180km/h速度行駛；行駛5公里后由于塞車出租車滯留了1分20秒，路況緩解，出租車又以90km/h的車速行駛6公里。理論金額計(jì)算：計(jì)程計(jì)費(fèi)：元計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi):元總金額：理論運(yùn)行時(shí)間：車速180km/h行駛5km用時(shí)20s。塞車滯留80s。車速90km/h行駛6km用時(shí)48s。共計(jì)148s(2分28秒)。仿真顯示： 圖20 仿真案例顯示界面圖 誤差分析測(cè)量值與真值之差異稱為誤差，物理實(shí)驗(yàn)離不開對(duì)物理量的測(cè)量，測(cè)量有直接的，也有間接的。由于儀器、實(shí)驗(yàn)條件、環(huán)境等因素的限制，測(cè)量不可能無限精確，物理量的測(cè)量值與客觀存在的真實(shí)值之間總會(huì)存在著一定的差異，這種差異就是測(cè)量誤差。誤差與錯(cuò)誤不同，錯(cuò)誤是應(yīng)該而且可以避免的，而誤差是不可能絕對(duì)避免的。由于硬件電路設(shè)計(jì)水平有限，在某些硬件電路設(shè)計(jì)方面做得不夠仔細(xì)，使得硬件系統(tǒng)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)引起不必要的誤差。軟件方面雖然采用了中斷的方法編程，還是會(huì)存在一些誤差。存在誤差是因?yàn)閳?zhí)行中斷程序，這個(gè)過程是需要時(shí)間的。因而實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)慢一些，有需改進(jìn)的地方。但改進(jìn)也只能是盡可能的減小誤差的存在，要完全的避免誤差是不可能的。結(jié)束語(yǔ)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選擇的方向是單片機(jī)，在老師的耐心指導(dǎo)下，經(jīng)過堅(jiān)持不懈的努力，我更加熟悉了單片機(jī)，并重新熟悉了幾個(gè)與單片機(jī)相關(guān)的軟件：Keil、Proteus。使我更清楚的認(rèn)識(shí)了單片機(jī)。通過采用C語(yǔ)言編程，對(duì)C也有了更好的認(rèn)識(shí)。多功能出租車計(jì)價(jià)器通過計(jì)程與計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)的綜合化。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)、DS1302時(shí)鐘芯片和LM016L液晶顯示芯片三塊主要芯片，通過C語(yǔ)言編程來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能。AT89S51單片機(jī)為核心部件控制整個(gè)設(shè)計(jì)，通過脈沖發(fā)生器模擬A44E霍爾傳感器檢測(cè)運(yùn)行里程數(shù)，DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)日期和時(shí)間同步顯示，按鍵可調(diào)節(jié)校對(duì)實(shí)時(shí)日期及時(shí)間LM016L液晶顯示芯片顯示所需數(shù)據(jù)。運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)液晶顯示的控制，脈沖的提取，最終通過編程實(shí)現(xiàn)開機(jī)系統(tǒng)能顯示實(shí)時(shí)日期及時(shí)間，且通過按鍵能對(duì)日期及時(shí)間進(jìn)行矯正，具有白天和黑夜兩種計(jì)價(jià)模式，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定了不同的起步價(jià)和每公里單價(jià)，通過按鍵實(shí)現(xiàn)更換計(jì)價(jià)模式；白天模式起步價(jià)為8元，；黑夜模式起步價(jià)為10元，3公里后每1公里2元。啟動(dòng)后，開始計(jì)價(jià)，計(jì)價(jià)因素包括運(yùn)行里程和等待時(shí)間，當(dāng)汽車行駛未滿起步公里數(shù)時(shí)，均按起步價(jià)計(jì)算，超過起步公里數(shù)后，實(shí)現(xiàn)超出部分每公里按單價(jià)收費(fèi)；中間遇等待時(shí)，計(jì)程的數(shù)額將不再增加，開始計(jì)時(shí)收費(fèi)，等待20s后，；最后測(cè)距收費(fèi)和計(jì)時(shí)收費(fèi)之和為總車費(fèi)。在運(yùn)行過程中會(huì)實(shí)時(shí)顯示出租車的運(yùn)行里程、等待時(shí)間及總價(jià)格；且工作時(shí)會(huì)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。當(dāng)出租車停止工作，通過按鍵識(shí)別發(fā)出信號(hào)使票據(jù)打印功能開啟，能實(shí)現(xiàn)打印服務(wù)。設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行，成本較低，使用方便，運(yùn)行可靠，管理簡(jiǎn)單，保護(hù)功能齊全。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、所用芯片少、控制精度高。 在編程的過程中遇到一些問題的，由于在最開始設(shè)計(jì)編程的時(shí)候沒有一個(gè)完整的思路，使得整個(gè)編程過程變得繁瑣和復(fù)雜。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我明白一點(diǎn)就是設(shè)計(jì)課題不要盲目開始，在開始前最好要有完整的思路，確定最佳方案，設(shè)計(jì)的過程中不要帶有定勢(shì)思維去思考，多動(dòng)腦，多想方法以達(dá)到最佳的效果。結(jié)合適當(dāng)?shù)挠布蛙浖幊滩糠?，基本完成了多功能出租車?jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)要求，但是由于本人能力有限，設(shè)計(jì)中難免存在一定的缺陷，還請(qǐng)各位專家批評(píng)指正。出租車計(jì)價(jià)器現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)普遍，是人們生活中必不可少的一部分了，它將繼續(xù)改進(jìn)存在，總之，有著很大的前景市場(chǎng)。致 謝在本說明書即將完成的時(shí)候，最開始我要感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。無論是在以前的單片機(jī)理論學(xué)習(xí)階段，還是在畢業(yè)課題的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都得到了老師的悉心指導(dǎo)和幫助，當(dāng)我在設(shè)計(jì)過程中遇到難以解決的問題時(shí)，是老師耐心仔細(xì)的告訴我應(yīng)該怎么辦，聽了老師的許多指點(diǎn)，開竅了很多，為我的設(shè)計(jì)開辟了一條光明大道。老師在單片機(jī)這方面的知識(shí)相當(dāng)豐厚，讓我學(xué)到了很多。其次還要感謝幫助過我的同學(xué)，是因?yàn)槟銈兊呐惆樽屛腋佑行判耐瓿蛇@個(gè)設(shè)計(jì)，在我遇到問題時(shí)同樣也給過我思路上的開導(dǎo)。最后在這里我也向畢業(yè)答辯評(píng)審小組的各位專家、教授、老師們表示深深感謝，有你們的辛勤的工作和誠(chéng)懇的建議才能使本設(shè)計(jì)說明書更加完善。 大學(xué)四年，時(shí)光飛逝，經(jīng)歷了很多，學(xué)到了很多，期間有過開心也有難過，但是終究得到了很多。在這我還要向這四年來幫助我、教