【文章內(nèi)容簡介】 24C02 掉電存儲單元的設計掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的單價信息。AT24C02是ATMEL 公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10Ua（），芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40 年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。其電路如下圖：圖24 掉電存儲電路原理圖圖中RR9是上拉電阻，其作用是減少M24C02的靜態(tài)功耗，由于M24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機傳送數(shù)據(jù)。每當設定一次單價，系統(tǒng)就自動調(diào)用存儲程序，將單價信息保存在芯片內(nèi)；當系統(tǒng)重新上電的時候，自動調(diào)用讀存儲器程序，將存儲器內(nèi)的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。 里程計算、計價單元的設計里程計算是通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測到的信號，送到單片機，經(jīng)處理計算,送給顯示單元的。其原理如下：霍爾傳感器車輪小磁鐵89S51單片機 圖25 傳感器測距示意圖由于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 電平標準，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。 （a） （b） 圖26 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖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OC門輸出E 五個基本部分組成，如上圖所示。（1）、（2）、（3）代表集成霍耳開關(guān)的三個引出端點。在輸入端輸入電壓VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍耳效應原理，當霍耳片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍耳電勢差VH輸出，該VH信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC 門輸出。當施加的磁場達到『工作點』（即BOP）時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導通，此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為『開』。當施加的磁場達到『釋放點』（即BrP）時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為『關(guān)』。這樣兩次電壓變換，使霍耳開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。其集成霍耳開關(guān)外形及接線如下圖： （a） （b）圖27 集成霍耳開關(guān)外形及接線 口作為信號的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0（這樣可以減少程序設計的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們設車輪的周長是1米），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈計數(shù)，當計數(shù)達到1000次時，也就是1公里，單片機就控制將金額自動的加增加，其計算公式：當前單價公里數(shù)=金額。 按鍵單元的設計電路共采用了四個按鍵，SSSS4，其功能分別是：S1分屏顯示切換按鍵，S2功能設定按鍵，S3『＋』/白天晚上切換按鍵，S4『－』/中途等待開關(guān)。 語音功能的設計語音功能主要用于語音提示：為降低計價器成本，節(jié)省單片機I/O資源，語音功能的實現(xiàn)沒有采用專用語音芯片，而是由4個權(quán)電阻構(gòu)成。如下圖所示：圖28 語音功能電路語音信號經(jīng)A／D采集處理后壓縮成4位，存儲在程序存儲器中，由軟件使用。程序存儲器中可存儲70K的語音數(shù)據(jù)，共60個漢語詞匯。3. 系統(tǒng)的軟件設計本系統(tǒng)的軟件設計主要可分為主程序模塊、定時計數(shù)中斷程序、里程計數(shù)中斷服務程序、中途等待中斷服務程序、顯示子程序服務程序、鍵盤服務程序六大模塊。下面對各部分模塊作介紹。 系統(tǒng)主程序設計在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、出租車起價和單價的初始化、中斷向量的設計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設置啟動/清除標志寄存器、里程寄存器和價格寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。其程序流程如主程序流程圖所示。當按下S1時，就啟動計價，將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計算和判斷出行駛里程是否已超過起價公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價數(shù)和起價數(shù)來計算出當前的累計價格，并將結(jié)果存于價格寄存器中，然后將時間和當前累計價格送顯示電路顯示出來。當?shù)竭_目的地的時候，由于霍爾開關(guān)沒有送來脈沖信號，就停止計價，顯示當前所應該付的金額和對應的單價，到下次啟動計價時，系統(tǒng)自動對顯示清零，并重新進行初始化過程。 定時中斷服務程序設計在定時中斷服務程序中，每100ms 產(chǎn)生一次中斷，當產(chǎn)生10次中斷的時候，也就到了一秒，送數(shù)據(jù)到相應的顯示緩沖單元，并調(diào)用顯示子程序?qū)崟r顯示。其程序流程如定時中斷服務程序圖所示。 里程計數(shù)中斷服務程序設計每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當里程計數(shù)器對里程脈沖計滿1000次時，就有程序?qū)斍翱傤~，使微機進入里程計數(shù)中斷服務程序中。在該程序中，需要完成當前行駛里程數(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。其程序流程如定時中斷服務程序圖所示。 中途等待中斷服務程序設計當在計數(shù)狀態(tài)下霍爾開關(guān)沒有輸出信號，片內(nèi)的T1 定時器便被啟動，每當計時到達10分鐘，就對當前金額加上中途等待的單價，以后每十分鐘都自動加上中途等待的單價。當中途等待結(jié)束的時候，也就自動切換到正常的計價。 顯示子程序服務程序設計由于是分屏顯示數(shù)據(jù)，所以就要用到2 個顯示子程序，分別是：時分秒顯示子程序（HMS_DIS）、金額單價顯示子程序（CP_DIS）。 鍵盤服務程序設計鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當沒有按鍵按下的時候，單片機循環(huán)主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應的子程序處理，處理結(jié)束再返回。其程序流程如圖所示. 是否開始保護現(xiàn)場重置計數(shù)初值數(shù)據(jù)送顯示緩沖單元調(diào)用顯示子程序中斷10次?恢復現(xiàn)場并中斷返回圖31程序設計流程圖 測試使用的儀器或軟件由于目前制作上的困難，該系統(tǒng)只作計算機仿真。仿真時我們采用VHDL對系統(tǒng)進行仿真。 出租汽車里程計價表VHDL程序（1）秒分頻模塊秒分頻模塊對頻率為240Hz的輸入脈沖進行分頻，得到16Hz、15Hz、1Hz三種頻率。（2）控制模塊控制模塊是系統(tǒng)的核心部分，對計價器的狀態(tài)進行控制。（3）計量模塊計