【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要 VCC 的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。 不過在本設(shè)計(jì)中，沒有加入上電復(fù)位電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 3 所示。 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了 。 1602 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、 R/W、 EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。 并且 1602 的基本操作時(shí)序簡(jiǎn)單，因 此 1602 的運(yùn)用非常簡(jiǎn)單，成為 最常用的顯示元件之一。 圖 4 LCD1602 接線圖 6 由于 本設(shè)計(jì) 采用的 LCD1602 是 162 兩行顯示。 在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用 LCD 作為顯示屏，效果較好。第一行顯示總金額和單價(jià)，其中總金額顯示四位，包括百位、十位、個(gè)位和十分位，單位是元，可以精確到 1 毛，單價(jià)用兩位顯示，包括十位和個(gè)位，單位是元。第二行顯示內(nèi)容為路程和起步價(jià)，其中路程顯示三位，包括十位、個(gè)位和十分位，單位是千米，可以精確到 1 百米。起步價(jià)顯示兩位，包括十位和個(gè)位，單位是元。 LCD1602具有很高的性價(jià)比，且應(yīng)用很 廣泛。另外本設(shè)計(jì)使用 排 針將 1602 接到電路中，若 1602出現(xiàn)故障更換方便。液晶電路使用時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)液晶不亮可以調(diào)節(jié)連接液晶的點(diǎn)位器，改變液晶的亮度 （張輝杰， 2020）。 本設(shè)計(jì)中 1602 的接線圖如圖 4 所示。 按鍵電路 本設(shè)計(jì)中按鍵電路是重要組成部分，當(dāng)單價(jià)等信息需要進(jìn)行修改切換時(shí) ,就要用到鍵盤（毛小輝等， 2020） 。 由于調(diào)節(jié)信息較多，本次設(shè)計(jì)一共用了 8 個(gè)按鍵，分別接在單片機(jī)的 到 ， 到 。當(dāng)按下相應(yīng) 按鍵 時(shí)，通過軟件，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的引腳圖如圖 5 所示 。其中左邊四個(gè)按 鍵從上到下分別命名為 按鍵 按鍵 按鍵 按鍵 4。 按鍵 1 和按鍵 2 組合可以實(shí)現(xiàn)白天晚上的隨意轉(zhuǎn)換，按鍵 3 可以實(shí)現(xiàn)清零功能，當(dāng)按鍵 3 閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)清零功能，否則不實(shí)現(xiàn)清零功能。按鍵 4 可以實(shí)現(xiàn)等待功能和繼續(xù)計(jì)費(fèi)功能，當(dāng)按鍵 4 閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)等待功能，此時(shí)顯示內(nèi)容保持不變，否則不實(shí)現(xiàn)等待功能，系統(tǒng)繼續(xù)計(jì)費(fèi)。 右邊四個(gè)按鍵從上到下分別命名為 鍵 按鍵 按鍵 按鍵8。 按鍵 按鍵 按鍵 按鍵 8 的組合可以實(shí)現(xiàn)白天晚上單價(jià)和起步價(jià)的設(shè)置。按鍵5 閉合時(shí)進(jìn)入起步價(jià)設(shè)置模式，斷開時(shí)進(jìn)入單價(jià)設(shè)置模式。按鍵 6 閉合時(shí)進(jìn)入白天設(shè)置模式，斷 開時(shí)進(jìn)入晚上設(shè)置模式。按鍵 7 閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)加 1 功能，斷開時(shí)不實(shí)現(xiàn)任何功能。按鍵 8 閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)減 1 功能，斷開時(shí)不實(shí)現(xiàn)任何功能。 表 1 為 按鍵 按鍵 2 的功能，表2 為按鍵 按鍵 按鍵 按鍵 8 的功能。表中 1 表示按鍵 斷開 ， 0 表示按鍵 閉合 。 表 1 按鍵 按鍵 2 的功能 按鍵 1 按鍵 2 實(shí)現(xiàn)功能 1 1 白天計(jì)費(fèi) 1 0 白天轉(zhuǎn)換到晚上計(jì)費(fèi) 0 1 晚上計(jì)費(fèi) 0 0 晚上轉(zhuǎn)換到白天計(jì)費(fèi) 7 圖 5 按鍵電路 表 2 按鍵 按鍵 按鍵 按鍵 8 的功能 按鍵 5 按鍵 6 按鍵 7 按鍵 8 實(shí)現(xiàn)功能 0 0 0 0 進(jìn)入白天起步價(jià)設(shè)置模式 0 0 0 1 白天起步價(jià)減 1 0 0 1 0 白天起步價(jià)加 1 0 0 1 1 無意義 0 1 0 0 進(jìn)入黑夜起步價(jià)設(shè)置模式 0 1 0 1 黑夜起步價(jià)減 1 0 1 1 0 黑夜起步價(jià)加 1 0 1 1 1 無意義 1 0 0 0 進(jìn)入白天單價(jià)設(shè)置模式 1 0 0 1 白天單價(jià)減 1 1 0 1 0 白天單價(jià)加 1 1 0 1 1 無意義 1 1 0 0 進(jìn)入黑夜單價(jià)設(shè)置模式 1 0 1 0 白天單價(jià)加 1 8 集成開關(guān)型霍耳傳感器電路 如圖 6， A44E 集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器 A、霍耳電勢(shì)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(gè)基本部分組成。在輸入端輸入電壓 CC V ，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍耳電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍耳效應(yīng)原理，當(dāng)霍耳片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍耳電勢(shì)差 H V 輸出，該 H V 信號(hào)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(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到 .工作點(diǎn) .(即 OP B )時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓 (相對(duì)于地電位 )，使三極管導(dǎo)通，此時(shí) OC 門輸 出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為 .開 .。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到 .釋放點(diǎn) .(即 rP B )時(shí)，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(dòng)作。車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器集成芯片 A44E 就產(chǎn) 生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)送入單片機(jī)的定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 T0 即 P3. 5 引腳， 利用單片機(jī)的 T1 的計(jì)數(shù)功能完成 路程的測(cè)量 （ 翟敏煥 ， 2020） 。 其集成霍耳開關(guān)外形如圖 7 所示。 圖 6 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖 圖 7 集成霍 爾 開關(guān)外形及接線 本設(shè)計(jì) 選擇了 作為信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用 T0 計(jì)算脈沖數(shù)的方式測(cè)量行走路程。 設(shè) 車輪每轉(zhuǎn) 10 圈 時(shí)行走路程 為 ，霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，單片機(jī) T0 計(jì)霍爾 VCC GND OUT VO 5v 0 工作點(diǎn) VCC OUT GND A B C D 9 數(shù)器就對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，設(shè)當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到 10 次時(shí)，相當(dāng)于出租車行走 ，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)的加增加， 每當(dāng)出租車行走 時(shí)顯示屏就會(huì)刷新一次，顯示金額金輝增加一次。 其計(jì)算公式： 當(dāng)前單價(jià) 公里數(shù) +起步價(jià) =總金額?；魻杺鞲?器 測(cè)距示意圖如圖 8 所示（劉堯等， 2020），霍爾傳感器 的電路如圖 9 所 示。 圖 8 霍爾傳感器測(cè)距示意圖 圖 9 霍爾傳感器電路圖 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 編程語言 STC89C51 單片機(jī) 小磁鐵 霍爾傳感器 10 目前，對(duì)單片機(jī)的編程主要采用匯編和 C 語言。 由于匯編語言的 助記符指令和機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)。用匯編語言編制的程序效率高，占用存儲(chǔ)空間小，運(yùn)行速度快。匯編語言能編寫出最優(yōu)化的程序，且能反映計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。尤其在進(jìn)行 I/O 端口管理時(shí)，使用匯編語言有快捷、 直觀的優(yōu)點(diǎn)。但是缺乏通用性，程序不易移植。不同計(jì)算機(jī)的匯編語言之間是不能通用的，因?yàn)樗鼈兏髯远加羞m合于自己機(jī)型特點(diǎn)的匯編語言。 并且 使用匯編語言相對(duì)于使用高級(jí)語言編程難度要大一些，且程序可讀性低，開放性差，從系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間來看，效率不是很高。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生緊湊代碼。 C 語言可以用許多機(jī)器級(jí)函數(shù)直接控制操作 8051 硬件。 C 語言是種通用的、面向過程的程序語言。它具有高效、靈活、功能豐富、表達(dá)力強(qiáng)和較高的移植性等特點(diǎn)，在程序員中備受青睞。與匯編語言相比， C 語言的優(yōu)點(diǎn) 如表 5 所示。 因此本設(shè)計(jì)采用 C 語言編程 ，使編程更加簡(jiǎn)單，程序結(jié)構(gòu)更清晰。增強(qiáng)程序的移植性。 表 3 C 語言的優(yōu)點(diǎn) 編號(hào) 優(yōu)點(diǎn) 1 不要求了解單片機(jī)的指令系統(tǒng)，僅要求對(duì) 8052 的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有初步了解 2 寄存器分配，不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理 3 程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化 4 具有將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性 5 關(guān)鍵字及運(yùn)算符可用近似人的思維方式使用 6 編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率 7 提供的庫包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能 力 8 已編好的程序可容易地植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù) 軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的 基于單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)器要實(shí)現(xiàn)起步價(jià)、單價(jià)可以隨意設(shè)置，白天黑夜計(jì)費(fèi)方式不同，顯示路程，起步價(jià)，單價(jià)，總金額等功能。因此就需要解決路程計(jì)算，按鍵功能和顯示等問題。 首先需要考慮如何進(jìn)行路程計(jì)算的問題。在本設(shè)計(jì)中采用霍爾開關(guān)傳感器來計(jì)算路程。將磁鐵粘貼在車輪上，并固定霍爾開關(guān)的位置。當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離霍爾開關(guān)時(shí)，霍爾開關(guān) 11 輸出高電平，當(dāng)磁鐵靠近霍爾開關(guān)時(shí)，霍爾開關(guān)輸出低電平，因此當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾開關(guān)將輸出一個(gè) 方波信號(hào)。將霍爾開關(guān)的輸出端接到單片機(jī)的 ，用 T0 來計(jì)算外部脈沖數(shù)。算出外部脈沖數(shù)就是車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，經(jīng)過運(yùn)算就可以算出行走路程。因此運(yùn)用霍爾開關(guān)就可以非常簡(jiǎn)單地算出行走路程。 其次是 1602LCD 顯示問題，先將 LCD 初始化 。然后再確定顯示內(nèi)容。由于本設(shè)計(jì)的顯示內(nèi)容較多，需要經(jīng)過嚴(yán)格的考慮安排，才能使得顯示結(jié)果更加美觀。首行顯示的內(nèi)容為總金額和單價(jià)，第二行顯示的內(nèi)容為行走路程和起步價(jià)。為了使計(jì)費(fèi)結(jié)果更精確，總金額精確到毛，行走路程精確到百米，且每 100 米總金額就刷新一次。 最后， 是按鍵功能和按 鍵個(gè)數(shù)問題。由于出租車計(jì)費(fèi)器需要實(shí)現(xiàn)起隨意設(shè)置步價(jià)、單價(jià)、白天黑夜計(jì)費(fèi)方式不同，顯示路程、起步價(jià)、單價(jià)、總金額等功能，然而在不同功能之間如何轉(zhuǎn)換就成為一個(gè)難點(diǎn)。用按鍵可以輕松地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能，但是不同按鍵的組合，可以用更加少的按鍵實(shí)現(xiàn)相同的功能。但是如果按鍵較少，雖然在實(shí)現(xiàn)功能方面是沒有問題的，但是操作比較麻煩，使用起來比較困難。如果用較多按鍵（每個(gè)按鍵只有一個(gè)功能且單獨(dú)使用）這樣操作雖然簡(jiǎn)單，但是會(huì)造成浪費(fèi)，成本的增加。經(jīng)過實(shí)踐，8 個(gè)按鍵的相互組合使用，既能實(shí)現(xiàn)功能，操作又比較簡(jiǎn)單。 程序 設(shè)計(jì)及 流 程圖 本系統(tǒng)程序主要由主程序、 LCD 初始化與顯示程序 、路程計(jì)算程 序等組成。 清零設(shè)置 通過判斷按鍵 3 的閉合狀態(tài)來判斷是否進(jìn)行清零。當(dāng)按鍵 3 為 1 時(shí)，不進(jìn)行清零，當(dāng)按鍵 3 為 0 時(shí)，進(jìn)行清零。其流程圖如圖 10 所示。（ 1 表示按鍵不閉合， 0 表示按鍵閉合。） 圖 10 清零設(shè)置流程圖 圖 11 等待設(shè)置流程圖 開始 SW3=0? 清零 不清零 結(jié)束 開始 SW4=0? 等待 不等待 結(jié)束 Y Y N return N return 12 等待設(shè)置 通過判斷按鍵 4 的閉 合狀態(tài)來判斷是否實(shí)現(xiàn)等待功能。當(dāng)按鍵 4 為 1 時(shí)，不實(shí)現(xiàn)等待功能，當(dāng)按鍵 4 為 0 時(shí)，實(shí)現(xiàn)等待功能。其流程圖如圖 11 所示。（ 1 表示按鍵不閉合，0 表示按鍵閉合。） 起步價(jià)設(shè)置 通過判斷按鍵 按鍵 按鍵 按鍵 8 的閉合狀態(tài)來設(shè)置起步價(jià)。當(dāng)按鍵 5 為 1時(shí)退出起步價(jià)設(shè)置，當(dāng)按鍵 5 為 0 時(shí)進(jìn)入起步價(jià)設(shè)置。當(dāng)按鍵 6 為 0 是進(jìn)入白天起步價(jià)設(shè)置，當(dāng)按鍵 6 為 1 時(shí)進(jìn)入晚上起步價(jià)設(shè)置。當(dāng)按鍵 7 為 1 時(shí)，起步價(jià)不變，當(dāng)按鍵 7為 0 時(shí)，起步價(jià)加 1，當(dāng)按鍵 8 為 1 時(shí)，起步價(jià)不變，當(dāng)按鍵 8 為 0 時(shí)，起步價(jià)減 1。其程序流程圖如圖 12 所示。（ 1 表示按鍵不閉合， 0 表示按鍵閉合。） 單價(jià)設(shè)置 通過判斷按鍵 按鍵 按鍵 按鍵 8 的閉合狀態(tài)來設(shè)置單價(jià)。當(dāng)按鍵 5 為 1 時(shí)進(jìn)入單價(jià)設(shè)置，當(dāng)按鍵 5 為 0 時(shí)退出單價(jià)設(shè)置。當(dāng)按鍵 6 為 0 是進(jìn)入白天單價(jià)設(shè)置，當(dāng)按鍵 6 為 1 時(shí)進(jìn)入晚上單價(jià)設(shè)置。當(dāng)按鍵 7 為 1 時(shí)，單價(jià)不變，當(dāng)按鍵 7 為 0 時(shí)，單價(jià)加 1，當(dāng)按鍵 8 為 1 時(shí)，單價(jià)不變，當(dāng)按鍵 8 為 0 時(shí)，單價(jià)減 1。其程序流程圖如圖 13所示。（ 1 表示按鍵不閉合， 0 表示按鍵閉合。） 白天晚上計(jì)費(fèi)方式轉(zhuǎn)換設(shè)置