【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單片機(jī)串口輸出的信號(hào)先送到左邊的移位寄存器（ 74HC164） ,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達(dá)到顯示的目的。移位寄存器 74HC164 還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，插頭 1（ header1）接電源，插頭 2（ header2）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個(gè)整流管 D1~D3 的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。 掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì) 掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。AT24C02 是 ATMEL 公司的 2KB 字節(jié)的電可擦除 存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到 ，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。其電路如圖 2131 所示。 圖 2131 掉電存儲(chǔ)電路原理圖 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 7 頁(yè) 圖中 R R10 是上拉電阻，其作用是減少 AT24C02 的靜態(tài)功耗，由于AT24C02 的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)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(jī)傳送數(shù)據(jù)。每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià)，系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序，將單價(jià)信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí) 候，自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序，將存儲(chǔ)器內(nèi)的單價(jià)等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。 按鍵單元的設(shè)計(jì) 電路共采用了四個(gè)按鍵， S S S S4，其功能分別是： S1 分屏顯示切換按鍵， S2 功能設(shè)定按鍵， S3 .＋ ./白天晚上切換按鍵， S4 .－ ./中途等待開關(guān)。 設(shè)計(jì)總框圖 圖 25 總體設(shè)計(jì)框圖 設(shè)計(jì)總體電路圖 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 8 頁(yè) 圖 26 總體電路圖 程序設(shè)計(jì) 模塊介紹 該計(jì)程計(jì)價(jià)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊： (1)主程序模塊 在主程序模塊中，需要完成對(duì)各接口芯片的初始化、出租車起價(jià)和單價(jià)的初始化、中斷向量的設(shè)計(jì)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(shè)置啟動(dòng) /清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器和價(jià)格寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)程和計(jì)價(jià)等不同的操作。其程序流 程如圖所示 .當(dāng)按下 S1 時(shí)，就啟動(dòng)計(jì)價(jià)，將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷出行駛里程是否已超過起價(jià)公里數(shù)。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價(jià)數(shù)和起價(jià)數(shù)來計(jì)算出當(dāng)前的累計(jì)價(jià)格，并將結(jié)果存于價(jià)格寄存器中，然后將時(shí)間和當(dāng)前累計(jì)價(jià)格送顯示電路顯示出來。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時(shí)候，由于霍爾開關(guān)沒有送來脈沖信號(hào)，就停止計(jì)價(jià)，顯示當(dāng)前所應(yīng)該付的金額和對(duì)應(yīng)的單價(jià)，到下次啟動(dòng)計(jì)價(jià)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)顯示清零，并重新進(jìn)行初始化過程。 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 9 頁(yè) (2)定時(shí)中斷服務(wù)程序 在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，每 100ms 產(chǎn)生一次中斷，當(dāng)產(chǎn)生 10 次中斷的時(shí)候，也就到了一秒，送數(shù)據(jù)到相應(yīng)的顯示緩沖單元，并調(diào)用顯示子程序?qū)崟r(shí)顯示。其程序流程如圖所示 . (3)里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序 每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(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，使微機(jī)進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中。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。其程序流程如圖所示 . (4)中途等待中斷服務(wù)程序 當(dāng)在計(jì)數(shù)狀態(tài)下霍爾開關(guān)沒有輸出信號(hào)，片內(nèi)的 T1 定時(shí)器便被啟動(dòng)，每當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá) 10 分鐘，就對(duì)當(dāng)前金額加上中途等待的單價(jià)，以后每十分鐘都自動(dòng)加上中途等待的單價(jià)。當(dāng)中途等待結(jié)束的時(shí)候，也就自動(dòng)切換到正常的計(jì)價(jià)。 (5)顯示子程序服務(wù)程序 由于是分屏顯示數(shù)據(jù)，所以就要用到 4 個(gè)顯示子程序，分別是：時(shí)分秒顯示子程序（ HMS_DIS）、金額單價(jià)顯示子程序（ CP_DIS）、路程單價(jià)顯示子程序 (DP_DIS)、單價(jià)調(diào)節(jié)子程序 (PA_DIS)。其程序流程如圖所示 . （ 6） 鍵盤服務(wù)程序 鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦右按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。其程序流程如圖所示 . 程序流程圖 （ 1）主程序流程圖如圖 2221 所示。 開始 初始化數(shù)據(jù) 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 10 頁(yè) （ 2）計(jì)價(jià)流程圖如圖 2222 所示。 S1 按下 ？ S4 按下 ？ 設(shè)定默認(rèn) 單價(jià)（白天） 啟動(dòng)計(jì)價(jià)器 里程中斷？ 到一公里？ 總路程加 1 總金額加 1 傳感有信號(hào)？ 停止計(jì)價(jià)和 里程計(jì)數(shù) 是 是 是 是 否 否 否 設(shè)定晚上單價(jià) 按下 S4？ 設(shè)定中途等待單價(jià) S4 按下 ？ 返回時(shí)間顯示 是 是 是 否 否 否 顯示金額及單價(jià) S3 按下 ？ 否 是 顯示路程和單價(jià) S3 按下 ？ 是 否 圖 2221 主程序流程圖 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 11 頁(yè) 圖 2222 計(jì)價(jià)流程圖 （ 3）單價(jià)時(shí)間調(diào)整流程圖如圖 2223 所示。 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 12 頁(yè) 圖 2223 單價(jià)時(shí)間調(diào)整流程圖 第 三 章 現(xiàn)有的出租車計(jì)價(jià)器總體功能結(jié)構(gòu)分析 若要對(duì)現(xiàn)有的出租車計(jì)價(jià)器進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)，首先必須了解出租車的工作原理，其次要熟悉現(xiàn)有計(jì)價(jià)器的硬件及軟件結(jié)構(gòu)。在本章中，首先闡述了出租車計(jì)價(jià)器的工作原理和操作過程，其次論述了現(xiàn)有計(jì)價(jià)器的硬件及軟件結(jié)構(gòu)。 出租車計(jì)價(jià)操作流程概述 出租車計(jì)價(jià)器的工作原理 出租車計(jì)價(jià)器是記錄出租車行駛里程并將里程折合為金額計(jì)算的儀表。它的工作原理可以用以下公式進(jìn)行描述 : 假如圖示為一出租車車輪，以角速度 轉(zhuǎn)動(dòng)，在某段營(yíng)運(yùn)時(shí)間 范圍內(nèi)計(jì)量的圈數(shù)和金額為 : T, )/2JI 圈數(shù) T,營(yíng)運(yùn)起始時(shí)間 T,:營(yíng)運(yùn)終止時(shí)間 公里后，則按超過的里程加價(jià)。 出租車計(jì)價(jià)流程 出租車計(jì)價(jià)的操作流程如下 : 乘客 → 上車 → 空車 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及功能 特性 計(jì)價(jià)器的系統(tǒng)硬件框圖如圖 1 所示。系統(tǒng)需要輸入的外部信號(hào)有傳感器信號(hào)和空車燈信號(hào)。 傳感器與出租車轉(zhuǎn)軸相連，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈即發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，用于計(jì)算路程。空車燈信號(hào) 用于判斷出租車是否處于空車狀態(tài)。系統(tǒng)采用 8052 作為中央 CPU單元，主要分為語(yǔ)音模塊、 顯示模塊、時(shí)鐘模塊、打印模塊和 IC 卡管理模塊。以下分別介紹系統(tǒng)的各項(xiàng)功能特性。 語(yǔ)音模塊 考慮到計(jì)價(jià)器產(chǎn)品的微型化、智能化，語(yǔ)音芯片采用了集成度較高的 ISDl420 芯片，其最大 特點(diǎn)是采用 EEPROM 進(jìn)行模擬信息直接存取而不必經(jīng)過 A/D 和 D／ A 轉(zhuǎn) 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 13 頁(yè) 換。它內(nèi)部帶有話筒放大 器、自動(dòng)增益控制時(shí)鐘、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路等，采用 +5V電源供電。 語(yǔ)音模塊與主系統(tǒng)的接口如圖 2 所示，主系統(tǒng)通過 8155 擴(kuò)展芯片的 PA 口與ISDl420 芯片相連。 設(shè)計(jì)過程中，先將固定語(yǔ)音部分 (上、下車用語(yǔ) )信息存儲(chǔ)到 ISDl420內(nèi)部的不同起點(diǎn)地址中 。營(yíng)運(yùn)過程中根據(jù)上、下車的不同營(yíng)運(yùn)狀態(tài)來實(shí) 現(xiàn)不同語(yǔ)音功能播放。 語(yǔ)音芯片工作時(shí)，系統(tǒng)首先將主程序指針轉(zhuǎn)入放音處理程序，根據(jù)發(fā)音地址尋找 ISDl420 中 的發(fā)音單元，然后將信號(hào)送到揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。主 CPU 完成送音程序后，立刻轉(zhuǎn)入其他子程 序。 顯示模塊 顯示模塊用于顯示計(jì)價(jià)器在營(yíng)運(yùn)過程中的各種詳細(xì)營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)，如時(shí)間、單價(jià)、總價(jià)、等候時(shí) 間及行車?yán)锍痰?。采用的元器件為顯示接口芯片 8279 及 LED 數(shù)碼管，其接口電路如圖 3 所示。 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 14 頁(yè) 時(shí)鐘模塊 本系統(tǒng)采用 DSl2887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它自身帶有地址鎖存功能，與主系統(tǒng) 8052 芯片的接口十 分簡(jiǎn)單，如圖 4 所示。 AD0～ AD7 為雙向地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線。 AS 為地址選通輸入，其下 電后，利 用軟件對(duì) DSl2887 進(jìn)行初始化，即各寄存器寫入初始值 。 打印模塊 打印出租車專用發(fā)票，包括車牌號(hào)、上車時(shí)間、下車時(shí)間、等候時(shí)間、營(yíng)運(yùn)里程、單價(jià) 、金額及日期等。 本系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)計(jì)了智能微打電路： 采用接口插板方式與主機(jī)相連，這 —特點(diǎn)使得 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 15 頁(yè)計(jì)價(jià)器的票據(jù)打印在功能上與主系統(tǒng)一體化， 而在檢查、維修時(shí)又可單獨(dú)進(jìn)行。本系統(tǒng)中所用微打的打印頭是 EPSON 公司生產(chǎn)的 Model—— 15 0Ⅱ 型打印頭。它是一種機(jī)械點(diǎn)陣式 4 針打印機(jī)構(gòu)，有 4 個(gè)水平安裝、且在同一滑架上的電磁 鐵打針。該微打采用了單獨(dú)的單片機(jī)系統(tǒng)，考慮到微打自身的性能要求，使用 Intel 公司的 8 051芯片。微打與主單片機(jī)通過并行接口相連，其接口圖如圖 5 所示。當(dāng) 所需要打印的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在打 印機(jī) I/O0～ I/O7 上時(shí)， STB 只要從高電平轉(zhuǎn)到低電平，再?gòu)? 低電平 轉(zhuǎn)到高電平，就可把數(shù)據(jù)送入打印機(jī)。這時(shí)打印機(jī)將 BUSY 線置為忙 (高電平 )，禁止新數(shù)據(jù)輸 入，當(dāng)打印機(jī)取走數(shù)據(jù)并處理完畢后， BUSY 線被置為閑 (低電平 )，同時(shí)送出回答脈沖 ACK 通 知系統(tǒng)，可以再次輸入數(shù)據(jù)。 卡管理模塊 該功能通 過 IC 卡完成。計(jì)價(jià)器營(yíng)運(yùn)當(dāng)中所需使用的一些計(jì)量參數(shù)，如：晝夜單價(jià)、起租里程 、起租金額等，通過程序設(shè)置在 IC 卡中。同時(shí)，利用 IC 卡存儲(chǔ)司機(jī)的詳細(xì)營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)及進(jìn)行 IC 卡 控管設(shè)置，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)查詢。 在本系統(tǒng)中， IC 卡座與 8155 的 PC 口相連。其具體連接為： PCI 口接卡座的復(fù)位端 RST， PC0 口 接卡座的時(shí)鐘脈沖端 CLK， PC2 口接卡座的數(shù)據(jù)輸入輸出端 I/O， PC3口接卡座的 VDD 端。 IC 卡的供電采用了獨(dú)立電源的方式，并受控于 8052。當(dāng)有卡插入時(shí)，便開始向 IC 卡提供所需 的電源。如果插入的是一張 電源與地?fù)舸┑膲目ɑ蚪饘倨惖奈矬w，就會(huì)造成供電回路的 短路現(xiàn)象，干擾整個(gè)設(shè)備的工作。采用 IC 卡獨(dú)立供電方式，當(dāng)出現(xiàn) IC 卡電源短路情況時(shí)，電 源穩(wěn)壓器因輸出過載而形成短路保護(hù)，輸出低電平， CPU 檢測(cè)到低電平時(shí)，對(duì) IC 卡的供電便 會(huì)中斷。 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 16 頁(yè) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)程序固化在單片機(jī)內(nèi)部 ROM 中。主程序的程序框圖如 圖 6 所示，其中包含了若干子程序和中斷服務(wù)程序。子程序的功能包括系統(tǒng)初始化、鍵處理 、顯示、語(yǔ)音與數(shù)據(jù)的傳送處理等，中斷服務(wù)程序包括行駛脈沖的計(jì)數(shù)與處理，時(shí)間的計(jì)數(shù) 與處理，掉電保護(hù)處理、打印機(jī)處理等。 第 四 章 現(xiàn)有出租車計(jì)價(jià)器的各項(xiàng)改進(jìn)工作 在本章中，詳細(xì)介紹了對(duì)上述提出的現(xiàn)有出租車計(jì)價(jià)器存在的各項(xiàng)問題的解決方案及其實(shí)施工作。 4. 1 日歷時(shí)鐘芯片與亂加單價(jià)問題的解決 《出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng)》 第 17 頁(yè) 計(jì)價(jià)器在工作中，對(duì)出租車所行駛里程的計(jì)價(jià)是分時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)時(shí)間處于白天時(shí)間段時(shí)，例如 7: OOAM 21: OOPM，應(yīng)按白天單價(jià)計(jì)價(jià) 。當(dāng)時(shí)間處于夜間時(shí)，如 21: PM一一 07: AM，此時(shí)應(yīng)按夜間單價(jià)計(jì)價(jià)。根據(jù)這項(xiàng)要求，在軟件設(shè)計(jì)中加入了晝夜判斷子程序，在計(jì)車資前，先執(zhí)行該子程序，并按照?qǐng)?zhí)行結(jié)果取單價(jià)。在該子程序中判斷晝夜時(shí)間的主要依據(jù)就是日歷時(shí)鐘芯片中的時(shí)鐘數(shù)據(jù)。若子 程序判斷出此時(shí)進(jìn)行了晝夜時(shí)間段的更替，則通過語(yǔ)音電路報(bào)出相應(yīng)時(shí)間段的單價(jià)，并按此單價(jià)加價(jià)。在計(jì)價(jià)器工作中，發(fā)現(xiàn)它存在有亂報(bào)單價(jià)問題。也就是說，當(dāng)此時(shí)處于白天時(shí)，計(jì)價(jià)器會(huì)報(bào)出夜間單價(jià)，并按夜間單價(jià)計(jì)價(jià)，若運(yùn)行一段時(shí)間后，又恢復(fù)到白天單價(jià)。在夜間運(yùn)行時(shí)，也報(bào)出白天單價(jià)。 晝夜判斷功能的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)從日歷時(shí)鐘芯片中讀取的時(shí)鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行的，因此若解決存在的問題，關(guān)鍵要了解日歷時(shí)鐘芯片的特點(diǎn)。 日歷時(shí)鐘芯片 DS12887 功能概述 。 日歷時(shí)鐘芯片選用 DALLS 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 DS12887 芯片，該芯片具有 下述特點(diǎn) : 管腳與日歷時(shí)鐘芯片 MC146818B 及 DS1287 兼容 . 在斷電情況下，數(shù)據(jù)可保存 10 年不變。 芯片內(nèi)部具有時(shí)鐘電路，可自動(dòng)記錄秒，分鐘，小時(shí)，星期，日，月，年等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式有兩種，二進(jìn)制和 BCD 碼形式。小時(shí)數(shù)據(jù)方式可采用 12 小時(shí)形式或 24小時(shí)形式記錄。 芯片內(nèi)部還包含有 114 字節(jié)的 NVSRA