【正文】 E 的下降沿將 PO 口輸出的低 8 位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。 Error!——片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)用 PSEN(Program Store Enable)，低電平有效． 在片外程序存儲(chǔ)器取指令期間，當(dāng)Error!有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送至 PO 口（數(shù)據(jù)總線） ；在訪問(wèn)外部 RAM 時(shí)，Error!無(wú)效。 在編程時(shí)，該引腳可接編程電壓（AT89C51 的 VPP 為 5V 或 12V；AT89LV51 的 VPP 為12 V） 。 Error!／VPP——外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào) EA（External Access Enable） 。表 P3 口替代功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） Error!（外部中斷 0） Error!（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） Error!（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） Error!（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）11② 控制信號(hào)線 RST——復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。它可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 P3 口可作為普通 1／O 口。用做輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1． P2 口可驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 負(fù)載。在編程／校驗(yàn)時(shí)．P2 口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號(hào)。用做輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1． P1 口可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。P1 口是為用戶準(zhǔn)備的 1／O 雙向口。 P0 口也可作通用 I/O 口使用．但需加上拉電阻．變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。 當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器及外擴(kuò) I／O 口時(shí)，P0 口作為低字節(jié)地址／數(shù)據(jù)復(fù)用線。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 512 字節(jié)的 RAM；具有可編程 32 線 I/O 口（P0，P1，P2 和 P3 口） ；具有 3 個(gè)可編程定時(shí)器 T0，T1 和 T2；中斷系統(tǒng)是具有 8 個(gè)中斷源、6 個(gè)中斷矢量、2 級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；具有一個(gè)全雙工 UART 串行口；低功耗工作方式為空閑模式和掉電模式；具有雙數(shù)據(jù)指針 DPTR0 和 DPTR1；具有 3 級(jí)程序鎖定位；具有硬件看門(mén)狗定時(shí)器 WDT；AT89S51 工作電源為 ～（AT89LV51RC 為 ～） ；AT89S51 最高工作頻率為 33MHZ（AT89LV51RC 為 12MHZ） ；具有斷電標(biāo)志 POF． AT89S5l 與 51 系列單片機(jī)相比具有如下特點(diǎn)① 程序存儲(chǔ)器由 8 KB 增加到 32 KB；② 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由 256 宇節(jié)增加到 512 字節(jié)；③ 數(shù)據(jù)指針由 1 個(gè)增加到 2 個(gè)；④ 增加了看門(mén)狗定時(shí)器，CPU 在執(zhí)行程序過(guò)程中，由于瞬時(shí)的干擾使程序陷入死循環(huán)狀態(tài)，WDT（Watchdog Timer）是使 CPU 擺脫這種困境而自動(dòng)恢復(fù)的一種方法；⑤ 退出掉電方式由單純硬件復(fù)位方式增加到硬件復(fù)位和中斷兩種方式；⑥ 新增加了斷電標(biāo)志 POF．9 89S51 的內(nèi)部框圖 振蕩器和時(shí)鐘電路C P U總線擴(kuò)展控制器程序存儲(chǔ)器( 4 K B )并行可編程I / O 口中斷控制 可編程串行口兩個(gè) 1 6 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器( 1 2 8 字節(jié) )外時(shí)鐘源外部事件計(jì)數(shù)圖 89S51 的內(nèi)部框圖引腳排列及功能： AT89S51 有 3 種封裝形式：PDIP．PLCC 和 TQFP．PDIP 封裝的引腳排列如圖所示。表 可進(jìn)行位尋址的 SFR 寄存器SFR 寄存器 部分可進(jìn)行位尋址的寄存器算術(shù)運(yùn)算寄存器 Acc（*） 、B（*） 、PSW（*）指標(biāo)類寄存器 SP、DPL、DPH并行輸入/出端口 P0（*） 、P1（*） 、P2（*） 、P3（*）中斷控制寄存器 IP（*） 、IE（*）定時(shí)/計(jì)數(shù)寄存器 TMOD、TCON（*） 、TL0、TH0、TLTH1串行通信寄存器 SCON（*） 、SBUF8 AT89S51 單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89S5l 是新型高檔單片機(jī)。 在寫(xiě) 8051 單片機(jī)的控制程序時(shí)，在程序起始狀態(tài)階段一定要設(shè)置 SP 值，以便程序有足夠的堆?？臻g，也可以利用軟件程序隨時(shí)機(jī)動(dòng)調(diào)整的堆棧指標(biāo) SP 的值。堆棧指標(biāo)寄存器（SP,Stack Pointer）：8051 利用 SP 指引最近一次存入堆棧內(nèi)的地址，每當(dāng)我們?cè)诔绦蛑姓{(diào)用其他子程序時(shí)，原程序的返回地址就會(huì)自動(dòng)存入內(nèi)部 DATA MEMORY 組成的堆棧（Stack）中，而當(dāng)子程序執(zhí)行到 RET 指令時(shí)，CPU 會(huì)自動(dòng)由堆棧中取回原先存入的返回地址，繼續(xù)執(zhí)行原程序。串行通信控制寄存器 （SCON,Serial ControL 或稱 UART）：此寄存器主要在設(shè)置串行通信的模式，當(dāng)串行數(shù)據(jù)已經(jīng)送完或數(shù)據(jù)已收妥時(shí)，會(huì)有對(duì)應(yīng)的位被設(shè)置成 1，這些位也可以當(dāng)成中斷要求信號(hào)，請(qǐng)求 CPU 執(zhí)行特定的串行中斷服務(wù)程序。允許中斷控制寄存器（IEC,Interrupt Enable Control）： 此寄存器內(nèi)含系統(tǒng)允許中斷的中斷源設(shè)置值，8051 共有 5 個(gè)中斷可供選擇，8052 則有 6 個(gè)中斷源，IEC 寄存器內(nèi)另有一個(gè)位簡(jiǎn)稱 位，若 ＝0 時(shí)就禁止系統(tǒng)所有的中斷EA7要求。B 寄存器（B Register）： B 寄存器是一個(gè)一般用途的工作寄存器，當(dāng) 8051 使用乘除指令時(shí)，則一定要通過(guò) B寄存器來(lái)做運(yùn)算。累加器（Accumulator）：累加器是眾多寄存器中最重要的一個(gè)寄存器，通常以簡(jiǎn)寫(xiě) Acc 代表累加器，8051 的指令中有許多指令和 Acc 寄存器有關(guān)，也有多個(gè)指令非通過(guò) Acc 不可，基本上，8051 的指令中賦予 Acc 累加器的權(quán)限最大。8051 運(yùn)算處理單元（Core）： 這是整個(gè)單片機(jī)的控制處理核心，它讀取程序碼，經(jīng)過(guò)計(jì)算及處理后，將結(jié)果送到各個(gè)寄存器或輸入/輸出端口上，并且接受內(nèi)部和外部的中斷信號(hào)，然后執(zhí)行特定的中斷服務(wù)程序。并行輸入/出端口（Parelled I/O）：不論是 8051 或 8052 單片機(jī)都有 4 個(gè)輸入/出端口，總共有 32 個(gè)輸入/出，而且每個(gè)點(diǎn)都可以單獨(dú)定義成輸入或輸出。定時(shí)/計(jì)數(shù)器（Timer/Counter）：51 系列的 CPU 有 2 個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，而 52 系列 CPU 則有 3 個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器又有多種模式可供選擇。此單元可以使 CPU 選擇由內(nèi)部的程序區(qū)啟動(dòng)或由外部的程序區(qū)啟動(dòng)，內(nèi)部的程序區(qū)啟動(dòng)具有保護(hù)功能，后者成本較為低廉。內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（Program memory）： 這段區(qū)域用于存放我們的應(yīng)用程序，而且這部分一經(jīng)確認(rèn)后是永遠(yuǎn)不做修改的。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（Data Memory）：當(dāng)程序在運(yùn)行時(shí)，有些數(shù)據(jù)是經(jīng)常在變動(dòng)的，例如 LED 的顯示狀態(tài)或顯示值等，它會(huì)因 I/O 測(cè)量的結(jié)果而變動(dòng)，這些值就暫時(shí)放置在此區(qū)域中，供其他程序進(jìn)一步讀取，這也代表此區(qū)域是可以隨時(shí)讀寫(xiě)的。CPU：運(yùn)算或邏輯上的判斷；內(nèi)存：存放程序與數(shù)據(jù)；I/O：與外界溝通的橋梁。在該設(shè)計(jì)中采用在車輪的轉(zhuǎn)盤(pán)上安裝一個(gè) 3 條黑白線均勻的圓盤(pán)，再用光電開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)，如下圖 所示，當(dāng)出租車運(yùn)動(dòng)時(shí)，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，光電傳感器利用接收黑白電平時(shí)輸出的高低電平，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到黑色條紋時(shí)，輸出高電平給單片機(jī)，相反當(dāng)檢測(cè)到白色條紋時(shí)輸出低電平，從而把連續(xù)輸出高低電平轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，也就把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)有黑白線的圓盤(pán)黑白條數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，從而測(cè)試出出租車運(yùn)行速度。 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)黑白線條的檢測(cè)。反射式光電傳感器是用來(lái)檢測(cè)黑白線條的，如圖 (a)所示 由于黑白物體的反射系數(shù)不同，利用反射光可以使光敏三極管實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開(kāi)，調(diào)節(jié)傳感器與被測(cè)對(duì)象之間的距離，使光敏三極管只能接受到白色物體反射回來(lái)的光束。它們共同的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，易于實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，非常適于與計(jì)算機(jī)接口。3第 3 章 硬件及軟件實(shí)現(xiàn) 傳感器傳感器通常是指能感受并能按一定規(guī)律將所感受的被測(cè)非電量(包括物理量、化學(xué)量、生物量等) 轉(zhuǎn)換成便于處理與傳輸?shù)碾娏?一般為電量,也有少數(shù)為其他物理量,如光信號(hào))的器件或裝置。當(dāng) DDBZ=1 且 XDBZ=0 時(shí)，按 1 元/5 分鐘，即 20 分/分鐘計(jì)費(fèi)；當(dāng) DDBZ=0 且 XDBZ=1 時(shí)，按 20 元/小時(shí)，即 33 分/分鐘計(jì)費(fèi)。該模塊的 VHDL 程序包括兩個(gè)進(jìn)程：60S 周期性跳變信號(hào)產(chǎn)生進(jìn)程，等待費(fèi)用計(jì)算進(jìn)程。該模塊的 VHDL 程序是通過(guò)一個(gè)多層嵌套的加法進(jìn)程來(lái)完成等待計(jì)時(shí)的。等待計(jì)時(shí)模塊 DDJS：在等待標(biāo)志信號(hào) DDBZ 和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào) CLK1HZ 的控制下，進(jìn)行等待時(shí)間 DDSJ 的計(jì)算，其中 DDSJ 的低 8 位表示等待時(shí)間的秒數(shù)，DDSJ 的高 8 位表示等待時(shí)間的分鐘數(shù)，同時(shí)根據(jù)等待時(shí)間的長(zhǎng)短發(fā)出一個(gè)熄燈標(biāo)志信號(hào) XDBZ。當(dāng)SDBZ=1 時(shí)，表示在 06：00～23：00 時(shí)段，其單價(jià) SD1 為 元/㎞；當(dāng) SDBZ=0 時(shí)，表示其他時(shí)段，其單價(jià) SD2 為 元/㎞。里程計(jì)費(fèi)模塊 LCJF：在計(jì)費(fèi)標(biāo)志信號(hào) JFBZ，等待標(biāo)志信號(hào) DDBZ，里程標(biāo)志信號(hào)LCBZ 和時(shí)段標(biāo)志信號(hào) SDBZ 等信號(hào)的控制下，計(jì)算行駛里程超過(guò) 2㎞以上里程的費(fèi)用LCFY。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計(jì)可分為兩個(gè)進(jìn)程：里程計(jì)算及標(biāo)志產(chǎn)生進(jìn)程，產(chǎn)生計(jì)費(fèi)信號(hào)進(jìn)程。里程計(jì)算模塊 LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號(hào) WCLK 和等待標(biāo)志 DDBZ，對(duì)出租車行駛的里程數(shù) XSLC 進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)發(fā)出里程標(biāo)志信號(hào) LCBZ 和里程計(jì)費(fèi)標(biāo)志信號(hào) JFBZ。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計(jì)可分為三個(gè)進(jìn)程：60S 周期性跳變信號(hào)產(chǎn)生進(jìn)程，每分鐘行駛距離計(jì)算進(jìn)程，等待標(biāo)志判別進(jìn)程。等待判別模塊 DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號(hào) WCLK 和分頻器產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK1HZ，計(jì)算單位時(shí)間里 WCLK 的脈沖個(gè)數(shù)（每㎞產(chǎn)生 1000 個(gè)脈沖信號(hào)，即每米產(chǎn)生 1個(gè)脈沖信號(hào)） ，亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標(biāo)志信號(hào) DDBZ。傳 感 器時(shí) 鐘 信 號(hào)D I S P L A YP 3 . 0 P 3 . 1P 0P 2 . 2 P 2 . 0P 2 . 3P 2 . 7P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6R E S E TP 1 . 0 P 1 . 5M C UX D B ZD D B ZL C B ZS T A R TS D B ZS E LD A T A復(fù) 位F P G A83W C L KS C L K顯 示 切 換確 定修 改啟 動(dòng) 空 車 牌圖 總體原理框圖 功能模塊設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，將整個(gè)測(cè)控 FPGA 系統(tǒng) CZJFXT 分為七個(gè)模塊，它們分別是：分頻器模塊 FPQ，等待判別模塊 DDPB，里程計(jì)算模塊 LCJS，里程計(jì)費(fèi)模塊 LCJF，等待計(jì)時(shí)模塊 DDJS，等待計(jì)費(fèi)模塊 DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊 SCXZ。⑥費(fèi)用的顯示，用五位數(shù)字顯示，顯示方式為“” ，單價(jià)為元。④等候單價(jià)，等候單價(jià)有兩種情況：在等候時(shí)間小于 1 小時(shí)的情況下，等候單價(jià)為 1 元每 5 分鐘；在等候時(shí)間大于 1 小時(shí)的情況下，等候單價(jià)為 20 元每小時(shí)。 ③等候時(shí)間，用四位數(shù)字顯示分鐘和秒，顯示方式為“XX：XX” ，等候的定義是：當(dāng)汽車行駛速度小于或等于 12㎞/h 時(shí)為“等候” 。具體功能要求如下：速度傳感器電 路 主 板汽 車 電 瓶+ 9 ～ + 1 6 VV空 車 指 示 牌顯 示 器L E D / L C D/D C / D C( + 5 V )圖 系統(tǒng)方框圖 計(jì)費(fèi)及顯示①里程，即汽車行程里程，用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“” ，單位為㎞，精確到 ㎞。速度傳感器不需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，假設(shè)它具有汽車每運(yùn)行 1㎞提供 1000 個(gè)脈沖信號(hào)的特性。除此以外，所涉及的知識(shí)面也聯(lián)系到現(xiàn)實(shí)生活中很多相關(guān)電子產(chǎn)品，也將對(duì)其他電子產(chǎn)品有一定理論基礎(chǔ)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)也可應(yīng)用于其他計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，如電腦計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等等，其應(yīng)用技術(shù)也有相當(dāng)范圍的應(yīng)用面，如顯示和播報(bào)部分也可應(yīng)用于智能飯卡﹑智能電動(dòng)車﹑機(jī)器人等電子相關(guān)產(chǎn)品中。語(yǔ)音播報(bào)：當(dāng)乘客上車時(shí)，可自動(dòng)問(wèn)候乘客，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地，自動(dòng)播報(bào)乘車費(fèi)用并禮貌再見(jiàn)，表達(dá)希望下次乘坐的意思。車票資料打印：顧客付費(fèi)后可打印發(fā)票，打印內(nèi)容包括車主信息和車費(fèi)信息等。其發(fā)展前景是可觀的，將來(lái)的產(chǎn)品除具有這些功能外，另外還可增加如下功能：防作弊功能，IC 卡付費(fèi)：顧客能在制定點(diǎn)購(gòu)買(mǎi)一定額度的“顧客IC 卡”，乘車后可用 IC 卡付帳，付帳是否成功有相應(yīng)的提示。EDA 技術(shù)應(yīng)用，單片機(jī)的功能及應(yīng)用，傳感器檢測(cè)技術(shù)，VHDL 編程語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言程序，顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)及按鍵控制，等等。同時(shí)，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)所應(yīng)用的知識(shí)涉及范圍廣，通過(guò)設(shè)計(jì)可以牢固掌握所學(xué)理論知識(shí)，對(duì)電子信息工程專業(yè)的就業(yè)方向有初步認(rèn)識(shí)，將理論與實(shí)際有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。關(guān)鍵詞 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，單片機(jī)，F(xiàn)PGA 芯片2第 1 章 緒論出租車是現(xiàn)代人類的重要交通工具，而出租車的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的安全性和先進(jìn)性是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題，要求計(jì)費(fèi)器性能穩(wěn)定，計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確，以及預(yù)防司機(jī)作弊行為等等都關(guān)系到乘客的切身利益。本設(shè)計(jì)方案利用單片機(jī)和 FPGA 的結(jié)合，發(fā)揮它們各