【正文】 主調(diào)節(jié)日期及時間，按下進(jìn)入調(diào)整界面鍵則可開始設(shè)置數(shù)據(jù)。 圖12 開始計價前顯示界面圖 圖13 矯正時間后顯示界面圖 圖 14 白天計程時顯示界面圖 圖15 晚上計程時顯示界面圖 圖16 白天6公里時顯示界面圖 圖17 晚上6公里時顯示界面圖 圖18 等待未超時顯示界面圖 圖19 等待超時顯示界面圖在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。在運(yùn)行過程中會實時顯示出租車的運(yùn)行里程、等待時間及總價格；且工作時會顯示實時時間。啟動后，開始計價，計價因素包括運(yùn)行里程和等待時間，中間遇等待時，計程的數(shù)額將不再增加，開始計時收費(fèi)。（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。（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間。例：白天行駛2km,一直高速行駛無等待時間。等候時間的意思是：。同時堵車是要收費(fèi)的，前30秒免費(fèi)。其中起租里程3公里，起步價白天為8元、晚上為10元。（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)生一個脈沖，即1s產(chǎn)生5個脈沖，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)生一個脈沖，即1s產(chǎn)生10個脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=50HZ。當(dāng)脈沖個數(shù)每秒≤10個，系統(tǒng)程序判定為低速行駛（或靜止），計費(fèi)模式采用計時計費(fèi)；當(dāng)脈沖傳送個數(shù)每秒＞10個時，則判定為正常行駛，計費(fèi)模式則采用計程計費(fèi)。車輪每轉(zhuǎn)一圈（），轉(zhuǎn)2圈（即行駛5米）產(chǎn)生一個脈沖。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各個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)場保護(hù)與恢復(fù)。圖10 路程計算程序流程圖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)和糾正程序錯誤，同時也能發(fā)現(xiàn)硬件故障等問題。當(dāng)?shù)却龝r間大于30秒。每天6:30至22：00之間，按“白天”計費(fèi)，；22：00至次日6:30，按“晚上”計費(fèi)，每公里單價2元。設(shè)計的出租車計價器計費(fèi)方式有白天/晚上模式，根據(jù)模式不同起步價和單價也不同。通過顯示模塊可將測量的里程數(shù)、等待時間以及計算的總價格顯示出來。具體程序見附錄。 顯示程序的設(shè)計顯示程序模塊主要用于實時顯示時鐘信息以及顯示運(yùn)行里程、等待時間及總價格；當(dāng)出租車停止計價時則顯示運(yùn)行總時間。其具體流程圖如圖8所示，具體程序見附錄。具體程序見附錄。本次設(shè)計采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)查詢到有鍵按下時，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。I/O口線通過按鍵與地直接相連，六個按鍵中任一鍵在沒有被按下時,對應(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? 圖6 主程序流程圖 鍵盤程序的設(shè)計鍵盤程序模塊即用于實現(xiàn)各個按鍵不同功能的程序，本次設(shè)計中有八個鍵功能程序，這八個鍵(S0S7)的任一鍵都獨(dú)自連一個I/O()口線上。主程序的流程圖如圖6所示。 主程序的設(shè)計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、出租車是否開始計價、出租車是否處于等待狀態(tài)，還要進(jìn)行實時顯示時鐘、運(yùn)行里程、等待時間和總金額等信息；停車后顯示運(yùn)行總時間。P2口接12864液晶顯示的控制線以及接五個獨(dú)立式按鍵作為調(diào)時系統(tǒng)的控制鍵，通過按鍵自主調(diào)節(jié)校對相應(yīng)的日期、時間，方便運(yùn)營者判別運(yùn)營模式（白天/晚上）讓乘客一目了然乘坐時間。 設(shè)計課題使用單片機(jī)資源的情況設(shè)計課題使用單片機(jī)資源情況如下：AT89S52單片機(jī)的P0口通過上拉電阻接LM016L液晶顯示的數(shù)據(jù)線，防止電路受到干擾，從而增加電路的穩(wěn)定性。主要由主程序、顯示程序、鍵盤程序、存儲讀寫程序、外部中斷0子程序、外部中斷1子程序、測量及計算程序等模塊組成。該引腳CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯或提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。圖5 DS1302時鐘電路原理圖 DS3102各引腳功能VCC1:主電源；VCC2：備份電源；當(dāng)VCC2VCC1+，由Vcc2向DS1302供電當(dāng)VCC2 VCC1時，由Vcc1向DS1302供電。實時時鐘屬于出租車計價器的輔助功能，對實時系統(tǒng)的精度要求沒有其他產(chǎn)品那樣嚴(yán)格，所以選擇了DALLAS公司的一款時鐘芯片DS1302，涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷、31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它還可以通過簡單的三個串行接口（SPI串行接口）與單片機(jī)實現(xiàn)用同步串行的方式進(jìn)行通信。 DS1302特性 DS1302時鐘芯片是由芯片DS1202改進(jìn)而來的，兩者對比它增加了以下幾個特性：雙電源引腳用于主電源和備份電源的供應(yīng)，VCC1為可編程的涓流充電電源，附加了七個字節(jié)存儲器。DS1302芯片工作時功耗低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時的功率小于1MW。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個口線：RES 復(fù)位、I/O 數(shù)據(jù)線和SCLK（串行時鐘）。它通過內(nèi)含有實時時鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。圖4 傳感器測距示意圖 實時時鐘電路設(shè)計 DS1302功能 DS1302是一款能計算年、月、日、時、分、秒還有閏年調(diào)整能力的芯片。 計價器設(shè)計中的路程計算是依靠安裝在車輪上的霍爾傳感器檢測脈沖信號，再將脈沖信號傳送到單片機(jī)使其產(chǎn)生中斷，單片機(jī)再根據(jù)所編寫的程序設(shè)定，計算出相應(yīng)的行駛里程。當(dāng)施加的磁場達(dá)到設(shè)計工作點(diǎn)時，觸發(fā)器輸出的高電壓讓三極管導(dǎo)通，此時OC門輸出端再輸出低電壓，三極管截止，讓OC門輸出高電壓的這種狀態(tài)為關(guān)?；魻杺鞲衅鰽44E由穩(wěn)壓器、差分放大器、霍耳電勢發(fā)生器(即硅霍耳片)、OC門輸出和施密特觸發(fā)器五個基本部分組成。但在Proteus的仿真里面該芯片內(nèi)部沒有上拉電阻,應(yīng)該人為加上拉電阻。6EE端為使能端，下降沿使能。（對比度如果過高就會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過10K的電位器調(diào)整對比度）4RSRS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。LM016L的各引腳功能如表1所示。IR是用于寄存指令碼，只能寫入但是不能讀出，DR則用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作能夠自動寫字符發(fā)生器RAM和字符發(fā)生器RAM,或者暫時儲存從字符發(fā)生器RAM和字符發(fā)生器RAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時，液晶模塊屬于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作的指令和接受數(shù)據(jù)，顯示數(shù)RAM是用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，字符發(fā)生器ROMA由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*，LM016L液晶模塊原理圖如圖3所示。本設(shè)計選用Proteus中LM016L芯片仿真。這樣顯示的內(nèi)容包括數(shù)字和符號，但是由于出租車計價器需要顯示的符號不多且固定不變，所以本次設(shè)計將要顯示的符號固定在液晶片上的某些位置，通過運(yùn)行不同的程序點(diǎn)亮其中的一些符號，同時配合數(shù)字的變化來顯示不同的信息。它們的驅(qū)動電路簡單、易于實現(xiàn)且價格低廉。圖2 鍵盤電路 顯示模塊的設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示器是數(shù)碼管顯示器（LED）、液晶顯示器(LCD)。在編程環(huán)節(jié)中就是通過相應(yīng)I/O口是否有電平變化（在一定的時間范圍內(nèi)）來識別是否有鍵按下。這八個鍵其中S1連在I/，S2S6這5個鍵依次連在I/O()口線上，K，說明它們可以獨(dú)立實現(xiàn)相應(yīng)的功能。單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊即控制模塊，在本次設(shè)計中主要用于對按鍵信號的接受和處理以及控制液晶顯示處理完之后的信息。我們一般都選用單片機(jī)來進(jìn)行控制。在出租車運(yùn)行過程中同步顯示實時時間、運(yùn)行里程、等待時間和總價格等信息，出租車停止運(yùn)行后計算并顯示運(yùn)行總費(fèi)用。利用DS1302時鐘芯片為單片機(jī)實時提供時鐘信息；且可使用鍵盤上的按鍵來調(diào)整設(shè)置系統(tǒng)日期及時間的顯示；利用LM016L液晶來顯示系統(tǒng)日期時間，通過按鍵選擇白天/晚上模式，系統(tǒng)判斷按鍵默認(rèn)起步價和每公里單價。本次設(shè)計多功能出租車計價器，采用AT89C51單片機(jī)芯片控制電路。硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、供電模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、語音播報、DS1302時鐘模塊和傳感器模塊。 主系統(tǒng)設(shè)計本文設(shè)計原則是在低功耗的前提下，以控制芯片AT89C51為核心，通過A44E霍爾傳感器檢測運(yùn)行里程數(shù)，運(yùn)用單片機(jī)實現(xiàn)液晶顯示的控制，脈沖的提取。(4) 啟動后，開始計價，計價因素包括運(yùn)行里程和等待時間，當(dāng)汽車行駛未滿起步公里數(shù)時，均按起步價計算，超過起步公里數(shù)后，實現(xiàn)超出部分每公里按單價收費(fèi)；中間遇等待時，計程的數(shù)額將不再增加，開始計時收費(fèi)，等待3分鐘后，；最后測距收費(fèi)和計時收費(fèi)之和為總車費(fèi)。(2)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定了起步價和起步公里數(shù)。單片機(jī)方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能， 而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級， 所以選擇采用第三種方案。 方案選擇通過各個方案的比較，本次采用方案三。方案三：采用單片機(jī)技術(shù)的出租車計價器系統(tǒng)通過單片機(jī)作為主控器，利用LM016L液晶屏顯示，結(jié)合單片機(jī)豐富的IO端口，及其控制的靈活性，實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格選擇、時間顯示控制等功能。其中分頻模塊是其他模塊的基礎(chǔ)，為后續(xù)模塊提供基本時鐘；控制模塊是系統(tǒng)的核心部分，對計價器的狀態(tài)進(jìn)行控制；計量模塊完成計價、計時、計程功能；譯碼顯示模塊完成計價、計時、計程數(shù)據(jù)顯示，該模塊經(jīng)過8選1選擇器將計費(fèi)數(shù)據(jù)、計時數(shù)據(jù)、計程數(shù)據(jù)動態(tài)選擇輸出。方案一：采用數(shù)字電子技術(shù)的出租車計價器系統(tǒng)采用數(shù)字電子技術(shù)，分為計程計數(shù)單元、計時單元、單價輸入單元、顯示單元、計算單元等全部由基本邏輯門和器件完成；利用555定時芯片構(gòu)成多諧振蕩器或者采用外圍的晶振電路作為時鐘脈沖信號，采用計數(shù)芯片對脈沖進(jìn)行脈沖的計數(shù)與分頻，最后通過譯碼電路對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，將譯碼所得的數(shù)據(jù)送給顯示模塊從而顯示。同時完成整個出租車計價器信號的讀、寫處理的多功能出租車計價器設(shè)計方案。 總體設(shè)計思想與方案論證本章對出租車計價器的設(shè)計思想做了詳細(xì)介紹，并在設(shè)計思想的基礎(chǔ)上提出了三種出租車計價器的設(shè)計方案，并針對它們各自的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡要分析。2 多功能出租車計價器的硬件系統(tǒng)設(shè)計本章是本文的核心內(nèi)容，主要介紹的是系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計。主要包括：單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、供電模塊、語音播報、顯示模塊、DS1302模塊、鍵盤模塊和傳感器模塊；(3)介紹相關(guān)現(xiàn)代傳感技術(shù)，選擇出信號采集的最佳方案；(4)對A44E霍爾傳感器做簡明分析，并對其工作原理進(jìn)行詳細(xì)的討論；(5)應(yīng)用LCD顯示技術(shù)，可查詢運(yùn)行里程、起步價、等待時間和總金額；(6)詳細(xì)闡述出租車計價器的軟件設(shè)計，包括軟件設(shè)計的思想和任務(wù)，采用模塊化程序設(shè)計思想進(jìn)行了各個模塊的程序設(shè)計。然后根據(jù)課題任務(wù)的要求設(shè)計出實現(xiàn)控制任務(wù)的硬件結(jié)構(gòu)及其原理圖和相關(guān)軟件程序，并進(jìn)行訪真調(diào)試。該平臺一旦建成，計價器強(qiáng)檢管理可利用該平臺掌握計價器相關(guān)狀況，對超檢定周期使用的計價器進(jìn)行控制。隨著出租車數(shù)量的增多，客戶要求的提高，對計價器檢定和技術(shù)服務(wù)的效率將提出更高的要求；而隨著計價器功能的增加和逐步應(yīng)用，對出租車的科學(xué)管理手段將提出更高的要求。而如今路程、車速、時間的計量僅僅只是出租車計價器必備的基本功能，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，計價器的功能不斷增加和擴(kuò)展。我國生產(chǎn)計價器的企業(yè)有上百家，主要集中在北京、臺灣、上海、沈陽和廣州等地。 出租車計價器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在我國出租車行業(yè)興起于八十年代初，多年來國內(nèi)普遍使用的計價器只具備單一的計量功能。單片機(jī)以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進(jìn)了計價器的發(fā)展，為計程器的研發(fā)指明了新的方向。在電子系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)和工具發(fā)生了深刻的變化，功能也在不斷完善。第二代計價器在計程的同時還可以完成計價的工作，初步使計價器功能得到了完善。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，第二代計價器在技術(shù)和性能上都有了很大的飛躍。重慶市起重機(jī)廠是我國第一家自主研發(fā)生產(chǎn)計價器的企業(yè)?，F(xiàn)在自動計價器已在各大中城市普及，所以計價器技術(shù)的發(fā)展已成定局。出租車計價器的功能從剛開始的只顯示路程（需要司機(jī)根據(jù)定價，根據(jù)路程計算費(fèi)用然后四舍五入），到現(xiàn)在不僅能夠自主計費(fèi)還能實現(xiàn)很多附加功能。 出租車計價器發(fā)展歷程出租車在我國興起于70年代，但那時的計費(fèi)系統(tǒng)大都是國外進(jìn)口不但功能簡單計算不夠準(zhǔn)確，價格還十分昂貴。它是乘客和司機(jī)的交易準(zhǔn)則，關(guān)系到交易雙方的利益。出租車行業(yè)是人們來到一座陌生城市認(rèn)識這座城市的第一扇窗，它已逐步成為衡量一個城市是否具備國際化大都市的現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)和心理標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)志之一。計價器是出租車運(yùn)營者與乘車消費(fèi)者之間的交易準(zhǔn)則，是使交易雙方能公平貿(mào)易的結(jié)算工具，因而計價器能否準(zhǔn)確計價，直接關(guān)系到運(yùn)營者和消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益。從加強(qiáng)行業(yè)管理以及減少與乘客的糾紛出發(fā)，全國大部分地區(qū)要求出租汽車必須安裝出租汽車計價器才能進(jìn)行營運(yùn)，因此出租汽車與計價器緊密相連，出租車計價器也就隨著出租車行業(yè)的發(fā)展而日益完善。 本研究課題的背景及意義近年來，我國日新月異的城市發(fā)展使交通工具越來越多樣化，人民生活水平也隨之顯著提高，雖然私家車的數(shù)量在大幅度地提高，但是出租車仍在我國的交通運(yùn)輸中承擔(dān)著舉足輕重的角色。 hall sensor 目 錄1 緒論 1 本研究課題的背景及意義 1 出租車計價器發(fā)展歷程 1