【正文】 示。采用傳感器件，輸出脈沖信號，經過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實現(xiàn)計價，但是考慮到這種電路過于簡單，性能不夠穩(wěn)定，而且電路不夠實用。移位寄存器金額顯示單價顯示里程傳感器電源電路及保護電路圖11 數(shù)字電路實現(xiàn)方案框圖方案二：采用單片機控制。采用單片機控制。不但能實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調節(jié)、顯示功能，而且能在很大的程度上擴展功能，還可以方便的對系統(tǒng)進行升級。單片機控制實現(xiàn)方案框圖，如圖12所示。為此我們采用了單片機進行設計，相對來說功能強大，用較少的硬件和適當?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶崿F(xiàn)設計要求，且靈活性強，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能。而方案二單片機有較大的活動空間，利用單片機豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，不但能實現(xiàn)基本的里程計價功能和價格調節(jié)、時鐘顯示功能，而且能在很大的程度上擴展功能，還可以方便的對系統(tǒng)進行升級。因此采用方案二作為本次設計的實現(xiàn)方案。單片機最小系統(tǒng)，是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。圖21 單片機控制模塊電路圖AT89S52的管腳結構圖及管腳說明:VCC：供電電壓。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。圖22 AT89S52管腳結構圖表21 AT89S52部分引腳功能表 端口引腳 復用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（定時器0的外部輸入） T1（定時器1的外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 時鐘電路AT89S52中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別為該放大器的輸入端和輸出端。本設計主要是用內部振蕩方式完成的[9]。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。外接石英晶體及電容CC3接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)諧振電路，起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。時鐘電路設計圖，如圖23所示。此時ALE、PSEN、P0、PPP3口都輸出高電平。對于復位電路，本設計采用上電復位電路，由于89C51是高電平復位，因此通過在RESET端接一個電阻到地，并接一個電容到電源的方式完成上電復位，上電時電源給電容充電，電容導通，因此RESET腳就相當于連接到+5V電源，開始復位，當電容充電完成后，電容斷開，RESET腳被下拉電阻鉗位在低電平，則退出復位狀態(tài)。復位電路連接圖如下圖24 復位電路設計圖單片機在啟動運行時都需要進行復位操作，以便使CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即二個機器周期）以上，若使用頻率為6MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4μs才能完成復位操作。RST變?yōu)榈碗娖胶?，便又退出復位狀態(tài)。復位有電復位和按鍵手動復位兩種。本次設計中，為方便人的操作，采用按鍵手動復位的按鍵電平復位。而不會引起按鍵的誤操作，提高按鍵電路的抗干擾能力。 圖25 鍵盤調整模塊S1：觸發(fā)開關，對上一次的計費進行清零，為下次載客準備S2：單擲開關，實現(xiàn)暫停功能；當功能鍵S2按下時，開始暫停計費；直到S2彈起時，暫停結束。所以在實際編程時一定要注意鍵盤的去抖動。 數(shù)據(jù)顯示模塊設計本設計中采用四位一體共陰的數(shù)碼管，數(shù)碼管的位選信號即每個數(shù)碼管的公共端，用單片機一組I/O口作為數(shù)據(jù)口向數(shù)碼管發(fā)送數(shù)據(jù)信息，而用另一組I/O口對數(shù)碼管進行位選，通過同相電平驅動芯片74HC573驅動,從而實現(xiàn)動態(tài)顯示。、用于顯示總金額；、用于顯示里程。圖26 數(shù)據(jù)顯示模塊數(shù)碼管部分數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a, b, c, d, e, f, g, dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。74HC573的引腳分布圖26如下。74HC573所對應真值表210如表。做設計時必須使其處于可控狀態(tài)，即 應該接低電平。其中 ：H—高電平。本次設計中：，；。最后延時5ms；依次循環(huán)掃描；利用數(shù)碼管點亮后的余暉和人眼視覺暫留效應即可實現(xiàn)動態(tài)顯示。在主程序模塊中，需要完成對各參量和接口的初始化、出租車起步價和單價的初始化以及中斷、計算、循環(huán)等工作。然后，主程序將根據(jù)各標志寄存器的內容，分別完成啟動、清除、計程和計價等不同的操作。若已超過，則根據(jù)里程值、每公里的單價數(shù)和起步價數(shù)來計算出當前的總金額，并將結果存于總金額寄存器中；中途等待時，脈沖輸入小于設定值時，當時間超過等待設定值時，開始進行計時，并把等待價格加到總金額里，然后將總金額、里程送數(shù)碼管顯示出來。開 始初始化按鍵掃描里程輸入計費處理結束收費開始計費是啟動計價器圖28 系統(tǒng)主程序流程圖 里程計數(shù)中斷模塊每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號，單片機定時器0（工作在計數(shù)模式）就對其計數(shù)一次，相應的變量設為inter就自加1，當里程計數(shù)器inter對里程脈沖計滿500次時，對其自身進行清零操作，為下一次計數(shù)做準備，同時進入里程計數(shù)中斷服務程序中，里程變量加1，總金額根據(jù)此時所設單價做出相應的變化。圖29 里程中斷服務子程序 中途等待中斷模塊在中途等待中斷程序中，定時器1每50ms計一次數(shù)，每計夠100次(5sec)，便將當前里程值送入某個緩存變量，與前一個5秒的值進行比較，如果兩者相同，則表明時鐘中斷沒有輸出信號，認為出租車停了下來，進入等待計時，計時中間變量dd自加1，計夠12次為一分鐘，dd自清零，同時根據(jù)所設的等待單價刷新總金額。TH=X/256。其中：X表示計數(shù)初值，TH、TL分別為16位計數(shù)器高8位和低8位應裝入的初值。中途等待子程序流程圖如圖23所示。如果里程小于起步里程（即小于1公里），則執(zhí)行公式：執(zhí)行公式：總金額=起步價+等待時間*等待單價；如果里程在第一階梯單價里程內（即大于1公里，小于3公里），則執(zhí)行公式：總金額=起步價+（里程1公里）*第一階單價1等待時間*等待單價；如果里程在第二階梯單價里程內（即大于3公里），則執(zhí)行公式：總金額=起步價+（里程1公里）*第三階單價1+（里程3公里）*第二階單價+等待時間*等待單價；顯示程序利用定時器每1ms產生一次中斷，相應變量置位，點亮一個數(shù)碼管，顯示一位數(shù)據(jù)，利用主函數(shù)內的循環(huán)，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示，同時根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫留現(xiàn)象，即可實現(xiàn)顯示。圖211 按鍵掃描子程序流程圖 數(shù)據(jù)顯示模塊顯示程序利用定時器每1ms產生一次中斷，相應變量置位，點亮一個數(shù)碼管，顯示一位數(shù)據(jù)，利用主函數(shù)內的循環(huán)，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示，同時根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫留現(xiàn)可實現(xiàn)顯示。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件?？傊?，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。圖31 全局仿真電路圖 為了簡化布線過程，使電路圖清晰明了，有些端口采取網絡標號法。仿真證明起步計價功能正常。圖34 第二階梯單價計費仿真結果（數(shù)碼管 上：總價元 下：路程公里）由圖32可以看出，當里程數(shù)行到3公里以上時，數(shù)碼管顯示里程為4公里，總價為3 +（31）2+（X 3）=,；仿真證明第二階梯單價仿真結果功能正常。仿真證明暫停計價功能