【正文】 所示。 9 第四章 單片機(jī) 計(jì)價(jià)器系統(tǒng) 總體 設(shè)計(jì) 通常計(jì)價(jià)器采用 MCS 51 芯片 ,在 EEPROM中預(yù)先已寫入了有關(guān)程序和數(shù)據(jù)的信息 ,如基本距離、續(xù)程距離、候時(shí)時(shí)間的規(guī)定值 ,與收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定相應(yīng)的收費(fèi)價(jià)格值 ,不同出租條件下收費(fèi)的變化比率 ,附加車費(fèi)值計(jì)費(fèi)方式等數(shù)據(jù)和與收費(fèi)辦法相應(yīng)的車費(fèi)計(jì)算與控制程序等 ,并且在計(jì)價(jià)器安裝前已根據(jù)不同車型選定好 K 值。在工作過程中其主要的功能都是由 MCS 51 芯片中的定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，如圖 51所示。它們都是十六位加法計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu) ,分別由 TH0 和 TL0 及 TH1 和TL1 兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器組成。外部事件 的發(fā)生以輸入脈沖表示 ,因此計(jì)數(shù)功能的實(shí)質(zhì)就是 對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。外部輸入的脈沖在負(fù)跳變時(shí)有效 ,進(jìn) 行計(jì)數(shù)器加 1 (加法計(jì)數(shù) ) 。也就是每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加 1 。如果單片機(jī)采用 12MHz 晶體 ,則計(jì)數(shù)頻率為 1MHz。這樣不但可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間 ,也可以反過來按 定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。在出租車計(jì)價(jià)器的日常維護(hù)中 ,一旦由于電池爬堿 (輕微漏液 ),線路漏電、短路以及長(zhǎng)期使用造成電池性能下降時(shí) ,對(duì)電池的處理辦法一般采用棄用。為此筆者設(shè)計(jì)了一種適用于 316V/ 60mAh NiCd 電池恒流充放電控制線路 ,不僅可用于容量檢測(cè) ,在作一般的充電器使用時(shí) ,可在充電前對(duì)電池的剩余容量給予準(zhǔn)確有效的放電以消除其記憶效應(yīng) ,比普通的充電線路更具優(yōu)越性。設(shè)電池放電電流為 I ,運(yùn)放同反相端電壓分別為 V + , V ,基準(zhǔn)穩(wěn)壓管 D 的電壓為 E0 ,由于三極管的基極電流較小 ,可忽略不計(jì) ,因此流過 R 的電流可視為電池的放電電流。由于 R 上的壓降必須大于電池的終止放電電壓 ,并確保三極管c e 之間的壓降有足夠的調(diào)整空間 ,因此 R 的取值不易過大。同樣當(dāng)電池電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí) , V + V 。這樣 ,便可通過繼電器觸點(diǎn)控制放電電流的通斷。 圖 53 放電終止控制線路原理圖 (3)恒流充電線路 圖 54為由 78L05 構(gòu)成的恒流充電線路原理圖 ,圖中 : I0 = U0/ R ,則充電電流 I 為 : I = I0 + I d = U0/ R + Id 式中 U0 為 78L05 的輸出電壓 (定值 + 5V) ,而 Id 為 78L05 的靜態(tài)工作電 流 ,一般在幾至十幾毫安也為定值 ,因此 ,一旦 R 調(diào)整確定 ,充電電流即為恒定電流不變。 D 是反向隔離二極管 ,為防止電池電流反串而設(shè)。 圖 54 恒流充電線路原理圖 (4)充電定時(shí)控制線路 如圖 55 所示由 555 及兩級(jí) 4020 計(jì)數(shù)器構(gòu)成了充電定時(shí)控制線路 ,圖中 555 構(gòu)成了多諧振蕩器 ,其周期穩(wěn)定的振蕩波形經(jīng)兩級(jí) 4020 計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間定時(shí) ,采用兩級(jí)計(jì)數(shù)的 目的是為了降低 555 的振蕩周期 ,以便采用小容量 CBB (金屬聚酯膜電容 ) 振蕩電容 ,雖然采用單級(jí)4020 計(jì)數(shù)同樣可達(dá)到兩級(jí)計(jì)數(shù)的定時(shí)時(shí)間 ,但振蕩電容必須采用容量較大的電解電容 ,而電解電容的穩(wěn)定性及溫度特性遠(yuǎn)不及 CBB電容。圖中調(diào)整 W1 使 555 振蕩周期為 t = 11716ms ,則定時(shí)時(shí)間 : T = 214 210 t = 810h 。 圖 55 電池恒流充放電控制線路 2． 恒流充放電控制線路 圖 55 為 316V/ 60mAh NiCd 電池恒流充放電控制線路 ,其容量檢測(cè)精度優(yōu)于 3 %(不計(jì)計(jì)時(shí)誤差 ) 。因此 ,圖中充放電電流為 12mA。 (1)恒流放電控制線路 :圖 55 中運(yùn)放 A1 、 A2 采用 LM324 (一片 LM324 可用于二個(gè)放電控制線路 ) 。當(dāng) K→ 1 時(shí) ,NiCd 電池接入放電回路 ,按下 AN1 ,當(dāng)電池電壓高于 310V 時(shí) , 繼電器動(dòng)作 ,J K1 吸合自鎖 ,L ED1 亮 ,表示放電開始 ,當(dāng)電池電壓低于 310V 時(shí) ,繼電器斷開 ,電池終止放電 ,同時(shí)其常閉觸點(diǎn)閉合 ,蜂鳴器鳴響 ,提示放電終止 ,只有當(dāng) K → 2或切斷工作電源時(shí)蜂鳴才停止蜂鳴。 (2)恒流定時(shí)充電控制線路 :圖 55 中 W3 為充電電流調(diào)節(jié)電阻 ,調(diào)整 W3 使充電電流為12mA。 555 選擇電壓、溫度漂移較小的 SE555 ,L ED2 用于充電狀態(tài)指示 ,當(dāng)K → 2 時(shí) ,電池接入充電回路 ,按下 AN2 ,電池便開始充電 ,同時(shí) L ED2 閃爍 ,當(dāng)充電時(shí)間到 8h 時(shí) ,線路自動(dòng)切斷并停止充電。圖 55 為單路充放電控制線路。控制線路電壓可由220V 交流經(jīng)變壓、整流、濾波后由 7812 提供 ,若變壓器次級(jí)電 流為 1A(電壓可選 15V) ,而繼電器的線包電流小于 100mA ,則最多可驅(qū)動(dòng) 8 路充放電控制線路 ,可同時(shí)對(duì) 8 節(jié) 316V/ 60mAh 時(shí) NiCd 電池進(jìn)行充放電。車速傳感器測(cè)控系統(tǒng)框圖如圖 56 所示 17 圖 56 車速傳感器測(cè)控系統(tǒng)框圖 2． 里程計(jì)數(shù)中斷電路 當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)里程檢測(cè)電路提供了計(jì)程脈沖信號(hào)后，里程計(jì)數(shù)中斷電路則根據(jù)該脈沖信號(hào)定時(shí)向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出計(jì)數(shù)中斷請(qǐng)求信號(hào)，使系統(tǒng)根據(jù)一定的算法對(duì)里程數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)計(jì)算。其原理如圖 5－ 6所示。 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理 如圖 58， 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。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 .。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。 19 圖 5－ 9 集成霍耳開關(guān)外形及接線 我們選擇了 口作為信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷 0（這樣可以減少程序設(shè)計(jì)的麻煩），車輪每轉(zhuǎn)一圈（我們?cè)O(shè)車輪的周長(zhǎng)是 1 米），霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到 1000 次時(shí)，也就是 1 公里，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)的加增加，其計(jì)算公式： 當(dāng)前單價(jià) 公里數(shù) =金額。同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)掃描電路完成對(duì)出租車的起價(jià)和 當(dāng)前累計(jì)價(jià)的顯示。 21 圖 5－ 11 S1 切換顯示屏 在出租車不走的時(shí)候，按下 S1，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分屏顯示；車在行走的時(shí)候只有總金額和單價(jià)顯示屏在顯示，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地的時(shí)候，客戶要求查看總的里程的時(shí)候，就可以按下S1 切換到里程和單價(jià)顯示屏，供客戶查詢。 從單片機(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。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。 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。 NC1NC2NC3GND4S D A5S C L6WP7V C C8U4A T 2 4 C 0 2 AGNDV C C串行存儲(chǔ)模塊R8R 1 0接 P 2 .5接 P 2 .6 圖 5－ 12 掉電存儲(chǔ)電路原理圖 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)。 23 在系統(tǒng)電路中，設(shè)計(jì)一 個(gè)啟動(dòng) /清除按鈕，用來作為啟動(dòng)里程計(jì)數(shù)或清除里程數(shù)計(jì)數(shù)的開關(guān)。 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)。在空車牌中斷程序中完成對(duì)出租車營(yíng)運(yùn)狀態(tài)的判斷；在脈沖中斷程序中完成計(jì)量計(jì)價(jià)工作；日歷時(shí)鐘芯片每秒鐘向80C31發(fā)中斷請(qǐng)求，在中斷程序中完成等候計(jì)時(shí)工作或者時(shí)鐘顯示工作。結(jié)構(gòu)框圖如 61圖所示 圖 61 系 統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖 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。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。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) 主程序 定時(shí)中斷服務(wù)程序 里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序 中途等待中斷服務(wù)程序 啟動(dòng)/清除計(jì)程中斷服務(wù)程序 顯示子程序服務(wù)程序 鍵盤服務(wù)程序 25 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，然后將已行走的里程數(shù)和當(dāng) 前累計(jì)價(jià)格送顯示電路顯示出來。 其程序流程如 圖 65 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)。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。 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。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)的累加操作，并將結(jié)果存入里程寄存器中。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。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)。其中，標(biāo)志為“ 1”時(shí)表示本次中斷是啟動(dòng)中斷；為“ 0”時(shí)表示是清除中斷。 7． 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。(count pricedisplay) PUSH PSW SETB RS1 MOV R0,COUNTH 。送短線 (短線的字型碼是 0FEH) JNB TI, $ CLR TI MOV R0,PRICE。 單價(jià)拆分 (兩個(gè)字節(jié) ) MOV R1,LEDDANJIAL MOV R6,03H MOV A, R0 MOV B, A ANL A, 0FH MOV R1,A DEC R1 MOV A, B SWAPA ANL A, 0FH MOV R1,A DEC R1 MOV A,LEDDANJIAL 。送單價(jià)高位 MOV DPTR,TAB MOVCA,A+DPTR 34 CPL MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI POP PSW POP ACC RET 路程和單價(jià)顯示 (distance pricedisplay) DP_DIS:PUSH ACC 。單價(jià)的拆分 (一個(gè)字節(jié) ) MOV R1,LEDDANJIAL MOV A, R0 MOV B, A ANL A, 0FH MOV R1,A DEC R1 MOV A, B SWAPA ANL A, 0FH MOV R1,A DEC R1 MOV A,LEDDANJIAL 。 送單價(jià)高位 MOV DPTR,TAB MOVCA,A+DPTR CPL 35 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV SBUF,0FEH 。 送短線 JNB TI,$ CLR TI MOV R0,DISTANCE 路程的拆分（一個(gè)字節(jié)） MOV R1,LEDDISTANCEL MOV A, R0 MOV B, A ANL A, 0FH MOV R1,A DEC MOV A,LEDDAY_PL 。 晚上單價(jià) MOV DPTR,TAB MOVCA,A+DPTR 36 MOV SBUF,A JNB TI, $ CLR TI MOV A,LEDNIG_PH MOV DPTR,TAB MOVC A, A+DPTR CPL MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,LEDW_PL 。 **************************************************************************** ******10毫秒延時(shí)