【正文】 、選擇調(diào)整時間光標(biāo)右位鍵、選擇調(diào)整時間光標(biāo)左位鍵、時間調(diào)整加一鍵、時間調(diào)整減一鍵、退出時間設(shè)置鍵，開關(guān)KK2，其功能分別：啟動/復(fù)位計費運行鍵、白天/晚上狀態(tài)鍵。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?。鍵盤輸入電路如圖2所示。這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)。本次設(shè)計中的出租車計價器需要顯示的內(nèi)容主要有：系統(tǒng)日期時間，運行里程及運行時間、等待時間和總價格等相關(guān)信息，同時顯示的日期和時間內(nèi)容還可由用戶自己矯對調(diào)節(jié)。由以上分析可知，使用液晶顯示屏就可以滿足要求。LM016L液晶模塊采用控制器是HD44780，它具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符閃爍、移動等功能，LM016L與單片機MCU相接可采用4位或8位并行傳輸兩種方式，HD44780控制器有兩個8位寄存器、數(shù)據(jù)寄存器（DR）或指令寄存器（IR）、判忙標(biāo)志（BF）、顯示數(shù)RAM（DDRAM）、字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）、字符發(fā)生器RAM（CGRAM）以及地址計數(shù)器RAM(AC)。圖3 LM016L原理圖在對液晶顯示模塊硬件進行調(diào)試的時候必須注意正確的接線，特別是電源的正負(fù)接線不能有錯，否則將會燒壞電路芯片。引腳符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接負(fù)電源時對比度最高。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位 （最低位)8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位(最高位)表1 液晶12864引腳功能表 注意：實際液晶顯示芯片LM016L內(nèi)部D0D7已有上拉電阻，可以使用單片機AT89C51芯片的P0口直接驅(qū)動。建議不要使用排阻，使用普通電阻一個一個的拉才能達到我們需要的效果！ A44E霍爾傳感器檢測單元的設(shè)計A44E是一種開關(guān)型的霍爾器件，它的工作電壓范圍比較寬（～18V），輸出的信號符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接連接到單片機的IO 端口上，而且它的最高檢測頻率可以達到1MHZ。 在輸入端輸入電壓VCC，經(jīng)過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后再加到霍爾傳感器發(fā)生器的兩端，按照相應(yīng)的原理，霍爾片處在磁場中的時候，在垂直于磁場的方向通給電流，就會在和這二者相垂直的方向上產(chǎn)生霍爾電勢差VH的輸出，該電勢差信號經(jīng)過放大器對它放大后發(fā)送到施密特觸發(fā)器中進行整形，使它成為方波再送到OC門輸出。這樣的兩次電壓變換，就完成了霍爾開關(guān)一次開關(guān)動作。其霍爾傳感器的原理如圖4所示。DS1302芯片的電壓工作范圍比較窄（～），,小于300nA，可選工業(yè)級溫度范圍40℃到+85℃。DS1302芯片可以根據(jù)表面裝配選擇8腳DIP封裝或8腳SIOC封裝；這款芯片能對每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM 的指示來決定采用24小時制還是12小時制。時鐘RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)乃至多達31個字節(jié)的字符組方式進行通信。對VCC1有可選的涓流充電能力，雙電源管用于主電源和備份，電源供應(yīng)備份，電源管腳可由電池或大容量電容輸入。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于便攜式儀器、電話、傳真以及對電池供電的相關(guān)儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。原理圖如圖5所示。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。3 多功能出租車計價器的軟件系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法進行C語言編程。各部分作了詳細(xì)的流程圖，具體程序請見附錄一。P1口接DS1302時鐘芯片的引腳以便實時更新時鐘信息以及啟動/復(fù)位計費運行鍵、白天/晚上狀態(tài)鍵兩個開關(guān)和暫停按鍵，通過按鍵判斷收費模式是白天還是晚上，由系統(tǒng)確定模式后根據(jù)起步價、單價對行駛距離和等待時間等不同情況來計算出收費金額。由于仿真中無法實現(xiàn)A44E霍爾傳感器，在仿真中以脈沖發(fā)生器代替，用不同頻率的脈沖模擬不同的車速，根據(jù)每秒傳送的脈沖數(shù)程序判別汽車是處于高速行駛還是等待狀態(tài)，自動跳轉(zhuǎn)到通過計程計費還是計時計費，P3口用于接外部中斷接脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，仿真出租車汽車行駛時的車速?？傮w來說，主程序即系統(tǒng)監(jiān)控程序用于對輸入信號的處理、輸出信號的控制和對各個功能程序模塊的運用及其控制，使實現(xiàn)設(shè)計要求的過程一目了然。具體程序見附錄。按鍵SSSSSS6，包括：暫停鍵、選擇調(diào)整時間光標(biāo)右位鍵、選擇調(diào)整時間光標(biāo)左位鍵、時間調(diào)整加一鍵、時間調(diào)整減一鍵、退出時間設(shè)置鍵，開關(guān)KK2，其功能分別：啟動/復(fù)位計費運行鍵、白天/晚上狀態(tài)鍵。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。鍵盤程序的流程圖如圖7所示。圖7 進入調(diào)整界面按鍵流程圖 外部中斷子程序，車輪每轉(zhuǎn)一圈（），霍爾開關(guān)就檢測并輸出脈沖信號，引起單片機的中斷；進入中斷子程序，對脈沖計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達到400次時，即1公里，單片機就控制將金額自動增加。圖8 里程中斷程序流程圖本出租車計價器系統(tǒng)理論選擇了將A44E的脈沖輸出口接到P32口外部中斷作為信號的輸入端，車輪每轉(zhuǎn)一圈（），霍爾開關(guān)就檢測并輸出信號，引起單片機的中斷，對脈沖計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達到400次時，即1公里，單片機就控制將金額自動增加，由于仿真中沒有A44E霍爾傳感器芯片，于是采用了直接輸出不同脈沖來代替霍爾傳感器所感應(yīng)的車速，高速行駛時采用計程計費，低速行駛時采用計時計費，最終實現(xiàn)總計費。顯示程序的流程圖如圖9所示。 圖9 顯示程序流程圖 路程計算程序設(shè)計測量及計算程序模塊則主要包括測量出租車行駛里程、測量出租車等待時間，通過測量的里程數(shù)和等待的時間來計算總價格。其具體流程圖如圖10所示，具體程序見附錄。其中起租里程3公里，起步價白天為8元、晚上為10元。同時堵車是要收費的，前30秒免費。等候時間的意思是：行駛停止或速度在10公里/每小時以下就稱為低速。程序的調(diào)試應(yīng)模塊化地進行，首先單獨調(diào)試各功能子程序，檢驗程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，最后逐步將各子程序關(guān)聯(lián)起來總調(diào)。 系統(tǒng)仿真算法 模擬車速算法本設(shè)計通過脈沖發(fā)生器模擬實現(xiàn)霍爾傳感器識別車速及行駛距離的功能。脈沖發(fā)生器輸出脈沖信號，系統(tǒng)程序通過識別脈沖個數(shù)來判斷車速從而識別是低速行駛（或靜止）和正常行駛。出租車計程計價算法：（1) 出租車低速行駛算法： ,則換算為每秒行駛5m；，行駛2圈產(chǎn)生一個脈沖，即1s產(chǎn)生1個脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=5HZ； ,則換算為每秒行駛10m；，行駛2圈產(chǎn)生一個脈沖，即1s產(chǎn)生2個脈沖，周期T=,故脈沖頻率為1/T=10HZ。 仿真計費算法 本設(shè)計的出租車計價器計費方式有白天/晚上模式，根據(jù)模式不同起步價和單價也不同。每天6:30至22：00之間，按“白天”計費，；22：00至次日6:30，按“晚上”計費，每公里單價2元。當(dāng)?shù)却龝r間大于30秒。（1） 出租車計程計價算法：行駛距離≤3km時，計程金額=起步價；行駛距離＞3km時，計程金額=起步價+（行駛距離3km）*單價（2） 出租車計時計價算法：等待時間＜30s時，計時金額=0元（不收費）等待時間≥30s時，計時金額=[（等待時間20s）/10s]*最終，收費金額=計程計費+計時計費。（如圖15）收費金額=8元晚上行駛1km,一直高速行駛無等待時間。（如圖17）收費金額=8+（63）*=晚上行駛6km,一直高速行駛無等待時間。圖11 Proteus中設(shè)計仿真原理圖 仿真設(shè)置系統(tǒng)仿真最終實現(xiàn)開機系統(tǒng)能顯示實時日期及時間，且通過按鍵SSSS5能對日期及時間進行矯正，通過K2開關(guān)實現(xiàn)選擇白天或黑夜計價模式，從而系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定不同的起步價和每公里單價；白天模式起步價為8元，；黑夜模式起步價為10元，3公里后每1公里2元。仿真中以脈沖發(fā)生器代替，用不同頻率的脈沖模擬不同的車速，根據(jù)每秒傳送的脈沖數(shù)程序判別汽車是處于高速行駛還是等待狀態(tài)，自動跳轉(zhuǎn)到通過計程計費還是計時計費，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；等待20s后，；最后測距收費和計時收費之和為總車費。當(dāng)出租車停止工作，通過按鍵識別發(fā)出信號使票據(jù)打印功能開啟，能實現(xiàn)打印服務(wù)。開始仿真后，若不按下退出時間調(diào)節(jié)鍵，界面會一直停留在開始運行前的調(diào)節(jié)界面如圖12所示；當(dāng)按下選擇調(diào)整時間光標(biāo)左/右位鍵之后，界面調(diào)整位光標(biāo)閃爍，時間調(diào)整加/減一鍵調(diào)整日期及時間，調(diào)整好如顯示界面如圖13所示。 模擬仿真結(jié)果仿真案例：模擬乘客在白天乘坐出租車，出租車先以180km/h速度行駛；行駛5公里后由于塞車出租車滯留了1分20秒，路況緩解，出租車又以90km/h的車速行駛6公里。塞車滯留80s。共計148s(2分28秒)。由于儀器、實驗條件、環(huán)境等因素的限制，測量不可能無限精確，物理量的測量值與客觀存在的真實值之間總會存在著一定的差異，這種差異就是測量誤差。由于硬件電路設(shè)計水平有限，在某些硬件電路設(shè)計方面做得不夠仔細(xì)，使得硬件系統(tǒng)在系統(tǒng)運行過程中會引起不必要的誤差。存在誤差是因為執(zhí)行中斷程序，這個過程是需要時間的。但改進也只能是盡可能的減小誤差的存在，要完全的避免誤差是不可能的。使我更清楚的認(rèn)識了單片機。多功能出租車計價器通過計程與計時實現(xiàn)了收費的綜合化。AT89S51單片機為核心部件控制整個設(shè)計，通過脈沖發(fā)生器模擬A44E霍爾傳感器檢測運行里程數(shù)，DS1302時鐘芯片實現(xiàn)日期和時間同步顯示，按鍵可調(diào)節(jié)校對實時日期及時間LM016L液晶顯示芯片顯示所需數(shù)據(jù)。啟動后，開始計價，計價因素包括運行里程和等待時間，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；中間遇等待時，計程的數(shù)額將不再增加，開始計時收費，等待20s后，；最后測距收費和計時收費之和為總車費。當(dāng)出租車停止工作，通過按鍵識別發(fā)出信號使票據(jù)打印功能開啟，能實現(xiàn)打印服務(wù)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、所用芯片少、控制精度高。通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我明白一點就是設(shè)計課題不要盲目開始，在開始前最好要有完整的思路，確定最佳方案，設(shè)計的過程中不要帶有定勢思維去思考，多動腦，多想方法以達到最佳的效果。出租車計價器現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)普遍，是人們生活中必不可少的一部分了，它將繼續(xù)改進存在，總之，有著很大的前景市場。無論是在以前的單片機理論學(xué)習(xí)階段，還是在畢業(yè)課題的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，都得到了老師的悉心指導(dǎo)和幫助，當(dāng)我在設(shè)計過程中遇到難以解決的問題時，是老師耐心仔細(xì)的告訴我應(yīng)該怎么辦，聽了老師的許多指點，開竅了很多，為我的設(shè)計開辟了一條光明大道。其次還要感謝幫助過我的同學(xué)，是因為你們的陪伴讓我更加有信心完成這個設(shè)計，在我遇到問題時同樣也給過我思路上的開導(dǎo)。 大學(xué)四年，時光飛逝，經(jīng)歷了很多，學(xué)到了很多，期間有過開心也有難過，但是終究得到了很多。在大學(xué)這令人留戀的時光里，你們不僅教給了我們做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則，這些都將使我終生受益。最后, 祝所有的老師、同學(xué)身體健康，事事如意！參考文獻[1] 張友德,趙志英,[M].上海:.Zhang Youde, Zhao Zhiying, Tu is bright. 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