【正文】 ，沈陽和廣州等地。汽車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測(cè)距，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車的多功能的計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)，并采用掉電存儲(chǔ)單元 AT24C02 來實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息，輸出采用 6 段數(shù)碼顯示管。具體要求： 實(shí)現(xiàn)當(dāng)前車速的檢測(cè) 實(shí)現(xiàn)運(yùn)行里程的檢測(cè) 實(shí)現(xiàn)出租車費(fèi)用的計(jì)算，時(shí)數(shù)據(jù)的顯示等功能。采用傳感器件，輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實(shí)現(xiàn)計(jì)價(jià)，但是考慮到這種電路過于簡單，性能不夠穩(wěn)定，而且不能 調(diào)節(jié)單價(jià)，也不能根據(jù)天氣調(diào)節(jié)計(jì)費(fèi)保準(zhǔn)，電路不夠?qū)嵱谩? 編碼器的單片機(jī)通過一個(gè) I/O 口來檢測(cè)磁感應(yīng)傳感器信號(hào)，當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)，就通過另一個(gè) I/O 口向解碼器的單片機(jī)發(fā)送一組編碼，而解碼器的單片機(jī)則首先判斷當(dāng)前準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)是編碼器發(fā)送的編碼還是解碼寫入器發(fā)送的解碼。解決了以往計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確、使用壽命短等缺點(diǎn)，但此方法通常使干擾信號(hào)也能產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，分立元件過于復(fù)雜，電路穩(wěn)定性不好。 以單片機(jī)為核心 ,設(shè)計(jì)上采用 89S51 單片機(jī)為主控器，以 A44E 霍爾傳感器測(cè)距，并采用 AT24C02 實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息，輸出采用 7段數(shù)碼顯示管。原理結(jié)構(gòu)如圖 23 所 示 ： 圖 23 單片機(jī)控制方案 本電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器不但能實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)，而且還能根據(jù)白天，黑夜，中途等待來調(diào)節(jié)單價(jià)，但同時(shí)在不計(jì)價(jià)的時(shí)候還能作為時(shí)鐘為司機(jī)同志提供方便。 AT89C51作為一個(gè)單片微型計(jì)算系統(tǒng)，靈活性高，其強(qiáng)大的控制處理功能和可 擴(kuò)展功能為設(shè)計(jì)電路提供了很好的選擇。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求 所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng) ,要求可以設(shè)置起步價(jià)， (如 5 公里內(nèi) 10 元 ) ,5 公里后開始按每公里增加費(fèi)用 ,每公里的單價(jià)為 1. 6 元。當(dāng)總計(jì)費(fèi)金額達(dá)到 30 元后 ,每公里將加收 50 %的空駛費(fèi) ,遇有特殊情況停車時(shí) ,可設(shè)為不計(jì)費(fèi) ,以保證乘客權(quán)益。 本課題研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器的硬件電路。 單片機(jī)采集并判斷空車燈信號(hào)及路程檢測(cè)傳感器信號(hào) ,當(dāng)出租車啟動(dòng)時(shí) ,單片機(jī)檢測(cè)到霍爾傳感器的脈沖信號(hào)并進(jìn)行里程計(jì)算。當(dāng)空車燈掰下乘客上車時(shí)，通過 8563 獲取時(shí)間信息分辨白天 / 晚上 ,然后調(diào)用AT24C02 程序獲取白天 / 晚上的單價(jià)及起始價(jià) ,便開始計(jì)價(jià)并顯示時(shí)間、里程和金額等信息 。 AT89C51單片機(jī) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及時(shí)鐘模塊 里程采集模塊 顯示模塊 存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)展模塊 鍵盤模塊 打印模塊 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 圖 24 硬件電路框圖 AT89C51 單片機(jī) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及時(shí)鐘模塊 里程采集模塊 顯 示模塊 存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)展模塊 鍵盤模塊 打印模塊 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 第 3 章 相關(guān)芯片介紹 控制核心芯片 AT89C51 主要特性 ● 與 MCS51 系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ● 4K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器（片內(nèi)具有 4K 字節(jié)閃速存儲(chǔ)器） ● 1000 次擦寫周期 ● 128Bytes 的內(nèi)部 RAM單元 ● 4 個(gè) 8位 I/O 口，即 32 位可編程 I/O 口線 ● 2 個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ● 6 個(gè)中斷源 ● 可編程全雙工串行口 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 ● 看門狗定時(shí)器 ● 雙數(shù)據(jù)指針 ● 靈活的 ISP 在線編程功能（字或字節(jié)模式） ● 寬范圍的工作電壓， VCC 的允許變化范圍為了 ～ ● 可設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)和掉電狀態(tài) ● 振蕩器及時(shí)鐘電路，全靜態(tài)工作方式，時(shí)鐘頻率可為 0Hz~24MHz。 AT89C51 芯片在出廠時(shí)，閃存處于可擦除狀態(tài)，各地址單元內(nèi)容為 FFH，可隨時(shí)進(jìn)行編程。編程電壓 VPP 有高壓 12V 的，也有低壓5V的。 VCC：供電電壓。 P0口： P0口為一個(gè) 8 位漏級(jí)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(chǔ)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(gè)內(nèi)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(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行 存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它 們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如 表 31 所示： P3口管腳 備選功能 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（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出 的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 AT89C51 的振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下， CPU 停止工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。斷電數(shù)據(jù)保護(hù)方法可選用具有斷電保護(hù)功能的 RAM 和電可擦存儲(chǔ)器 EEPROM。 EPROM 有并行和串行之分，并行 EEPROM 速度比串行快，容量大。 AT24CX系列串行 EEPROM是目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用較多的 EEPROM芯片。在智能化裝置中，正日益獲得廣泛應(yīng)用。 自定時(shí)寫周期包括自動(dòng)擦除時(shí)間不超過 10ms，典型時(shí)間為 5ms。片內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命可達(dá) 410 年以上。一般商業(yè)品工作溫度為 0～ +70℃，工業(yè)品為 40～ +85℃。 目前，我國采用的 AT24CX系列串行芯片 EEPROM主要是由 ATMEL， MICROCHIP，XICOR， NATIONAL 等幾家公司提供。 AT24C02 介紹 AT24C02 系列串行 EEPROM 引腳、容量及結(jié)構(gòu) 目前我國應(yīng)用最多的封裝形式是 8腳封裝 ,如 圖 33 所 示： 圖 33 AT24C02型號(hào)和引腳 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) AT24C02 的 EEPROM 的引腳說明如下： ● SCL— 串行時(shí)鐘端，用于對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步。 使用時(shí)該引腳必須接一個(gè) 左右的上 拉電阻。 ● WP— 寫保護(hù)，用于硬件數(shù)據(jù)保護(hù)功能。被保護(hù)部分的讀操作不受影響，實(shí)際上這時(shí)被保護(hù)的區(qū)域就可以作為串行只讀存儲(chǔ)器。 A0， A1， A2— 片選或以頁面選擇地址輸入，用于 EEPROM 器件地址編碼。在同一串行總線上最多可擴(kuò)充 8 片同一容量或不同容量的芯片。例如， AT24C16 所對(duì)應(yīng)的 3個(gè)引腳均無效，因此使用 AT24C16 時(shí)只能尋址 1 片，同樣，使用 AT24C04 時(shí)刻尋址 4片；使用 AT24C08 可尋址 2片。 ● Vcc— 電源電壓 +5V。 ● NC— 未連接。 并行接口芯片 8155 概述 8155 是一個(gè)有 40引腳 的塑封芯片，功能較強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用在計(jì)算機(jī)電路中。它含一個(gè)可預(yù)置的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從 2 到 16383，可用于延時(shí)、計(jì)數(shù)或分頻，它內(nèi)部有 256字節(jié)的 RAM，可以補(bǔ)充 CPU內(nèi)部的不足。 8155 共有 40 個(gè)腳。 CE 是片選信號(hào)，當(dāng) CE =0 時(shí)，芯片才能與 CPU 交換信息。 IO/M 是接口或內(nèi)部 RAM 寄存器的選擇線。它一般接到 CPU 的地址線 A8 上。 ALEE 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 是地址鎖存信號(hào)輸入線。 RESET 是復(fù)位線 .當(dāng)RESET=1 時(shí)， 8155 被復(fù)位。 TMRIN 是計(jì)數(shù)輸入線，接到待測(cè) 的脈沖源。 PA0～ PA7 是 A口的 8 位輸入 /輸出線。 PC0～ PC5 是 C 口的 6位輸入 /輸出線。 ? ALE—— 地址鎖存信號(hào)。 ? RD —— 讀選通信號(hào)。 ? CE —— 片選信號(hào)。 8155 內(nèi)部的 I/O 口與 RAM 是分開編址的，因此要使用控制信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。該信號(hào)是一個(gè)特殊信號(hào)，對(duì)它的使用要格外注意。 8155 以 600ns 的正脈沖進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位后 A、 B、C 口均置為輸入方式。而 PC 口則為 6 位口，它既可以作為數(shù)據(jù)口用于數(shù)據(jù)的 I/O傳送，也可以作為控制口，用于傳送控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，對(duì) PA 和 PB 的 I/O操作進(jìn)行控制。 當(dāng)以無條件方式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳送時(shí)，由于不需要任何聯(lián)絡(luò)信號(hào)，因此這時(shí) PA、 PB 及 PC 都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入 /輸出操作。各聯(lián)絡(luò)信號(hào)的定義如表 32 所示。送給 MCS— 51 單片機(jī)的外中斷請(qǐng)求。 STB —— 選通信號(hào)（輸入），低電平有效。 表 32 PC口線聯(lián)絡(luò)信號(hào)定義 方式 口位 作 PA 控制端口 作 PA 和 PB 控制端口 PC0 AINTR AINTR PC1 ABF ABF PC2 ASTB ASTB PC3 輸出 BINTR PC4 輸出 BBF PC5 輸出 BSTB RAM 單元及 I/O 口編址 8155 共有 256 個(gè) RAM 單元，加上 6 個(gè)可編址的端口，這 6 個(gè)端口是：命令/狀態(tài)寄存器、 PA 口、 PB 口、 PC 口、定時(shí)器 /記數(shù)器低 8 位以及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器高 8 位。對(duì)它們只需使用 AD2～ AD0 即可實(shí)現(xiàn)編址，如表 33所示。但由于對(duì)命令寄存器只需進(jìn)行寫操作，而對(duì)狀態(tài)寄存器只需進(jìn)行讀操作，因此把它們編為同一地址，合在一起稱之為命令 /狀態(tài)寄存器。對(duì)命令寄存器只能寫不能讀。用于寄存器各端口及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)。 8155 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu)如 表 33所示： 表 33 8155定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的使用 ： 8155的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器與 MCS51單片機(jī)芯片內(nèi)部的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器在功能上是完全相同的，即同樣具有定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能。具體表現(xiàn)在： ? 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是減法計(jì)數(shù)，而 MCS51的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器卻是加法計(jì)D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 數(shù)。 ? MCS51的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有多種工作方式。 ? MCS51的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有兩種計(jì)數(shù)脈沖。但 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，不論是定時(shí)工作還是計(jì)數(shù)工作，都由外部提供計(jì)數(shù)脈沖，其信號(hào)引腳就是 TIMER IN。而且這一信號(hào)還有脈沖和方波 兩種形式，供用戶進(jìn)行選擇。寫 0A2H PCF8563 的管腳排列及描述如圖 35 所示： E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 圖 35 8563引腳圖 功能如表 34 所示： 表 34 8563管腳功能表