【正文】 .................................... 25 PROTEUS 的調(diào)試 ............................................................................................................... 27 硬件調(diào)試 ............................................................................................................................. 29 測(cè)試結(jié)果分析 ..................................................................................................................... 30 結(jié)論 ............................................................................................................................................... 31 致謝 ............................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 33 附錄 ............................................................................................................................................... 34 附錄 1 硬件整體仿真圖 ........................................................................................................... 34 附錄 2 源代碼 ........................................................................................................................... 35 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 系統(tǒng)研究背景 步入 21 世紀(jì) ， 出租車已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們周圍 。該出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)位、白天 /晚上轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)輸出、計(jì)時(shí)計(jì)價(jià)、單價(jià)輸出與調(diào)整、路程輸出、超速報(bào)警等功能。 同時(shí)，本系統(tǒng)涉及的知識(shí)面比較廣，能夠鍛煉學(xué)生的各方面的專業(yè)知識(shí)，能夠使學(xué)生把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次總結(jié)和審核。徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 圖 書 分類號(hào)： 密 級(jí)： 摘要 出租車在現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，為城市人民的生活出行帶來了極大的方便，出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確以及可靠直接關(guān)系到人民群眾的切身利益。因此設(shè)計(jì)一套計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確可靠的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)顯得非常重要。設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以利用 AT89C51 單片機(jī)作為中心處理單元，結(jié)合霍爾傳感器 A44E 來測(cè)量計(jì)算路程，以及使用數(shù)據(jù)掉電 保護(hù)芯片 AT24C02 來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)不僅要完成計(jì)價(jià)器的基本功能，還能根據(jù)白天、黑夜、中途等待來調(diào)節(jié)單價(jià)。 隨著人們生活水平的不斷提高，出租車的使用頻率也越來越高 ，出租車行業(yè) 也 以高質(zhì) 量 的服務(wù)給人們帶來了出行的享受。而在出租車行業(yè)中解決這一矛盾的最好方法就是改良計(jì)價(jià)器 ， 用更加精良的計(jì)價(jià)器來為乘客提供更加方便快捷的服務(wù)。 隨著改革開放 的 深入，出租車行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭已十分突出。 隨著城市旅游業(yè)的發(fā)展，出租車行業(yè)已成為城市的窗口，象征著一個(gè)城市的文明程度。當(dāng)出租車到達(dá)某地需要在那里等候時(shí)，司機(jī)只要按一下 “計(jì)時(shí) ”鍵，每等候一定時(shí)間，計(jì)費(fèi)顯示就增加一個(gè)該收的等候費(fèi)用。到達(dá)目的地，便可按顯示的數(shù)字收費(fèi)。 為此我們采用了單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對(duì)來說功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎膶?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過軟件編程來完成更多的附加功能 。因此，出租車計(jì)費(fèi)器必定是智能化儀表，由于受到計(jì)費(fèi)器價(jià)格和體積的限制，不可能將普通的計(jì)算機(jī)裝入計(jì)費(fèi)器中，而單片機(jī)作 為智能工具，具有價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，體積小的優(yōu)點(diǎn)，能很容易嵌入計(jì)費(fèi)器中，實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)器的各種功能要求。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及指標(biāo) 設(shè)計(jì)要求： 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 ，明確性能指標(biāo)。 。 。 設(shè) 計(jì)指標(biāo)： 。 第二章霍爾 傳感器相關(guān)簡(jiǎn)介 ，重點(diǎn)闡述了 A44E 傳感器的原理以及功能。 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，給出了各個(gè)子模塊的流程圖及片段代碼。 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 霍爾傳感器 霍爾器件是一種磁性傳感器?；魻柶骷曰魻栃?yīng)位其工作基礎(chǔ)?；魻柧€性器件的精度高，線性度好；霍爾開關(guān)器件無接觸點(diǎn)，無磨損，輸出波形清晰，無 抖動(dòng)，無回調(diào)，位置重復(fù)精度高。 按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。 按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。 本論文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過傳感器采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸筝^高。 霍爾傳感器 A44E結(jié)構(gòu)及工作原理 由于 A44E 屬于開關(guān)型的霍爾器件，其工作電壓范圍比較寬（ ～ 18V），其輸出的信號(hào)符合 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的 I/O 端口上，而且其最高檢測(cè)頻率可達(dá)到1MHZ。 圖 21 集成開關(guān)型霍耳傳感器原理圖 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 Bop)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 [3]。典型應(yīng)用于無觸點(diǎn)開關(guān)，汽車點(diǎn)火器，剎車電路，位置轉(zhuǎn)速檢測(cè)與控制，安全報(bào)警裝置和紡織控制系統(tǒng)。 圖 22 A44E 芯片引腳接線圖 引腳 1是電源 Vcc，引腳 2是地 GND，引腳 3是輸出 OUT。因此，輸出應(yīng)接負(fù)載電阻，其數(shù)值取決于負(fù)載電流的大小，不得超負(fù)載使用。只要轉(zhuǎn)輪每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個(gè)或固定的多個(gè)脈沖，并將脈沖送人微處理器中進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。將光電傳感器安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過時(shí)，可產(chǎn)生脈沖信號(hào)。光電編碼器和霍爾傳感器都不怕油污和灰塵，且都 廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。如圖所示為使用霍爾傳感器測(cè)量車輪行駛路程及旋轉(zhuǎn)速度。 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本課題主要是設(shè)計(jì)一套基于單片機(jī)的出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，通過單片機(jī)能夠計(jì)算處理脈沖信號(hào)，并能夠在液晶面板上分別顯示金額，路程和單價(jià)信息等，同時(shí)利用 PROTEUS 這個(gè)強(qiáng)大的仿真工具，完成對(duì)計(jì)價(jià)系統(tǒng)的仿真。為了增強(qiáng)該出租車計(jì)價(jià)器的實(shí)用性，添加了掉電保護(hù)模 塊。 圖 31 系統(tǒng)原理框圖 單片機(jī)簡(jiǎn)介 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。現(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)），而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)首先是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其次它被嵌入到對(duì)象體系中、在對(duì)象體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)象要求的數(shù)據(jù)采集、處理、狀態(tài)顯示、輸出控制等功能，由于嵌入在對(duì)象體系中，嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)沒有計(jì)算機(jī)的獨(dú)立形式及功能。早期的單片機(jī)只是按嵌入式應(yīng)用技術(shù)要求設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)單芯片集成，故名單片機(jī)。 世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動(dòng)下，沿著充分滿足嵌入式應(yīng)用的現(xiàn)代電子系統(tǒng)要求發(fā)展。電子系統(tǒng)中的各類從業(yè)人員應(yīng)盡早轉(zhuǎn)向徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道 [8]。 AT89C51是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的 單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 圖 32 AT89C51外形及 引腳 圖 AT89C51單片機(jī)引腳介紹 其各自引腳功能如下： 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)，徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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，如下所示： 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徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 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。 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 [9]。 管腳配置 管腳封裝如圖 33所示。任何從總線收數(shù)據(jù)的器件為接收器。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端 A0， A1和 A2可以實(shí)現(xiàn)將最多 8個(gè) AT24C02器件連接到總線。 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 AT24C02雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收， SDA是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（ wireOR）。如果只有一個(gè) AT24C02被總線尋找，這三個(gè)地址輸入腳（ A0， A1， A2）可懸空或連接到 Vss，如果只有一個(gè) AT24C02被總線尋找，這三個(gè)地址輸入腳（ A0， A1， A2）必須連接到 Vss。當(dāng) WP管腳連接到 Vss或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀寫操作 [5]。 HD44780 具有簡(jiǎn)單而 功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等功能。 HD44780 控制器由兩個(gè) 8位寄存器、指令寄存器（ IR）和數(shù)據(jù)寄存器 （ DR）、忙標(biāo)志（ BF）、顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM）、字符發(fā)生器 ROM（ CGROM）、字符發(fā)生器 RAM（ CGRAM）、地址計(jì)數(shù)器（ AC）。 BF 為 1 時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部處理模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)。 CGROM 由 8位字符碼生成 5*7 點(diǎn)陣字 符 160 種和 5*10 點(diǎn)陣字符 32 種， CGRAM 是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量?jī)H 64 字節(jié)。AC 可以存儲(chǔ) DDRAM 和 CGRAM 的地址，如果地址碼隨指令寫入 IR，則 IR 自動(dòng)把地址碼裝入 AC，同時(shí)選擇 DDRAM 或者 CGRAM 單元 [13]。 圖 34 LCD1602 LCD1602 液晶模塊的引腳功能見表 33。 5 RW R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平 1 時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 0 時(shí)進(jìn)行寫操作。 徐州工 程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 續(xù)表 33 7 D0 底 4 位三態(tài)、 雙