【正文】 ，便于查詢。特別是近年來，隨著價(jià)格不斷下降且存儲容量不斷提高它的應(yīng)用范圍日益增廣。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長時(shí)間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時(shí)，選擇 SD卡作為存儲媒質(zhì)是開發(fā)者們一個(gè)很好的選擇。這樣 ,使該出租車計(jì)價(jià)器更具人性化 ,更能給人們的乘車帶來方便和舒適 ,不僅可以大大提高出租車行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量 ,提升城市形象。配合獨(dú)立鍵盤，液晶顯示屏 ,霍爾傳感器來完成電動車計(jì)價(jià)器的計(jì)費(fèi)，記時(shí)功能，超速報(bào)警，以及能量下限報(bào)警。當(dāng)車子到達(dá)某地需要在那里等候時(shí) ,駕駛員只要按一下“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。 當(dāng) 車子 速度達(dá)到或超過規(guī)定 的上限時(shí) ,會發(fā)出超速警告。當(dāng)蓄電池里的電力接近下限時(shí)，會發(fā)出警報(bào)聲 提醒司機(jī)要對車子進(jìn)行充電 。該監(jiān)測系統(tǒng)能在汽車動態(tài)時(shí)判斷發(fā)動機(jī)能否正常啟動，發(fā)電機(jī)能否正常工作；在汽車靜態(tài)時(shí)能判斷蓄電池是否正常到達(dá)目的地。一般計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)中的 起步價(jià) ,每公里價(jià)格都是默認(rèn)地在程序中預(yù)先設(shè)定好并存儲到主控制器中 ,在啟動運(yùn)行過程中 ,系統(tǒng)將車輪轉(zhuǎn)動的速度送入到主控制器中 ,主控制器的運(yùn)算模塊根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為對應(yīng)時(shí)間的行程，再結(jié)合起步價(jià)及每公里價(jià)格就可以計(jì)算出目前的車費(fèi)，而這些數(shù)據(jù)會由主控制器的顯示模塊送入到顯示屏上。 總的來說能實(shí)現(xiàn)以下幾種功能： （ 1）鍵盤掃描，通過單片機(jī)檢測用戶按下的是哪個(gè)按鍵并執(zhí)行相應(yīng)的功能。 （ 3）用戶可以通過按鍵設(shè)置頭三公里的起步價(jià)，和三公里后每公里的價(jià)格，最終會在 顯示屏上顯示 。 （ 5）系統(tǒng)還帶有超速報(bào)警，門限速度可以進(jìn)行 設(shè)置。 主要工作 該系統(tǒng)由 AT89C52單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的 ，通過按鍵可以設(shè)定起步公里數(shù)以及起步價(jià)錢，然后通過 LCD顯示屏顯示 實(shí)時(shí)的速度與金額 。 （ 2）研究 LCD顯示屏顯示的工作原理。 （ 4）研究系統(tǒng)按鍵、顯示、報(bào)警等模塊電路的設(shè)計(jì)及其與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) （ 5）研究系統(tǒng)整體硬件電路及其程序設(shè)計(jì) 4 第二章 總體方案論證與介紹 模塊分類 本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心， 對系統(tǒng)進(jìn) 行初始化，主要完成對霍爾傳感器接收模塊、液晶顯示、時(shí)鐘模塊、按鍵模塊等功能的控制，起到總控和協(xié)調(diào)各模塊之間工作的作用， 單片機(jī)通過驅(qū)動蜂鳴器發(fā)響聲以報(bào)警。下面對各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案逐一進(jìn)行論證分析。單片機(jī)最明顯的優(yōu)點(diǎn) 是價(jià)格便宜，從幾元人民幣到幾十元人民幣。其次，單片機(jī)的體積也遠(yuǎn)小于其他兩種方案。 當(dāng)然，單片機(jī)無論在速度還是容量方面都小于其他兩種方案，但是在實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場合都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能。所以應(yīng)用的關(guān)鍵是看能否夠用，是否有很好的性能 價(jià)格比。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心， 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)、 CPU、存儲器、 I/O 接口等各種功能部件集成在一塊晶體芯片上，體積小，節(jié)省空間。 （ 2） 可靠性高，抗干擾性強(qiáng)。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下 （ 3） 低功耗。 CPU 可以對 I/O 端口直接進(jìn)行操作，可以進(jìn)行位 操作、分支轉(zhuǎn)移操作，還能方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)控制，使整個(gè)系統(tǒng)的控制效率大為提高，適用于專門的控制領(lǐng)域。單片機(jī)具有靈活方便的外部擴(kuò)展總線接口，使得當(dāng)片內(nèi)資源不夠使用時(shí)可以非常方便地進(jìn)行片外擴(kuò)展。 （ 6） 性價(jià)比高 單片機(jī)應(yīng)用廣泛，生產(chǎn)批量大，產(chǎn)品供應(yīng)商的商業(yè)競爭使得單片機(jī)產(chǎn)品的性 能越來 越強(qiáng)而價(jià)格低廉，有優(yōu)異的性能價(jià)格比。它集 Flash 程序 存儲器，既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， 功能強(qiáng)大，低價(jià) AT89S52 單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 SPCE061A 凌陽單片機(jī)具有強(qiáng)大的十六位微處理器， 32 個(gè) I/O 口； 32K flash 存儲空間，具有掉電不丟失的優(yōu)點(diǎn)；口輸出 PWM 控制信號。 但是，凌陽的 SPCE061A 單片機(jī)性價(jià)比較低，由于其占用的 CPU 較多而使得凌陽單片機(jī)同時(shí)處理其他任務(wù)的速度和能力降低。 （二）顯示模塊 顯示器是人與機(jī)器溝通重要的界面。各個(gè)廠商不斷的改進(jìn)和完善顯示器的生產(chǎn)技術(shù)，以求其產(chǎn)品能夠適應(yīng)消費(fèi)者日趨變化的消費(fèi)心理和消費(fèi)行為。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 在單片機(jī)的應(yīng)用中，數(shù)碼管顯示器常采用兩種顯示方 法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描。 方案二：采用 LCD液晶顯示。 省電，不產(chǎn)生高溫它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)燙，無輻射，畫面柔和不傷眼 。 6 （三）測速模塊 方案一：采用霍爾傳感器集成芯片 A44E。用它們可以檢測磁場及磁場的變化，可在 與磁場有關(guān)的各種場合中使用。 方案二：采用光電傳感器產(chǎn)生脈沖通過 74HC14 非門電路發(fā)送給單片機(jī)。 光電傳感器 將 上下沿較緩或奇變較大 的數(shù)字信號變?yōu)榉讲ㄐ问揭岳麛?shù)字信號接收電路識別 .比如一串高頻數(shù)字信號方波經(jīng)過 一個(gè)并普通光耦后波形可能奇變的后級不能識別 ,所以還需 加一個(gè) 74HC14進(jìn)行整形 。光電傳感器采用一體化結(jié)構(gòu)，利用黑線白線反射光的強(qiáng)弱進(jìn)行判斷，靈敏度高，體積小，但是成本高 且比較麻煩 。 （四）報(bào)警模塊 方案一：考慮到計(jì)價(jià)器的微型化、智能化 ,選用了集成度較高的 SYN6288 語音芯片 ,其最 大特點(diǎn)是通過異步串口（ UART）通信方式從單片機(jī)自動讀出顯示的數(shù)據(jù)，其接口簡單，低功耗，音色清亮圓潤，極高的性價(jià)比。 方案三：采用蜂鳴器，蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 （五）時(shí)鐘模塊 方案一： 采用時(shí)鐘芯片 PCF8563。 PCF8563 的多種報(bào)警功能、定時(shí)器功能、時(shí)鐘輸出功能以及中斷輸出 功能能完成各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)，甚至可為單片機(jī)提供看門狗功能。 方案二： 一種高性能、低功耗、帶 RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。 DS1302內(nèi)部有一個(gè) 31 8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 經(jīng)過綜合比較分析我們選用方案二。如是市面上出現(xiàn)了 各式各樣的但均以 51 為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是 Intel 公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。 AT89C52有 40個(gè)引腳， 4個(gè) 8位并行 I/O口， 1個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含 5個(gè)中斷源， 2個(gè)優(yōu)先級， 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 STC89C52單片機(jī)的基本組成框圖見圖 22。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM有 128B的空間，可以用來存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，比如運(yùn)算的中間結(jié)果，最終的結(jié)果及欲顯示的數(shù)據(jù)等，但 SST89 系列的單片機(jī)最多可提供 1K 的 RAM空間。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部是不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 SST 公司推出 89 系列單片機(jī)分別有集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可根據(jù)需要選用。 5. 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器。并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)結(jié)果實(shí)現(xiàn)控制。 6. 五個(gè)中斷源中斷控制。 7. 片內(nèi)的振蕩器與時(shí)鐘電路。最高允許振蕩頻率為 8 12MHz。 （ 2） LCD1602液晶顯示 液晶是一種既具有液體的流動性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物，它的透明程度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場的影響，利用這特點(diǎn)便可做成字符顯示器。它是一種采用液晶控制的透光度技術(shù)實(shí)現(xiàn)色彩顯示器。通過是否透光來控制亮和暗。顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。 LCD1602液晶模塊是采用 HD44780控制器。一般采用 8位或 4位并行傳輸兩種方式在 LM016L與單 片機(jī)MCU通訊之間， HD44780控制器是由兩個(gè) 8位的寄存器、指令寄存器（ IR）、數(shù)據(jù)寄存器（ DR）、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）、地址計(jì)數(shù)器 RAM(AC)?；蛘邥簳r(shí)存儲從 DDRAM和 CGRAM讀出數(shù)據(jù)。 LCD1602引腳介紹： VSS（ 1號引腳）：一般接地。 VEE（ 3號引腳）：液晶顯示器對比度的調(diào)整端，在接正電源時(shí)的對比度最弱，接地時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對比度）。 R/W（ 5腳）： R/W為讀寫信號線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀 操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 DB0（ 7腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。 DB2（ 9腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位。 DB4（ 11腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。 DB6（ 13腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位。 寄存器選擇控制如表 21?；魻柶骷且环N磁傳感器?；魻柶骷且曰魻栃?yīng)為工作基礎(chǔ) 的霍爾器件有很多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個(gè)芯片上。 里程測量是通過將霍爾傳感器的集成電路安裝在車輪上方的鐵板上，將磁鐵安裝在車輪上，旋轉(zhuǎn)的車輪將磁鐵對準(zhǔn)集成電路時(shí)，霍爾傳感器會輸出一個(gè)脈沖信號，送到單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算處理 ，將行駛的里程送到顯示單元并顯示出來。 圖 23里程檢測示意圖 U18霍爾傳感器 IC（ Integrated Circuit，集成電路 ）是一種利用霍爾效應(yīng)做成的半導(dǎo)體集成電路器件，它被設(shè)計(jì)在交變磁場中運(yùn)行，特別是能在低電源電壓工作，長時(shí)間運(yùn)行溫度范圍高達(dá) 125℃。其工作電壓比較寬（ ～ 20V），可運(yùn)行在較大的溫度范圍內(nèi)（ 20℃～ 125℃） , 其輸出的信號符 合 TTL（ TransistorTransistor Logic， 10 晶體管 晶體管邏輯 ）電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機(jī)的 IO 口上，而且其最高檢測頻率可達(dá)到 1MHZ。其中 BOP是工作點(diǎn)“開”的時(shí)候的磁感應(yīng)強(qiáng)度， BRP是釋放點(diǎn)“關(guān)”的時(shí)候的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 BOP與BRP之間的滯 后使開關(guān)動作更為可靠。在輸入端輸入電壓 VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時(shí)，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差 VH 輸出，該 VH信號經(jīng)放大 器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到 OC 門輸出。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。 （ 2） 采用 74HC595 驅(qū)動 LCD液晶顯示作為顯示部分。 （ 4）采用霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號累加計(jì)算出速度。 （ 6）選用 DS1302 芯片 為計(jì)價(jià)器的時(shí)鐘部分。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 修 I/O 口 線，看門狗定非器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 為定非器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級 終端結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振顯非鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定非器 /計(jì)數(shù)器、串口、終端繼續(xù)工作。單片機(jī)系統(tǒng)如 圖 31 所示： 圖 31單片機(jī)系統(tǒng)圖 （二）晶振電路 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。這樣就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定 的自激振蕩器。 晶振 電路如圖 36所示： 12 圖 36晶振 電路電路圖 （三）復(fù)位電路 復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。上電復(fù)位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動復(fù)位操作。RERST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。 圖 38復(fù)位電路電路圖 （四）按鍵電路 獨(dú)立式鍵盤：獨(dú)立式鍵盤中，每個(gè)按鍵占用一根 I/O 口線，每個(gè) 按鍵電路相對獨(dú)立。 I/O 口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外部可不接上拉電阻。 蜂鳴器模塊的電路圖如圖 35所示。 第 2腳： VDD接 5V正電源。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng) RS和 R/W都為低電平時(shí)，可寫入指令或者顯示地址，都為高電平時(shí)則可讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時(shí)可寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14腳： D0到 D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16腳：背光源負(fù)極。 DS1302時(shí)鐘芯片 的結(jié)構(gòu) 主要包含有：移動寄存器、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、控制邏輯以及 RAM。 時(shí)鐘芯片 DS1302具有一 個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 31字節(jié)靜態(tài) RAM。 另一種是突發(fā)方式下的 RAM，可一步到位的讀寫所有 RAM的 31個(gè)字節(jié)， 命令控制字 FEH為讀， FFH為寫 。 DS1302的時(shí)鐘電路如圖 33所示。其中，單片機(jī)的（ INT0）引腳作為 信號的輸入端接收來自傳感器輸出的信號，采用外部中斷 0進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動一圈時(shí)小磁鐵提供一個(gè)磁場，則霍爾傳感器輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集，從而產(chǎn)生信號。 U18霍爾傳感器 電