【正文】 ⑤費用的計算，出租車的起價為 元，當里程小于 2 ㎞時，按起價計算費用；當里程大于 2 ㎞時按下式計算費用：費用 =里程 *里程單價 +等候時間 *等候單價。 時鐘及顯示 當出租車在通常 運行狀態(tài)下，應(yīng)能顯示當前的時間，在汽車熄火的情況下，時鐘必須正常運行，但是可以不顯示時鐘 . 計費開始提示 當出租車載上乘客并起步后，將空車指示牌扳倒時，空車指示牌里的指示燈熄滅，并有語音或燈光提示信號 ，如圖 22： 傳 感 器時 鐘 信 號D I S P L A YP 3 . 0 P 3 . 1P 0P 2 . 2 P 2 . 0P 2 . 3P 2 . 7P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6R E S E TP 1 . 0 P 1 . 5M C UX D B ZD D B ZL C B ZS T A R TS D B ZS E LD A T A復(fù) 位F P G A83W C L KS C L K顯 示 切 換確 定修 改啟 動 空 車 牌 圖 22 總體原理框圖 功能模塊設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，將整個測控 FPGA 系統(tǒng) CZJFXT 分為七個模塊，它們分別是：分頻器模塊 FPQ，等待判別模塊 DDPB，里程計算模塊 LCJS，里程計費模塊 LCJF，等待計時模塊 DDJS，等待計費模塊 DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊 SCXZ。 等待判別模塊 DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號 WCLK 和分頻器產(chǎn)生的基準時鐘信號 CLK1HZ，計算單位時間里 WCLK 的脈沖個數(shù)（每㎞產(chǎn)生 1000 個脈沖信號，即每米產(chǎn)生 1 個脈沖信號），亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標志信號 DDBZ。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計可分為5 三個進程： 60S 周期性跳變信號產(chǎn)生進程，每分鐘行駛距離計算進程，等待標志判別進程。 里程計算模塊 LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號 WCLK 和等待標志 DDBZ，對出租車行駛的里程數(shù) XSLC 進 行計算，同時發(fā)出里程標志信號 LCBZ 和里程計費標志信號JFBZ。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計可分為兩個進程：里程計算及標志產(chǎn)生進程，產(chǎn)生計費信號進程。 里程計費模塊 LCJF：在計費標志信號 JFBZ，等待標志信號 DDBZ，里程標志信號LCBZ 和時段標志信號 SDBZ 等信號的控制下，計算行駛里程超過 2 ㎞以上里程的費用LCFY。當 SDBZ=1 時，表示在 06： 00～ 23： 00 時段，其單價 SD1 為 元 /㎞；當 SDBZ=0 時，表示其他時段，其單價 SD2 為 元 /㎞。 等待計時模塊 DDJS：在等待標志信號 DDBZ 和基準時鐘信號 CLK1HZ 的控制下，進行等待時間 DDSJ 的計算，其中 DDSJ 的低 8 位表示等待時間的秒數(shù)， DDSJ 的高 8位表示等待時間的分鐘數(shù)，同時根據(jù)等待時間的長短發(fā)出一個熄燈標志信號 XDBZ。該模塊的 VHDL 程序是通過一個多層嵌套的加法進程來完成等待計時的。該模塊的 VHDL 程序包括兩個進程： 60S 周期性跳變信號產(chǎn)生進程，等待費用計算進程。當 DDBZ=1 且 XDBZ=0時，按 1 元 /5 分鐘，即 20 分 /分鐘計費；當 DDBZ=0 且 XDBZ=1 時，按 20 元 /小時，即33 分 /分鐘計費。 3 硬件及軟件實現(xiàn) 傳感器 傳感器通常是指能感受并能按一定規(guī)律將所感受的被測非電量 (包括物理量、化學(xué)量、生物量等 )轉(zhuǎn)換成便于處理與傳輸?shù)碾娏?(一般為電量 ,也有少數(shù)為其他物理量 ,如光信號 )的器件或裝置。它們共同的特點是響應(yīng)速度快，易于實現(xiàn)非接觸測量，非常適于與計算機接口。 反射式光電傳感器是用來檢測黑白線條的，如圖 (a)所示 由于黑白物體的反射系數(shù)不同，利用反射光可以使光敏三極管實現(xiàn)導(dǎo)通和斷開，調(diào)節(jié)傳感器與被測對象之間的距離，使光敏三極管只能接受到白色物體反射回來的光束。 從而實現(xiàn)對黑白線條的檢測。 (a) （ b） 圖 31 反射式光電傳感器 車輪光電開關(guān)檢測電路 由于要測出出租車的運行速度，每 1 千米產(chǎn)生 1000 個脈沖信號并計算出單位時間里的脈沖個數(shù)，轉(zhuǎn)換成車輪所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，即產(chǎn)生脈沖數(shù)的多少。 7 O pt oi s ol a t or 1U11KR111KR2+5光電傳感器+5Text74 H C 14I O B 2 or I O B 3 圖 32 光電檢測電路 用一張貼有黑色膠帶的白紙 ,讓光電傳感器離紙不到 5cm 的平面上與膠帶垂直經(jīng)過 ,看計數(shù)是否與所經(jīng)過的的膠帶數(shù)目相等 ,若多次測試都 是吻合的 ,則此光電傳感器良好 . 單片機 單片機既是一個微型的計算機，它具有組成計算機系統(tǒng)的三個要素： CPU、內(nèi)存與I/O。 圖 33 單片機簡圖 8051 單片機功能方塊圖 CPU中央處理器 Memory 內(nèi)存 I/O 輸入 /出設(shè)備 8 圖 34 8051 單片機功能方塊圖 振蕩及時序單元（ OSC）： 8051 內(nèi)部有晶體振蕩電路，只要在外部加上石英振蕩晶體，即可產(chǎn)生頻率非常 穩(wěn)定的振蕩信號，這個振蕩信號正是 8051 的心臟，所有 8051 的時鐘序列都以此振蕩信號為基準。 8051 系列的 CPU 提供 128 個字節(jié)可讀寫的數(shù)據(jù)存儲單元， 52 系列的 CPU 則提供 256 個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲單元，這個數(shù)據(jù)區(qū)域中有一段區(qū)域 16 個字節(jié)共 128 位是可以進行位尋址的， MCS— 51 系列 的 CPU 有相當強的位處理指令，可以妥善且有效地運用該數(shù)據(jù)存儲器，使用方法將在 8051 的指令說明中再詳述。8051 系列的 CPU 提供內(nèi)部 4096 個字節(jié)（ 4KB）的程序存儲器， 8052 系列的 CPU 則提供 2 倍即 8192 個字節(jié)（ 8KB）的程序存儲器，而 8031 和 8032 則不含此單元。在 8051 系統(tǒng)中特地將程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)分隔開，兩者最大的差異是后者可以讀取和寫入，簡而言之， PROGRA MMEMORY 就是 ROM， DATA MEMORY 則是 RAM。 串行接口（ Serial Port）： 8051 可通過此接口與外部的計算機等設(shè)備連線交換信息，也可以通過此接口進行I/O 的擴充。 控制總線（ Bus Control）： 當程序的空間超出 MSC— 51 系列內(nèi)存程序空間的限制時，會通過本單元的控制線路向外部送出地址線信號和控制信號，同時當程序執(zhí)行 MOVX DPTR， A 指令時，代表對外部數(shù)據(jù)內(nèi)存做寫入的運行，此時也要靠本單元送出必要的控制信號，才能達成外部 READ 與 WRITE 的運行請求。只要加入電源并且石英晶體開始運行后，本單元就一直不停地工作著，通常我們所謂的死機是指本單元跳入一個未知沒有出口的循環(huán)中執(zhí)行，而不是指 CPU 停止一切的運行，不再執(zhí)行任何程序。 Intel公司建議程序的執(zhí)行盡量以 Acc 為主。 中斷優(yōu)先順序控制寄存器（ IPC,Interrupt Priority Control）： 這個寄存器中存放中斷時的優(yōu)先順序表，若對應(yīng)的位設(shè)成 1 時，代表中斷有較高的中斷優(yōu)先權(quán)。 串行輸出入緩沖寄存器（ SBUF,Serial Buffer）： 所有待送出或剛進入的串行數(shù)據(jù)值都存放在此寄存器中， 8051 的串行通信是非常簡單的，只要一設(shè)置完通信協(xié)議后，再執(zhí)行一個 MOVSBUF， A 指令，就可立即將并行數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)送到外部。 定時 /計數(shù)控制寄存器（ TCON,Timer/Counter Control）： 10 這個寄存器可以控制定時 /計數(shù)器的打開或關(guān)閉，若一經(jīng)打開且計數(shù)到溢位時，TCON 上亦有對應(yīng)的位被設(shè)成 1， CPU 必須針對此位的狀態(tài)，決定是否重新設(shè)置定時 /計數(shù)值。每當 CPU 將 8 位值存入堆棧時，我們稱之為 PUSH（推入），這時 SP 值會增加 1，反之堆棧中取回 8 位值時，則稱之為 POP（提回），此時 SP 值會減少 1。 特殊功能寄存器區(qū)（ SFR,Special Function Register） 8051 單片機 內(nèi)部將多個寄存器統(tǒng)稱成 SFR，代表其特定的功能，甚至 Port0、 PortPort3 也都是屬 SFR 的成員之一，在這些 SFR 中有部分的寄存器可以進行位尋址，表 31 是這些 SFR 寄存器的整理，其中加（ *）記號的寄存器可進行位尋址。 它的主要特性是： 片內(nèi)含有 32 KB 的 Flash 程序存儲器，擦寫周期為 1000 次 。 12 P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17IN T 1IN T 0T 1T 0X 2X 1R ES ETRDWRVP/EAP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27R XDT XDPSENPA L E /AT 89 S 51P 1 . 0P 1.1P1. 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 71234567813121514311918VCCX 1X 2917163938373635343332D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 72122232425262728A 8A 9A 10A 11A 12A 13A 14A 1510113029＋ C 110 ? FR 110 k ?S 3SW _ PBC 330 pFC 130 pFC R YS T AL12 MX 2X 1P 1 . 7P 1 . 6S 1 SW _ PBS 2 SW _ PBVCCGN DGN D 圖 36 單片機電路板 ①Ｉ／Ｏ口線 P0 口 —— 8 位、漏極開路的雙向 1／ O 口。在編程時， P0 口可用于接收指令代碼宇節(jié)；在程序校驗時， P0 口可輸出指令字節(jié)（這時需要加外部上拉電阻）。當作為普通輸入時，應(yīng)將 輸出鎖存器置 1． PO 口可驅(qū)動 8 個 TTL 負載． P1 口 —— 8 位、準雙向 I／ O 口，具有內(nèi)部上拉 電阻。在編程和校驗時，可用做輸入低 8 位地址。 引 腳 替代功能 說 明 T2 定時器 2的外部事件輸入端； 可編脈沖輸出端 T2EX 定時器 2 的捕捉／重裝觸發(fā)器輸入端； 定時器 2的計數(shù)方向控制端 表 32 替代功能 P2 口 —— 8 位、準雙向 1／ O 口．具有內(nèi)部上位電阻． 當使用片外存儲器或外擴 1／ O 口時． P2 口輸出高 8 位地址。 P2 口也可作普通 I／ O 口使用。 P3 口 —— 8 位、準雙向 1／ O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1．在編程／校驗時． P3口接收某些控制信號。 P3 口還提供各種替代功能。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 RST 腳施加兩個機器周期（即 24 個晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。 當 EA(—— )信號接地時，對 ROM的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為 0000H～FFFFH；當 EA(—— )接地時，對 ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。在編程校驗時，該引腳可接 VCC。 在片外程序存儲器取指令期間，當 PSEN(———— )有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送至 PO 口（數(shù)據(jù)總線）；在訪問外部 RAM 時， PSEN(———— )無效。 在系統(tǒng)擴展時， AlE 的下降沿將 PO 口輸出的低 8 位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。但要注意，每次訪問外 RAM 時要丟失一個 ALE 脈沖。 ③ 電源線 VCC—— 電源電壓輸入。 ④ 外部晶振引線 XTAL1—— 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。 XTAL2—— 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 當使用外部振蕩器時，引腳 XTAL1 接收外振蕩器信號， X