【正文】 ................................................................................... 34 附錄二 ........................................................................................................................... 35南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） I 第一章 緒論 單片機應用的發(fā)展及現(xiàn)狀 單片機概述 自從 1946 年美國賓夕法尼亞大學研制了世界上第一臺電子計算機以來，計算機的發(fā)展經(jīng)歷了 4個時代（電子管時代、晶體管時代、集成電路時代、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路時代），現(xiàn)代的計算機都是大規(guī)模集成電路計算機，他們具有功能強、結構緊湊、系統(tǒng)可靠等特點，其發(fā)展趨勢是巨型化、微型化、網(wǎng)絡化及智能化。該系統(tǒng) 不但能實現(xiàn) 出租車 基本的測距和計價，還能計算中途等待時間來調節(jié)車價， 同時在空車狀態(tài)下可對起步價進行 設置。 文章中還介紹了霍爾傳感器的工作原理 ,霍爾傳感器 以霍爾效應為其工作基礎 ,當霍爾傳感器在變化的磁場中時就會產(chǎn)生脈沖波 ,單片機接收脈沖波從而計算出車輛的行駛距離 ,然后算出總車費。 基于 51單片機的出租車計費系統(tǒng)的設計 2021 屆畢業(yè)設計 (論文 ) 題 目 : 出租車計費系統(tǒng) 學 院 : *** 專 業(yè) : *** 班 級 : *** 姓 名 : *** 指導老師 : *** 起訖日期 : 2021221 ～ 2021618 2021 年 06 月 摘要 隨著出租車 行業(yè)的發(fā)展，出租車行業(yè)已經(jīng)是城市交通的重要組成部分，對出租車 的開發(fā)變得尤為重要。 本文闡述了以單片機為基礎的出租車計費系統(tǒng)的設計，該系統(tǒng)采用 80C51單片機為核 心控制器，利用 A44E 霍爾傳感器測車輛行駛距離，輸出車輛行駛距離和車費到數(shù)碼顯示管。顯示電路中運用了8 位數(shù)碼顯示管，其中 4 位用來顯示距 離， 4 位用來顯示總車費。 文章中不僅詳細地介紹了電路各個模塊的硬件結構，還對軟件設計進行了詳細說明。微型化是計算機發(fā)展的重要方向，把計算機的運算器、控制器、存儲器、輸入 /輸出（ I/O）接口 4個組成部分集成在一個硅片內，于是就出現(xiàn)了以下一個大規(guī)模集 成電路為主組成的微型計算機 —— 單片微型計算機（），簡稱為單片機，由于單片機的重要領域為智能化電子產(chǎn)品，一般需要嵌入儀器設備內，故又稱嵌入式微控制器（）。 單片機的應用 近幾十年來，單片機因其具有體積小、重量輕、耗能省、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點，可廣泛地嵌入到諸如玩具、家用電器、機器人、儀器儀表 、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。目前，以單片機和嵌入系統(tǒng)為核心的新型電子技術和信息控制技術已經(jīng)形成了一個欣欣向榮的市場，因此單片機應用技術具有極其廣泛的工程應用價值和市場前景。 第一章 緒論 2 “具有區(qū)域識別功能出租車計價器車載定位模塊的研制”學位論文中根據(jù)交通需求理論，對出租車實行不同區(qū)域不同計價標準，即將城市中心地區(qū)價格上浮，在遠離城市的中心地區(qū)價格下浮，通過經(jīng)濟杠桿的作用來調節(jié)人們的出行方式，達到抑制 出租車在城市中心地區(qū)的數(shù)量的目的，從而解決交通擁擠的狀況。在確定總體設計方案的基礎上，該文采用 GPS技術研制具有區(qū)域識別功能出租車計價器中的關鍵部件 —— 定位模塊，編制了相應的運行軟件，并進行了調試和試運行試驗；對區(qū)域識別算法進行了深入研究，提出了區(qū)域識別的算法 —— 改進弧長法，并運用 MATLAB 軟件進行了算法驗證；為了保證通信的可靠性和工作的穩(wěn)定性，從軟、硬件兩個方面采取了抗干擾措施。經(jīng)試驗表明所研制的定位模塊能夠為出租車計價器根據(jù)不同的區(qū)域提供不同的計價標準，并且運行可靠，具有廣泛的應用前景和使用價值。加密后的密碼傳感器提高了出租車計價器計費的標準性和安全性，解決了現(xiàn)有出租車計價器可靠性不高和難以實現(xiàn)統(tǒng)一管理的難題。仿真結果表明該計價器具有集計程、計時、計費、存儲、查看、統(tǒng)計等多種計量功能，并且具有超速提醒、防止司機作弊、語音、打印和顯示等多種功能。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 3 第二章 出租車計費系統(tǒng)設計目標 出租車計費系統(tǒng)原理概述 出租車計費系統(tǒng)的運作過程是由一個微控制器進行控制，軟硬件結合最后直觀地將數(shù)據(jù)顯示給乘客看到。在出租車啟動運行過程中，系統(tǒng)將出租車車輪轉動的速度送入到主控制器中，主控制器的運算模塊根據(jù)車輪轉速轉化為對應時間的行程，再結合起步價及每公里價格就可以計算出目前的車費，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。 出租車計費系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 本設計以 80C51 單片機為核心微控制器，控制實現(xiàn)行駛里程的計算；行駛車價的計算；遇紅燈或賭車時計等待時間，超過一定的等待時間則增加車價；能夠對起步價進行設定；顯示數(shù)據(jù)至顯示屏。 為了方便從數(shù)碼顯示管上看出里程的 變化，這里假設計一個脈沖代表車子行駛了 20m，計滿 5個脈沖時行駛了 100m，由于顯示里程數(shù)時安排最低位顯示百米數(shù)，則當計數(shù)器計滿 5個數(shù)時數(shù)碼管顯示加 1。在顯示車價時， 3km 以內都顯示為起步價，當超過3km 時每行駛 公里車價顯示加 元。當按下按鍵 2時，系統(tǒng)切換到等待時間加費功能，第二章 出租車計費系統(tǒng)設計目標 4 等待時間顯示按秒數(shù)增加， 當?shù)却^ 60 秒時車價增加 元 同時等待時間清0重新計時 。 為了使設計更加人性化，在系統(tǒng)中還設計了起步價可人工設置的功能， 通過按鍵可對該系統(tǒng)的起步價進行設置。電源電路為 80C51 單片機及其他電路模塊提供 5V 的電壓；程序下載模塊可將需要的程序寫入單片機中，執(zhí)行不同的功能；脈沖形成電路采用了 A44E 霍爾傳感器形成所需脈沖供單片機計數(shù)；在實際應用中， 80C51 單片機的 I/O 口有時不 夠使用，這時就需要 I/O 擴展電路將單片機的 I/O 口進行擴展，滿足各種功能的實現(xiàn)；在實現(xiàn)出租車計費系統(tǒng)時，顯示電路是必不可少的，由于顯示的需要，本設計中我采用了 8 位數(shù)碼管。 第 三 章 系統(tǒng) 硬 件設計 6 圖 單片機內部邏輯結構 單片機仍保持著經(jīng)典計算機的體系結構，由 5 大基本部分所組成。 1. 中央處理器 CPU 中央處理器簡 稱 CPU（ Central Processing Unit），是單片機的核心，用于完成運算和控制操作。 （ 1） 運算電路 運算電路是單片機的運算部件，用于實現(xiàn)算術和邏輯運算。 運算電路以 ALU 為核心，基本的算術運算和邏輯運算均在其中進行，包括加、減、乘、除、增量、減量、十進制調整、比較等算術運算，“與”、“或”、“異或”等邏輯運 算，左、右移位和半字節(jié)交換等操作。 （ 2） 控制電路 控制電路是單片機的指揮控制部件，保證單片機各部分能自動而協(xié)調地工南 京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 作。 單片機執(zhí)行程序就是在控制電路的控制下進行的。這就是執(zhí)行一條指令的 全過程，而執(zhí)行程序就是不斷重復這一過程。實際上 80C51 芯片中共有 256 個 RAM 單元，但其中后 128 個單元為專用寄存器，能作為普通 RAM 存儲器供用戶使用的只是前 128 個單元。 3. 內部程序存儲器 內部程序存儲器包括 ROM 和程序地址寄存器等。 4. 定時器 /計數(shù)器 由于 控制應用的需要， 80C51 共有兩個 16 位的定時器 /計數(shù)器，用定時器 /計數(shù)器 0 和定時器 /計數(shù)器 1 表示，用于實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結果對單片機進行控制。 7. 中斷控制電路 0C51 單片機的 中斷功能較強，以滿足控制應用的需要。 第 三 章 系統(tǒng) 硬 件設計 8 單 片機的引腳 單片機的引腳圖及實物圖如圖 所示 圖 單片機引腳圖和實物圖 在本設計中，我采用了 80C51 單片機，共有 40 個引腳，下面對各個引腳進行介紹。 P1 口地址為 90H，位地址為 90H~97H， P1 口只能作為通用數(shù)據(jù) I/O 口使用。 P3 口地址為 B0H，位地址為 B0H~B7H，可以作為通用 I/O 口使用，但是其重要作用是它的第二功能。 用于串行南 京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 數(shù)據(jù)的接收， 用于串行數(shù)據(jù)的發(fā)送， 和 分別作為外部中斷 0及外部中斷 1 的申請端， 和 分別用作定時器 /計數(shù)器 0 及定時器 /計數(shù)器 1的計數(shù)輸入端， 作為外部 RAM 寫選通， 作為外部 RAM 讀選通。 3． XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 和 XTAL2 為時鐘信號的輸入引腳，當需要使用芯片內部時鐘時，外接石英晶振和微調電容；當需要外部時鐘時則接外部時鐘信號。 5． PSEN 外部程序儲存器讀選通信號 PSEN 為讀外部 ROM 時的使能端，高電平有效。 7． VCC\VSS 電源和接地端 VCC 為電源輸入端，接 +5V直流電源， VSS 接地。中斷源及其對應的中斷向量如表 所示 第 三 章 系統(tǒng) 硬 件設計 10 表 80C51的中斷 中斷名稱 中斷向量 外部中斷 0 0003H 定時器中斷 0 000BH 外部中斷 1 0013H 定時器中斷 1 001BH 串行發(fā)送中斷 0023H 串行接收中斷 0023H 在 80C51 的中斷系統(tǒng)中，外部中斷是由外部原因引起的，共有兩個中斷源，即外部中斷 0 和外部中斷 1。外部中斷請求有兩種信號方式：電平方式和 脈沖方式。 電平方式的中斷請求是低電平有效。 脈沖方式的中斷請求則是脈沖的下降沿有效。為此，脈沖方式的中斷請求信號的高、低電平狀態(tài)都應至少維持一個機器周期，才能確保負脈沖的跳變能被采樣到。在單片機芯片內部有 2個定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1，所以定時器中斷也有 2個： 定時器 1中斷和定時器 0 中斷。由于這種中斷請求是在芯片內部發(fā)生的，因此，在芯片上沒有對應的中斷請求引入端。 （ 1） 中斷允許控制寄存器 IE 該寄存器用于控制是否允許使用中斷。寄存器位定義及位地址如表 所示。 （ 2） 定時器控制寄存器 TCON 寄存器地址為 88H，位地址為 8FH88H。位定義及位地址如表 所示 表 寄存器 TCON 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位符號 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF0 和 TF1 是定時器（ T0和 T1）計數(shù)溢出標志位。此外，這兩位也可以作為狀態(tài)位供查詢使用。當 CPU 采樣到 INT0(或 INT1)端出現(xiàn)中斷請求信號時，對應位由硬件置 1，即保存外部中斷請求。 IT0 和 IT1 是外部 中斷觸發(fā)方式控制位。該寄存器地址為 B8H,位地址為 BFHB8H，其位定義及位地址如表 所示 表 寄存器 IP 位地址 BFH BEH BDH BCH BBH BAH B9H B8H 位符號 PS PT1 PX1 PT0 PX0 PX0 是外部中斷 0 優(yōu)先級設定位； PT0 是定時器 0中斷優(yōu)先級設定位； PX1 是外部中斷 1 優(yōu)先級設定位； PT1 是定時器 1中斷優(yōu)先級設定位； PS 是串行中斷優(yōu)先級設 定位。 第 三 章 系統(tǒng) 硬 件設計 12 單片機最小系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng)由單片機，時鐘電路，復位電路共同組成。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容器。 80C51 的時 鐘振蕩電路如圖 所示 圖 單片機振蕩電路 2. 復位電路 復位是單片機的硬件初始化操作。 80C51 有復位信號引腳 RST，用于從外界引入復位信號。 （ 1） 加電復位 加電復位是指通過專用的復位電路產(chǎn)生復位信號。加電復位是基本的、任何單片機系統(tǒng)都具有的功能 。在單片機系統(tǒng)中，手動復位是必須具有的功能。這時，手動復位所完成的是一次重南 京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 新啟動操作。 在本次設計中加給 80C51 單片機的復位電路如圖 所示 圖 單片機復位電路 3. 單片機的最小系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng)如 圖 所示