【正文】 安裝霍爾傳感器 A44E，通過(guò)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小磁鐵靠近霍爾傳感器 A44E 的時(shí)候， A44E 會(huì)監(jiān)測(cè)到信號(hào)，然后將 檢測(cè)到的信號(hào)傳 送到單片機(jī)，經(jīng) 單片機(jī)的 處理計(jì)算， 再 送給顯示單元，這樣便完成了里程計(jì)算 [17]。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 傳感器測(cè)距示意圖 檢測(cè)原理 ：為了程序計(jì)算的方便，我們采用外部中斷 0，所以將 口作為信號(hào)的輸入端 口 ， 假設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m，因?yàn)樾〈盆F安裝在 車(chē)輪 上，所以車(chē)輪 每轉(zhuǎn)一圈 ，這樣霍爾 傳感器 A44E 就 會(huì) 檢測(cè) 出信號(hào) 并輸出信號(hào)， 從而 引起單片機(jī)的中斷 ，然后就 對(duì)脈沖計(jì)數(shù)， 中斷一次就是走 1m,當(dāng) 中斷次數(shù) 達(dá)到 1000 次時(shí)， 出租車(chē)就走了 1km， 然后通過(guò) 單片機(jī) 程序 控制將金額自動(dòng)增加。在該程序中，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中。 LCD 是液晶顯示屏 Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要有 TFT、 UFB、 TFD、 STN等幾種類(lèi)型的液晶顯示屏。與 STN 相比的話(huà)， TFT 色彩飽和度更出色、還原能力強(qiáng)、對(duì)比度高 ,在太陽(yáng)下照射下也看得很清楚 ,但是耗電和成本高是它主要的缺點(diǎn) [19]。 LED 顯示屏和 LED單管應(yīng)用為 LED應(yīng)用的兩大類(lèi)，其中 LED 單管應(yīng)用主要包括背光源 LED 和紅外線(xiàn) LED。 LED 和 LCD 的主要區(qū)別為： ①LED顯示器比 LCD顯示器在亮度、刷新速率、可視角度和功耗等方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。的視角，所以它不但可以顯示各種動(dòng)畫(huà)信息、彩色圖像以及文字和數(shù)字，而且還可以播放彩色視頻信號(hào)，如：錄像、 DVD、電視、 VCD等等； ⑤LED 顯示屏中的單個(gè)元素的反應(yīng)速度也比 LCD 液晶屏快很多，快了 1000 倍左右，這樣不僅可以在強(qiáng)光下看得清楚，而且還可以適應(yīng)零下 40 攝氏度的低溫。 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上要有單價(jià)（ 2 位）、路程（ 2位）、總金額（ 3 位）顯示輸出，加上另外擴(kuò)展的時(shí)鐘顯示（包含時(shí)分秒的顯示），如果采用 LCD 液晶斷碼顯示的話(huà)，在距離頻幕一米之外就無(wú)法看清數(shù)據(jù)，影響出租車(chē)司機(jī)和乘客的查看，不能滿(mǎn)足要求，而且在白天其對(duì)比度也不能夠滿(mǎn)足要求，因此采用 6位 LED 數(shù)碼管的分頻顯示。單片機(jī)應(yīng)用系常采用 7段LED 數(shù)碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線(xiàn)路簡(jiǎn)單、安裝方便、耐振動(dòng)、價(jià)格低廉且壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用。每一個(gè)顯示器都需要占用單獨(dú)的并且具有鎖存功能的 I/O 接口來(lái)用于筆畫(huà)段字形代碼，這就是靜態(tài)顯示。而所謂的動(dòng)態(tài)顯示就是利用單片機(jī)依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對(duì)應(yīng)于該位數(shù)碼管的位選控制信號(hào)，一位一位輪流點(diǎn)亮各段數(shù)碼管 [20]。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 a b c d e f g dp 圖 共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)圖 所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我將數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)如圖 所示。），不能正常的輸出邏輯+5V 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 電平，所以需要弄一個(gè)上拉電阻，將 P0 口的輸出信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻鉗位在高電平，這樣我們 的數(shù)碼管就可以正常顯示我們的數(shù)字信號(hào)了。在本次出租車(chē)計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)中，我采用的是AT24C02 芯片。 AT24C02具有一個(gè) 8字節(jié)的頁(yè)寫(xiě)緩沖器，此器件是通過(guò) IIC 總線(xiàn)接口進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作的，它還具有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能 [21]。 圖 AT24C02 管腳圖 其各引腳的功能如表 。 圖 掉電存儲(chǔ)電路 如上圖 所示，將地址選擇端口 A0、 A A2 接在低電平上， WP 也接在低電平上，因?yàn)?WP 寫(xiě)保護(hù)是對(duì)高電平有效，如果我們接在高電平上，那樣就不能對(duì) AT24C02 進(jìn)行寫(xiě)操作了。 R7 和 R8為上拉電阻，因?yàn)?SDA 和 SCL 都需要和正電源間各接一個(gè) 的電阻上拉。最常見(jiàn)的按鍵電路大致有一對(duì)一的直接連接和動(dòng)態(tài)掃描的矩陣式連接兩種 [22]。 矩陣式連接就是將按鍵按行列矩陣的方式排列，其中每一行公用一根行線(xiàn)，每一列公用一根列線(xiàn)，這樣就可以大大減少端口數(shù)量，滿(mǎn)足了按鍵多、端口少的情況。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 按鍵電路 S1:分屏顯示按鍵。 S2：功能設(shè)定按鍵。 S3： 白天 /晚上切換按鍵。 S4： 中途等待開(kāi)關(guān)鍵。 R R R R4為 10k 的上拉電阻，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，為了防止按鍵不靈敏的情況發(fā)生，所以我們?cè)O(shè)置上拉電阻，這樣就可以增大電路的驅(qū)動(dòng)電流，是增加按鍵的靈敏度。 它 采用 了 CPU 和 SPI 三線(xiàn)接口 進(jìn)行同步通信， 還可以利 用突發(fā)方式一次傳送 很 多個(gè)字節(jié)的 RAM數(shù)據(jù)與時(shí)鐘信號(hào) 。 它的 工作電壓 范圍在 ～ 之間， 采用 了主電源和備用電源兩個(gè) 電源供電， 不僅 可 以 設(shè)置備用電源 的 充電方式， 還 提 高 了對(duì) 備用 電源進(jìn)行充電的能力。 DS1302只需要三根 I/O端口線(xiàn)（串行時(shí)鐘（ SCLK）、 I/O 數(shù)據(jù)線(xiàn)、復(fù)位（ RST））就可以與單片機(jī)采用同步串行的通信方式進(jìn)行通信 。 DS1302 在數(shù)據(jù)記錄方面，能夠?qū)崿F(xiàn)把數(shù)據(jù)與顯示數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄下來(lái)，這樣就對(duì)記錄一些有著特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)有很大的用處 [24]， 因此 它 廣泛 的 應(yīng)用 在我們的 測(cè)量系統(tǒng) 之 中。 圖 DS1302 引腳圖 DS1302 各個(gè)引腳的功能為： VCC1：主電源。當(dāng) VCC2VCC1+ 時(shí)，由 VCC2 向 DS1302 供電，當(dāng) VCC2 VCC1 時(shí)，由 VCC1 向 DS1302 供電； GND：接地； X1， X2：外接 的晶振引腳； SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O： 三線(xiàn)接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)； RST：復(fù)位 /片選線(xiàn)， 數(shù)據(jù)傳送需要把 RST 的輸入驅(qū)動(dòng)置于在高電平 。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。上電運(yùn)行時(shí)在 VCC179。只有在 SCLK為低電平時(shí) ,才能將 RST 置為高電平 。 圖 時(shí)鐘電路 VCC VCC2 接電源， DS1302 的 RST、 SCLK、 I/O 接口與單片機(jī)的 、 、 相連， DS1302 的時(shí)鐘電路所使用的晶振是一個(gè) 的晶振，晶振外部不需要額外添加其它的電容或者電阻電路了。設(shè)計(jì)電路圖如圖 所示。 R1 為 10K，與 D1 串聯(lián)在一起除了續(xù)流的作用，最主要的還是起電路保護(hù)作用，而且 LED還可以用于通電顯示作用。 主程序模塊 在這個(gè)模塊中，我們需要完成對(duì)出租車(chē)起步的價(jià)格和單價(jià)進(jìn)行初始化、對(duì)各個(gè)接口芯片進(jìn)行初始化設(shè)置、設(shè)計(jì)循環(huán)等待以及對(duì)中斷向量的設(shè)計(jì)、開(kāi)中斷設(shè)計(jì)等工作。接著，主程序?qū)?huì)根據(jù)各個(gè)寄存器的內(nèi)容，來(lái)分別完成計(jì)算價(jià)格、計(jì)算路程、清除、啟動(dòng)等不同的操作。沒(méi)有超過(guò)，則保持目前的單價(jià)不變，假如超過(guò)，就要根據(jù)目前行駛的路程、起步價(jià)格和起步的路程、每千米需要的金額來(lái)計(jì)算出當(dāng)前的乘車(chē)費(fèi)用，然后再將這個(gè)結(jié)果存儲(chǔ)在價(jià)格寄存器當(dāng)中，接著就會(huì)把當(dāng)前的乘車(chē)費(fèi)用和所行駛的路程通過(guò) LED 數(shù)碼管顯示電路來(lái)顯示給出租車(chē)司機(jī)和乘客看。 主程序圖如圖 所示。里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序流程圖如下圖 所示。 定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖如下圖 所示。當(dāng) 結(jié)束中途等待的 時(shí)候， 再次按下 S4鍵， 就 會(huì)切換到正常計(jì)價(jià)的狀態(tài) 。顯示服務(wù)程序流程圖如下圖 所示。鍵盤(pán)服務(wù)程序如下圖 所示。 該軟件的特點(diǎn)： ①符合單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) [29]，并且在同一類(lèi)的產(chǎn)品中具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。 ③當(dāng)前可以支持的單品機(jī)類(lèi)型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80系列、 HC11 系列和很多種外圍芯片。 總之， Protues 軟件是一款功能強(qiáng)大并且集 SPICE 分析和單片機(jī)于一體的單片機(jī)仿真軟件，可以用來(lái)仿真 5 AVR、 PIC。 Keil C51 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點(diǎn)： 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：使實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)化了。 庫(kù)管理器：可以從目標(biāo)模塊中生成庫(kù)文件，這個(gè)庫(kù)文件可以被連接器使用。 宏匯編器：從 89C51 匯編源代碼之中產(chǎn)生可以重定位的目標(biāo)模塊。 for Windows：是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理、程序調(diào)試、源代碼編輯等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的環(huán)境中。Vision4 支持所有的 Keil 89C51 的工具軟件，其中包括 C51 宏匯編器、編譯器、鏈接器 /定位器和目標(biāo)文件至 HEX 格式轉(zhuǎn)換器， 181。還可以在編譯之后進(jìn)行模擬仿真調(diào)試，清楚的顯示出每個(gè)變量的變化 [31]。 單片機(jī)仿真軟件在線(xiàn)調(diào)試 — PROTEUS： Proteus 軟件。 keil 編譯產(chǎn)生的 hex 文件下載到單片機(jī)中：雙擊 51 單片機(jī)，在對(duì)話(huà)框中把保存過(guò)的 hex 文件打開(kāi)，再單擊確定。 下圖 則 是通過(guò)在 Keil C中編譯通過(guò)，并生成 Hex 文件，在 PROTEUS 中仿真通過(guò)的 系統(tǒng)原 理圖 。根據(jù)霍爾傳感器在靠近磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 產(chǎn)生一個(gè)低電平，觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷，所以我們控制信號(hào)源低電平的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)中斷的次數(shù)。 仿真結(jié)果 假設(shè)車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1米，車(chē)輪每轉(zhuǎn)一次，單片機(jī) 口則接受一次低電平，引起一次中斷，所以中斷 1000 次就是 1km。 晚上計(jì)價(jià)： 3km（含 3km）以?xún)?nèi) ， 3km 以外，每千米 元。 圖 復(fù)位顯示仿真圖 在上圖 復(fù)位顯示仿真圖中，數(shù)碼管左邊三位作為路程顯示，按下復(fù)位鍵后顯示結(jié)果為 （ km） ,數(shù)碼管右三位作為總金額顯示，按下復(fù)位鍵后顯示結(jié)果為 （元）。 圖 時(shí)鐘顯示仿真圖 在上圖 時(shí)鐘顯示仿真圖中，數(shù)碼管左邊兩位是小時(shí)數(shù)，數(shù)碼管中間兩位是分鐘數(shù)，數(shù)碼管右邊兩位是秒數(shù)，所以現(xiàn)在的時(shí)間是 17 點(diǎn) 18分 20 秒。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 我們通過(guò)控制信號(hào)源，使信號(hào)源 發(fā)出 2600 個(gè)低電平，這樣單片機(jī)則中斷 2600 次，相當(dāng)于行駛了 ,仿真結(jié)果如圖 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 我們通過(guò)控制信號(hào)源，使信號(hào)源發(fā)出 5800 個(gè)低電平，這樣單片機(jī)則中斷 5800 次，相當(dāng)于行駛了 ,仿真結(jié)果如圖 圖 白天 仿真結(jié)果圖 因?yàn)橹袛?5800 次，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m,車(chē)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次單片機(jī)就中斷一次，那么這就表示走了 ，根據(jù)白天的計(jì)價(jià)， 3km 以外，價(jià)格為每公里 元，那么總金額為 +（ ） *2= 元，在上圖 中，數(shù)碼管顯示行駛路程 ，顯示金額為 元，所以仿真結(jié)果與實(shí)際一致。 圖 白天 仿真結(jié)果圖 因?yàn)橹袛?12500 次，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m,車(chē)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次單片機(jī)就中斷一次，那么這就表示走了 ，根據(jù)白天的計(jì)價(jià)， 3km 以外，價(jià)格為每公里 元，那么總金額為+（ ） *2= 元，在上圖 中，數(shù)碼管顯示行駛路程 ，顯示金額為 元，所以仿真結(jié)果與實(shí)際一致。 圖 白天 仿真結(jié)果圖 因?yàn)橹袛?24000 次，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m,車(chē)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次單片機(jī)就中斷一次，那么這就表示走了 ，根據(jù)白天的計(jì)價(jià)， 3km 以外，價(jià)格為每公里 元，那么總金額為+（ ） *2= 元，在上圖 中，數(shù)碼管顯示行駛路程 ，顯示金額為 元，所以仿真結(jié)果與實(shí)際一致。 圖 晚上 仿真結(jié)果圖 因?yàn)橹袛?2300 次，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m,車(chē)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次單片機(jī)就中斷一次，那么這就表示走了 ，根據(jù)晚上的計(jì)價(jià)， 3km 以?xún)?nèi)，價(jià)格為 元，在上圖 中，數(shù)碼管顯示行駛路程 ，顯示金額為 元，所以仿真結(jié)果與實(shí)際一致。 圖 晚上 仿真 結(jié)果圖 因?yàn)橹袛?2800 次，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m,車(chē)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次單片機(jī)就中斷一次，那么這就表示走了 ，根據(jù)晚上的計(jì)價(jià)， 3km 以?xún)?nèi)，價(jià)格為 ，在上圖 中，數(shù)碼管顯示行駛路程 ，顯示金額為 元，所以仿真結(jié)果與實(shí)際一致。 圖 晚上 仿真結(jié)果圖 因?yàn)橹袛?8500 次，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 1m,車(chē)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次單片機(jī)就中斷一次，那么這就表示走了 ，根據(jù)晚上的計(jì)價(jià)， 3km 以外，價(jià)格為每公里 元，那么總金額為 +（ — 3） *= 元，在上圖 中，數(shù)碼管顯示行駛路程 ，顯示金額為 元，所以仿真結(jié)果與實(shí)際一