单片机出租车计价器设计

中国在发展自身经济的同时，带动了沿线周边，为他们带去了先进的高铁技术、制造业技术以及优秀的中华文化，创造了更多就业岗位，拉动了当地GDP，为世界各国的经济发展起到了强大的推动作用。辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：出租车计价器设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气11级学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2014.06.16-2014.06.301课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目出租车计价器设计课程设计（论文）任务该计价器根据不同情况具有不同的收费标准。有白天/晚上收费标准的转换开关，数据的清零开关，能够在掉电的情况下存储单价等数据，能够显示当前的系统时间设计任务：1.CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）2.测距传感器选择及接口电路设计3.显示及开关启动电路设计4.程序流程图设计及程序清单编写技术参数：1．白天：1.2元/公里，晚上2元/公里2．工作电源12V设计要求：1、分析系统功能，选择合适的单片机及传感器，里程检测电路设计等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天查阅收集资料第2天总体设计方案的确定第3-4天CPU最小系统设计第5天测距传感器选择及接口电路设计第6天显示及开关启动电路设计第7天程序流程图设计第8天软件编写与调试第9天设计说明书完成第10天答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日中国在发展自身经济的同时，带动了沿线周边，为他们带去了先进的高铁技术、制造业技术以及优秀的中华文化，创造了更多就业岗位，拉动了当地GDP，为世界各国的经济发展起到了强大的推动作用。摘要出租车计价器的硬件设计以AT89S51单片机为核心控制元件，利用灵敏的霍尔开关型器件A44E霍尔传感器测距，采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价和系统时间等信息，时钟电路采用12MHz的晶振输出，在上电时字符型液晶1602显示最初的起步价，里程收费，等待时间收费三种收费，通过按键可以调整起步价，里程收费，等待时间收费。通过按键模拟出租车的运行，暂停，停止。在1602液晶上可以显示运行的时间，运行时暂停的时间，通过计算可以得出总共的费用和总的路程。在这里主要是以AT89S52单片机为核心控制器，P0口接1602液晶显示模块，P1口接按键的，通过按键输入。关键词：AT89S51，霍尔传感器，AT24C02，；1602液晶3第1章绪论1.1出租车计价器概况出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着出租车行业的发展，出租车已经是城市交通的重要组成部分，出租车计费器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计费器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。要将出租车计价系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节单价以及计价方式。因此，研究出租车计价器及扩大其应用，有着非常现实的意义。多年来国内普遍使用的计价器只具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有90%为台湾所生产。现今我国生产计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等地。我国第一家生产计价器的是重庆市起重机厂，最早的计价器全部采用机械齿轮构，只能完成简单的计程功能，可以说，早期的计价器就是个里程表。随着科学技术的发展，产生了第二代计价器。它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善。出租汽车计价器是一种专用的计量仪器，它安装在出租汽车上，能连续累加，并指示出行程中任一时刻乘客应付费用的总数，其金额值是计程和计时时间的函数。出租车计价器在最初使用时具备的主要功能是根据行驶里程计价，要求精度高，可靠性好。随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完善，便产生了诸多的附加功能。例如：（1）LED显示功能，数码管的使用让计价器实现多屏显示的功能，可同时显示各项营运数据，使乘客一目了然；（2）永久时钟功能，在非营运状态下，日历时钟芯片的使用使计价器可以显示永久时钟；（3）存储功能，可存储多项营运数据，便于查询。新型数据存储器的应用使得计价器的营运数据在掉电情况下还可以保存10年。1.2本文研究内容所设计的出租车计价系统,要求可以设置起步价，(如5公里内10元),以后开始按每公里增加费用,白天每公里的单价1.2元，晚上每公里的单价2元。在出租车运营过程中,当遇到堵车等情况而导致出租车处于等待状态,则每等到五分钟(时速低于每小时5公里)费用加1元。当总计费金额达到30元后,每公里将中国在发展自身经济的同时，带动了沿线周边，为他们带去了先进的高铁技术、制造业技术以及优秀的中华文化，创造了更多就业岗位，拉动了当地GDP，为世界各国的经济发展起到了强大的推动作用。加收50%的空驶费,遇有特殊情况停车时,可设为不计费,以保证乘客权益。该电路系统能够模拟实际出租汽车的启动、停止、暂停、空车等状态,可以显示计费金额、行驶公里数、计费开始时间等参数,而且各关键参数可以进行调整,以适应在实际应用中起步价、每公里价格和计费方式等参数的变化。本课题研究的主要内容是设计出租车计价器的硬件电路。设计的整体电路框图如图2-4所示，整个系统由单片机AT89S51控制电路、A44E霍尔传感器电路、AT24C02存储电路、8563时钟电路、按键键盘电路、液晶显示电路及电源电路组成。单片机采集并判断空车灯信号及路程检测传感器信号,当出租车启动时,单片机检测到霍尔传感器的脉冲信号并进行里程计算。当无乘客时,单片机调用实时时间芯片8563程序和8255串口显示驱动程序;当空车灯掰下乘客上车时，通过8563获取时间信息分辨白天/晚上,然后调用AT24C02程序获取白天/晚上的单价及起始价,便开始计价并显示时间、里程和金额等信息;当空车灯打上乘客下车时，打印好票据,单片机将营运数据信息存储到AT24C02中,等待出租车再次启动后单次金额与里程等信息清零复位,就此完成一次计价。本设计由硬件设计和软件设计两部分组成。系统的硬件主要由以下几个部件组成：主机电路、掉电保护模块、显示模块、传感器信号采集模块、键控模块、电源模块。其方框原理图如图2.1所示。图1.1总体设计电路框图单片机显示模块驱动电路键盘检测与控制掉电存储霍尔传感器检测电路显示电路电源模块5第2章硬件设计2.1振荡电路单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容和一般取33PF），这样构成一个稳定的自激振荡器。振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号，再在二分频的基础上三分频产生ALE信号，此时得到的信号时机器周期信号。振荡电路如图2.1所示：图2.1振荡电路2.2复位电路设计复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位电路图如图2.2所示。图2.2复位电路中国在发展自身经济的同时，带动了沿线周边，为他们带去了先进的高铁技术、制造业技术以及优秀的中华文化，创造了更多就业岗位，拉动了当地GDP，为世界各国的经济发展起到了强大的推动作用。2.3按键电路设计采用行列式键盘，每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。键控电路设计如下图2.3所示。图2.3键控电路设计当电路中某一个按键被按下时候相应的行线输出为高电平，列先输出为低电平，如图中按键“1启动”被按下时候，P14通过按键连同，接VCC,输出高电平，P12输出低电平，通过单片机P1口产生二进制代码，通过按键查询程序从而实现按键功能。2.4显示电路对于现实电路我们可以采用数码管，也可以采用液晶显示，液晶又分字符型和点阵型，我们使用的液晶是字符型液晶，并且带字符库的，不需要查找代码。英文字符就可。液晶电路使用时，如果发现液晶不亮可以调节连接液晶的点位器，改变液晶的亮度。显示电路如图2.4所示：图2.4显示电路72.5AT24C02存储模块电路AT24C02的外围电路中有R3、R4两个上拉电阻，其作用是减少AT24C02的静态功耗，由于AT24C02的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。如图2.5为AT24C02存储模块电路设计。图2.5AT24C02存储模块2.6直流电机电路该直流电机主要是通过驱动芯片L298来驱动，这款芯片可以同时驱动2个直流电机，可以用直流电或PWM脉冲波驱动第5,7脚为控制电机的正反转，一个接负电压，一个接正电压，第6脚ENA控制电机的转速，通过PWM可以控制转速，这里我们给它一个高电平就可以了。直流电机电路如图2.6所示：图2.6直流电机电路中国在发展自身经济的同时，带动了沿线周边，为他们带去了先进的高铁技术、制造业技术以及优秀的中华文化，创造了更多就业岗位，拉动了当地GDP，为世界各国的经济发展起到了强大的推动作用。2.7AT89S51功能介绍AT89S51有40个引脚，与MCS-51系列单片机引脚完全兼容。AT89S51的引脚如图2.7所示。图2.7AT89S51的引脚结构其各自引脚功能如下：VCC：电源电压。GND：地。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O接口，即地址/数据总线复用口。当访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O接口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL），FLASH编程和程序校验时，P1接收低8位地址。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.5/MOSI6P1.6/MISO7P1.7SCK8RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2