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1、河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告出租车计价器设计姓 名： 3808020414学 号： 3808020424 专业班级： 自动化08-4 指导老师： 刘 巍 所在学院：电气工程与自动化学院2011年7月 4日31 摘要本设计是采用AT89S52单片机为主控器，以霍尔传感器测距，实现对出租车的多功能的计价设计，并采用AT24C01实现在系统掉电的时候保存单价等信息，输出采用8段数码显示管。本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据单程，返程和起步来调节单价，并实现了暂停和等待时间查询的功能。出租车计价器系统主要是由以下几部分组成：霍尔传感器安装在车轮上，主要检测汽车行进的公里数
2、，并产生一系列相应的脉冲输出，脉冲送到单片机进行处理，单片机根据程序设定通过计算脉冲数换算出行驶公里数，再根据从EEPROM中读取的价格等相关数据进行金额的计算，计算好的金额、里程都实时地显示在数码管上。独立键盘可以调节价格等相关数据，按下相应的按钮，产生信号交由单片机处理并实时显示出来，调节好的数据存储到EEPROM中，掉电后可以使调好的数据不丢失，下次得电后直接从EEPROM读到单片机，实现掉电保护的功能。通过仿真和实物的制作都实现了所要求达到的功能，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。随着出租车行业的发展，出租车已经
3、是城市交通的重要组成部分，良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的，该出租车计价器系统从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发，具有明显的改善作用。实现了设计所要达到的目的。关键字：出租车计价器 AT89S52 霍尔传感器目 录1 概述11.1 引言11.2 设计任务11.3 设计目的和要求12 系统总体方案及硬件设计22.1 系统总体方案22.2 单片机最小系统单元22.2.1 时钟电路模块32.2.2 复位电路模块32.3 霍尔传感器检测单元42.4 AT24C01存储单元52.5 键盘调整单元62.6 数据显示模块73 软件设计83.1 系统主程序83.2 中断程序93.2.
4、1 里程计数中断程序93.2.2 中途等待中断程序93.3 计算程序93.4 显示程序103.5 键盘程序104 Proteus软件仿真115 总结15附录1 源程序16附录2 系统原理图311 概述1.1 引言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，从加强行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发，具有良好性能的计价器对出租车司机和乘客来说都是很必要的。而采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大，用到的器件多，造成故障率高，难调试。而采用单片机进行的设计，相对来说功能强大，用较少的硬件和适当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多
5、的附加功能。1.2 设计任务本设计是采用AT89S52单片机为主控器，以霍尔传感器测距，实现对出租车的多功能的计价设计，并采用AT24C01实现在系统掉电的时候保存单价等信息，输出采用8段数码显示管。本电路设计的计价器不但能实现基本的计价，而且还能根据单程，返程和起步来调节单价，并实现了暂停和等待时间查询的功能。1.3 设计目的和要求目的：通过单片机课程设计，熟练掌握c语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。通过出租车计价器系统的设计，掌握单片机个资源的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。基本要求：(1)能显示里程，单位为公里，最后一位为小数位。(
6、2)能显示金额数，单位为元，最后一位为小数位。(3)可设定单程价格和往返价格，单程价格为2元/公里，往返价格为1.5元/公里。(4)车速5公里/小时的时间累积为总等待时间，每5分钟等待时间相当于里程数增加1公里。(5)起步公里数为3公里，价格为5元，若实际距离大于3公里，按规则3计算价格。(6)按暂停键，计价器可暂停计价，按查询键，可显示总等待时间。2 系统总体方案及硬件设计2.1 系统总体方案模拟计数器系统主要由五大模块组成：霍尔传感器、AT89S52单片机、独立键盘、EEPROM AT24C01和显示数码管。脉冲输入 霍尔传感器调整切换计算输出独立键盘AT89S52单片机数码管 显示电路A
7、T24C02霍尔传感器安装在车轮的旁侧，主要检测汽车行进的公里数，并产生一系列相应的脉冲输出，脉冲送到单片机进行处理，单片机根据程序设定通过计算脉冲数换算出行驶公里数，再根据从EEPROM中读取的价格等相关数据进行金额的计算，计算好的金额、里程都实时地显示在数码管上。独立键盘可以调节价格等相关数据，按下相应的按钮，产生信号交由单片机处理并实时显示出来。总体方案结构图如下：图2.1 系统总体结构框图2.2 单片机最小系统单元这次设计用到了AT89S52单片机（如图2.2），AT89S52系列单片机是由Atmel公司生产，而这家公司得到了Intel公司MCS51系列单片机内核生产授权，所以，它与M
8、CS51系列单片机指令兼容，同时它的内部包含有用作程序存储器的4KB的基于FLASH技术的只读存储器。采用这款芯片及克服了采用8031需要添加外部外部程序存储器导致电路复杂的缺点，又克服了采用8751导致电路制作成本高的缺点。AT89S52单片机芯片具有以下特性：1）指令集合芯片引脚与Intel公司的8051兼容；2）4KB片内在系统可编程FLASH程序存储器；3）时钟频率为033MHZ；4）128字节片内随机读写存储器（RAM）；5）6个中断源，2级优先级；6）2个16位定时/记数器；7）全双工串行通信接口；8）监视定时器；9）两个数据指针。2.2.1 时钟电路模块 为达到振荡周期是12MH
9、Z的要求，这里要采用12MHZ的晶振，另外有两个22P的独石电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体如图所示：图2.2 时钟电路模块 2.2.2 复位电路模块单片机系统的复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用200的阻值，电容采用电容值为10的电解电容。具体连接电路如图示5：图2.3 复位电路模块2.3 霍尔传感器检测单元 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.518V），其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的IO 端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ。集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大
10、器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。P3.3霍尔传感器小磁铁AT89S52单片机在输入端输入电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点（即Bop）时，触发器输出高电压（相对于地电位），使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。 霍尔传感器原理如图5所示。图2.4
11、 传感器测距示意图里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器检测到的脉冲信号，送到单片机产生中断，单片机再根据程序设定，计算出里程。其原理如图2.4所示。本系统选择了将霍尔传感器的脉冲输出口接到P3.3口外部中断1作为信号的输入端（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（设车轮的周长是5米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到200次时，即1公里，单片机就控制将金额自动增加，如图2.5（霍尔传感器）。图2.5 霍尔传感器2.4 AT24C01存储单元存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的单价信息。AT24C01 是Ateml公司的1KB的电可擦除存储芯
12、片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8 脚的DIP 封装，使用方便。A0，A1，A2地址输入引脚，走位硬件寻址的依据，同种芯片可同时连接8片（23）；Vcc，Gnd电源，接地引脚，1.8-5.5vWp写保护，当Wp接地时，允许对器件的正常读写操作；当Wp接高电平时，写保护，只能进行读操作。SDA串行地址/数据输入/输出端口，双向传输，漏极开路，需外接上拉电阻到Vcc（典型阻值为10k）。SCL串行时钟输入，高低电平不同状态与SDA配合，执行不同的命令。AT24C02芯片
13、引脚配置如图所示。 图2.6 AT24C01图中R13、R14 是上拉电阻，其作用是减少AT24C01 的静态功耗。由于AT24C01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（时钟脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机P1.6和P1.7口连接，进行传送数据。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. 图2.7 AT24C02原理图2.5 键盘调整单元当单价等信息需要进行修改时，就要用到键盘进行修改。由于调节信息不多，故采用4个独立键盘即可，分别实
14、现清零、切换、增大、减小和功能等作用。电路原理如图所示。 图2.8 键盘调整模块S1：接P1.1口，对上一次的计费进行清零/暂停，为下次载客准备S2：接P1.2口，实现白天和夜晚单价的切换；当功能键S4按下时，S2可对数据进行增大。S3：接P1.3口，当功能键S4按下时，S3可对数据进行减小。S4：接P1.4口，按1次，进入调整单程单价；按2次，进入调整返程单价；按3次，进入调整起步价；按4次，返回。S5：接P1.5口，对等待时间进行查询2.6 数据显示模块显示单元由7个8段共阴数码管组成，采用动态扫描进行显示。前四个数码管分别接P2.0、P2.1和P2.2、P2.3，用于显示总金额；后面分别接P2.4、P2.5、P2.6和P2.7，用于显示里程；图2.9 数据显示模块3 软件设计3.1 系统主程序在主程序模块中，需要完成对各参量和接口的初
