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1、 基于AT80C51单片机的出租车计费系统设计【摘要】随着出租车行业的发展，出租车行业已经是城市交通的重要组成部分，对出租车的开发变得尤为重要。本文阐述了以单片机为基础的出租车计费系统的设计，该系统采用80C51单片机为核心控制器，利用A44E霍尔传感器测车辆行驶距离，输出车辆行驶距离和车费到数码显示管。文章中还介绍了霍尔传感器的工作原理,霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础,当霍尔传感器在变化的磁场中时就会产生脉冲波,单片机接收脉冲波从而计算出车辆的行驶距离,然后算出总车费。显示电路中运用了8位数码显示管，其中4位用来显示距离，4位用来显示总车费。该系统不但能实现出租车基本的测距和计价，还能计算
2、中途等待时间来调节车价，同时在空车状态下可对起步价进行设置。文章中不仅详细地介绍了电路各个模块的硬件结构，还对软件设计进行了详细说明。关键词：出租车，80C51，霍尔传感器Abstract:As the taxi development, urban taxi industry is an important component of the traffic, developing the taxi becomes more and more important.In this paper, it shows the design of microcontroller-based taxi b
3、illing system, the system uses 80C51 microcontroller core, uses A44E Hall sensor measuring vehicle distance and make the vehicle and the fare output to the digital display tube. The article also describes the working principle of the Hall sensor, Hall sensor bases its work on the Hall effect, when t
4、he Hall sensor is in a changing magnetic filed it can generate the pluse which is received by microcontroller to calculate the vehicle distance, and then calculate the total fare. The show circuit uses the 8-bit digital display tubes, of which 4 used to show distance,4 to display the total fare. The
5、 system can not only achieve the basic taxi distance and fare, but also can calculate the intermediate wait time to adjust the prices, when the taxi is empty the starting can be set.The article not only describes the hardware structure of each module in the circuit in detail,but also describe the so
6、ftware design in detail.Key words: Taxi 80C51 Hall sensor3目 录1 绪论31.1单片机应用的发展及现状31.1.1单片机概述31.1.2单片机的应用31.2现今对出租车计费系统的有关研究42 出租车计费系统设计目标52.1 出租车计费系统原理概述52.2 出租车计费系统实现的功能63系统硬件设计73.1 系统设计框图73.2.1 80C51单片机的内部逻辑结构83.2.2单片机的引脚103.2.3 单片机的中断系统123.2.4单片机最小系统143.3.1 霍尔传感器介绍173.3.2霍尔效应173.4 I/O扩展电路213.4.1 8
7、155的结构和引脚图223.4.3 8155的工作方式与基本操作233.4.4 8155的地址编码243.4.5 单片机I/O扩展电路243.5.1 74HC244芯片介绍253.5.2 LED显示器介绍263.5.3 数码管显示原理273.5.4 显示电路284 系统软件设计304.1 出租车计费系统软件总体设计思想304.2 软件设计各个模块介绍324.2.1 里程、车费计算及显示模块324.2.2 等待时间计时加费模块334.2.3 设置起步价模块345 总结35致谢36参考文献371 绪论1.1单片机应用的发展及现状1.1.1单片机概述自从1946年美国宾夕法尼亚大学研制了世界上第一台
8、电子计算机以来，计算机的发展经历了4个时代（电子管时代、晶体管时代、集成电路时代、大规模及超大规模集成电路时代），现代的计算机都是大规模集成电路计算机，他们具有功能强、结构紧凑、系统可靠等特点，其发展趋势是巨型化、微型化、网络化及智能化。微型化是计算机发展的重要方向，把计算机的运算器、控制器、存储器、输入/输出（I/O）接口4个组成部分集成在一个硅片内，于是就出现了以下一个大规模集成电路为主组成的微型计算机单片微型计算机，简称为单片机，由于单片机的重要领域为智能化电子产品，一般需要嵌入仪器设备内，故又称嵌入式微控制器。目前生产单片机的产商主要有Intel公司、Motoroala公司、Phili
9、ps公司、ATMEL公司、Microchip公司、AMD公司、Zilog公司、WinBond公司，产品型号种类众多，性能各具特色 。1.1.2单片机的应用近几十年来，单片机因其具有体积小、重量轻、耗能省、可靠性高和通用灵活等优点，可广泛地嵌入到诸如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。尤其是近几年，单片机以面向对象的实时控制及信息家电为己任，不断增强控制能力和信息处理能力，降低成本、减小体积，改善开发环境，从而迅速取代经典电子系统，改造传统电气控制系统，嵌入到各产品或设备
10、之中。目前，以单片机和嵌入系统为核心的新型电子技术和信息控制技术已经形成了一个欣欣向荣的市场，因此单片机应用技术具有极其广泛的工程应用价值和市场前景。1.2现今对出租车计费系统的有关研究近几年，有关出租车计费系统的设计有不少国内人士都做了相关的研究和讨论。1.秦浩华发表的“具有区域识别功能出租车计价器车载定位模块的研制”学位论文中根据交通需求理论，对出租车实行不同区域不同计价标准，即将城市中心地区价格上浮，在远离城市的中心地区价格下浮，通过经济杠杆的作用来调节人们的出行方式，达到抑制 出租车在城市中心地区的数量的目的，从而解决交通拥挤的状况。实行出租车区域计价制度需要出租车的计价器具有区域识别
11、功能。在确定总体设计方案的基础上，该文采用GPS技术研制具有区域识别功能出租车计价器中的关键部件定位模块，编制了相应的运行软件，并进行了调试和试运行试验；对区域识别算法进行了深入研究，提出了区域识别的算法改进弧长法，并运用MATLAB软件进行了算法验证；为了保证通信的可靠性和工作的稳定性，从软、硬件两个方面采取了抗干扰措施。具有区域识别功能出租车计价器车载定位模块采用通信技术、电子技术和计算机技术，应用大规模集成电路设计，性能稳定，可靠性高。经试验表明所研制的定位模块能够为出租车计价器根据不同的区域提供不同的计价标准，并且运行可靠，具有广泛的应用前景和使用价值。2.期刊论文“出租车计价器加密传
12、感器的设计”上描述了为了对出租车计价进行有效的管理，在分析现有出租车计价传感器漏洞的基础上，采用PIC12C508A和PIC12CE518A单片机提出了出租车计价加密传感器的加密模型和系统结构模型，完成了密码传感器系统中加密器和解密器软硬件系统设计。加密后的密码传感器提高了出租车计价器计费的标准性和安全性，解决了现有出租车计价器可靠性不高和难以实现统一管理的难题。3.陈伟宏在期刊论文“基于单片机的多功能出租车计价器的设计“中介绍了一种以单片机AT89S52为核心的多功能出租车计价器的设计，阐述软硬件设计过程中关键技术的处理。仿真结果表明该计价器具有集计程、计时、计费、存储、查看、统计等多种计量
13、功能，并且具有超速提醒、防止司机作弊、语音、打印和显示等多种功能。与已有的系统相比，该系统具有超速提醒等更强的功能。西安航空职业技术学院 毕业设计论文2 出租车计费系统设计目标2.1 出租车计费系统原理概述出租车计费系统的运作过程是由一个微控制器进行控制，软硬件结合最后直观地将数据显示给乘客看到。一般的出租车计费标准中的起步价，每公里价格都是默认地在程序中预先设定好并存储到主控制器中，而这种主控制器具备了掉电储存功能，即使突然掉电数据依然存在。在出租车启动运行过程中，系统将出租车车轮转动的速度送入到主控制器中，主控制器的运算模块根据车轮转速转化为对应时间的行程，再结合起步价及每公里价格就可以计
14、算出目前的车费，而这些数据会由主控制器的显示模块送入到显示屏上。怎样获取到车轮的即使转速是最关键的问题，一般的出租车在车轮上都会附有一块磁铁，在靠近车轮附近的车轴上附上一块霍尔传感器，当车轮转动时，车轮上的磁铁就会不断地靠近和远离霍尔传感器，这时霍尔传感器受磁场感应产生脉冲，当车轮转动一圈时霍尔便产生一个脉冲送入主控制器，主控制器对接收到的脉冲进行计数，由于车轮的周长已知，便可根据脉冲个数以及车轮周长算出一定时间内行驶里程数。2.2 出租车计费系统实现的功能本设计以80C51单片机为核心微控制器，控制实现行驶里程的计算；行驶车价的计算；遇红灯或赌车时计等待时间，超过一定的等待时间则增加车价；能
15、够对起步价进行设定；显示数据至显示屏。采用型号为A44E的霍尔传感器创造出脉冲波，将霍尔传感器的输出端与单片机的定时/计数中断0端口相连，把定时/计数中断0的工作方式设置为计数方式，这样单片机就可以接收霍尔传感器输出的脉冲并计数。为了方便从数码显示管上看出里程的变化，这里假设计一个脉冲代表车子行驶了20m，计满5个脉冲时行驶了100m，由于显示里程数时安排最低位显示百米数，则当计数器计满5个数时数码管显示加1。规定行驶里程在3km以内时起步价为10元，当超过3km时车价按3元/公里来计算。在显示车价时，3km以内都显示为起步价，当超过3km时每行驶0.5公里车价显示加1.5元。设计中还另外增加了等待时间加费的功能，利用单片机定时器1来定时，每定时1秒则显示等待时间加1。当按下按键2时，系统切换到等待时间加费功能，等待时间显示按秒数增加，当等待超过60秒时车价增加0.5元同时等待时间清0重新计时。再次按下按键后系统重新正常行驶计费。为了使设计更加人性化，在系统中还设计了起步价可人工设置的功能，通过按键可对该系统的起步价进行设置。5西安航空职业技术学院
