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1、I 39 摘摘 要要 出租车计价器的硬件设计以 AT89S51 单片机为核心操纵元件 利用灵敏的霍尔开关型器件 A44E 霍尔传感器测距 采纳 AT24C02 实现在系统掉电的时候保存单价和系统时刻等信息 输出采纳 6 位 LED 数码管 通过开关 S1 分屏操纵单价 路程 总金额以及时 刻的显示 系统的软件设计要紧有 主程序模块 定时中断服务程序 里 程计数中断服务程序 中途等待中断服务程序 显示子程序服务程 序键盘服务程序 本电路设计的计价器要紧功能有 数据的复位 白天 晚上转 换 数据输出 计时计价 单价输出及调整 路程输出 语音播报 数据信息 实现在系统掉电的时候保存单价和系统时刻等信
2、息等功 能 本电路设计的计价器不但能实现差不多的计价 而且还能依照 白天 黑夜 中途等待来调节单价 同时在不计价的时候还能作为 时钟为司机同志提供方便 关键词关键词 单片机 霍尔传感器 AT24C02 分屏显示 AT89S51 单 片机 II 39 III 39 目目 录录 第一章 概述 1 1 1 出租车计价器概述 1 1 2 单片机的概述 1 第二章 总体设计方案的论证与比较 3 2 1 总体设计方案的论证与比较 3 2 2 里程计算设计方案论证与比较 4 2 3 设计总框图 5 第三章 硬件设计 6 3 1 硬件设计概述 6 3 2 AT89S51 介绍 7 3 3 里程计算设计 8 3
3、 4 显示原理 11 3 5 AT24C02 掉电存储单元的设计 14 3 6 按键单元的设计 15 第四章 系统的软件设计 19 4 1 模块介绍 19 4 2 主程序模块 19 4 3 定时中断服务程序 20 4 4 里程计数中断服务程序 21 4 5 中途等待中断服务程序 21 4 6 显示子程序服务程序 22 4 7 键盘服务程序 22 第五章 系统调试与测试结果分析 24 IV 39 5 1 使用的仪器仪表 24 5 2 系统调试 24 结 论 27 致 谢 28 参考文献 29 1 39 第一章第一章 概述概述 1 11 1 出租车计价器概述出租车计价器概述 汽车计价器是乘客与司机
4、双方的交易准则 它是出租车行业进 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 具有良好性能的计价器不管是对宽敞出租车司机朋友依旧乘客 来讲差不多上专门必要的 因此 汽车计价器的研究也是十分有一 个应用价值的 我国在 70 年代开始出现出租车 但那时的计费系统大差不多 上国外进口不但不够准确 价格还十分昂贵 随着改革开放日益深 入 出租车行业的进展势头已十分突出 国内各机械厂家纷纷推出 国产计价器 出租车计价器的功能从刚开始的只显示路程 需要司 机自己定价 计算后四舍五入 到能够自主计费 以及现在的能 够打一发票和语音提示 按时刻自主变动单价等功能 随着都市旅 游业的进展 出
5、租车行业已成为都市的窗口 象征着一个都市的文 明程度 本次设计的目的在于现在各大中都市出租车行业都已普及自动 计价器 因此计价器技术的进展已成定局 而部分小都市尚未普及 但随着都市建设日益加快 象征着都市面貌的出租车行业也将加速 进展 计价器的普及也是毫无疑问的 因此以后汽车计价器的市场 依旧十分有潜力的 1 21 2 单片机的概述单片机的概述 计算机系统已明显地朝巨型化 单片化 网络化三个方向进展 巨型化进展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力 以 解决复杂系统计算和高速数据处理 比如系统仿真和模拟 实时运 2 39 算和处理 单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上 其目的
6、在于计算机微型化和提高系统的可靠性 这种单片计算简称 单片机 单片机的内部硬件结构和指令系统要紧是针对自动操纵应 用而设计的因此单片机又称微操纵器 MCU Micro Controller Unit 用它能够专门容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场操纵 设备中 因此单片机又叫做嵌入式微操纵器 Embedded MCU 单 片机自 20 世纪 70 年代问世以来 以其鲜亮的特点得到迅猛进展 已广泛应用于家用电器 智能玩具 智能仪器仪表 工业操纵 航 空航天等领域 通过 30 多年的进展 性能不断提高 品种不断丰 富 差不多形成自动操纵的一支中坚力量 据统计 我国的单片机 年容量已达 1 3 亿片
7、且每年以大约 16 的速度增长 但相关于 国际市场我国的占有率还不到 1 这讲明单片机应用在我国有着 宽敞的前景 关于从事自动操纵的技术人员来讲 掌握单片机原理 及其应用差不多成为必不可少的学习任务 单片机的应用十分广泛 在工业操纵领域 家电产品 智能化 仪器仪表 计算机外部设备 特不是机电一体化产品中 都有重要 的用途 其要紧的用途能够分为以下方面 显示 通过单片机操纵发光二极管或是液晶 显示特定的图 形和字符 机电操纵 用单片机操纵机电产品做定时或定向的动作 检测 通过单片机和传感器的联合使用 用来检测产品或者 工况的意外发生 通信 通过 RS 232 串行通信或者是 USB 通信 传输数
8、据和 信号 3 39 科学计算 用来实现简单的算法 那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢 淡然不是 目 前 在自动操纵中 一般有三种选择 分不是嵌入式微机 DSP 和 单片机 单片机最明显的优点是价格廉价 从几元人民币到几十元人民 币 这是因为这类芯片的生产量专门大 技术也专门成熟 其次 单片机的体积也远小于其他两种方案 单片机本身一般 用 40 引脚封装 因此功能多一些的单片机也有引脚比较多的 如 68 引脚 功能少的只有 10 多个或 20 多个引脚 有的甚至只有 8 只 引脚 因此 单片机不管在速度依旧容量方面都小于其他两种方案 然而在实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机
9、有专 门高的性能 例如 操纵电冰箱的操纵器就不需要使用嵌入式系统 用一片 51 就能够轻松实现 因此应用的关键是看能否够用 是否 有专门好的性能价格比 51 系列的单片机差不多面世十多年 依旧 没有被淘汰 还在不断进展中 这就讲明是他有宽敞的应用前景 第二章第二章 总体设计方案的论证与比较总体设计方案的论证与比较 2 12 1 总体设计方案的论证与比较总体设计方案的论证与比较 方案一 采纳数字电路操纵 其原理方框图如图 2 1 所示 采 纳传感器件 输出脉冲信号 通过放大整形作为移位寄存器的脉冲 实现计价 然而考虑到这种电路过于简单 性能不够稳定 而且不 能调节单价 也不能依照天气调节计费标准
10、 电路不够有用 其原 理方框图如图 2 1 所示 4 39 图 2 1 数字电路方案 方案二 采纳单片机操纵 利用单片机丰富的 IO 端口 及其 操纵的灵活性 实现差不多的里程计价功能和价格调节 时钟显示 功能 其原理方框图如图 2 2 所示 图 2 2 总体设计思路框图 5 39 采纳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 关于模式的切换需要用到 机械开关 机械开关时刻久了会造成接触不良 功能不易实现 通 过比较以上两种方案 单片机有较大的活动空间 利用单片机丰富 的 IO 端口 及其操纵的灵活性 不但能实现差不多的里程计价功 能和价格调节 时钟
11、显示功能 而且能在专门大的程度上扩展功能 还能够方便的对系统进行升级 为此我们采纳了单片机进行设计 相对来讲功能强大 用较少的硬件和适当的软件相互配合能够专门 容易的实现设计要求 2 22 2 里程计算设计方案论证与比较里程计算设计方案论证与比较 方案一 采纳霍尔线性器件 将转速转变为电压信号提供给单 片机 从而达到计算里程的目的 方案二 采纳霍尔开关器件中的霍尔传感器 A44E 按汽车车轮 转速的高低 每转发出相应数目的脉冲信号 通过比较以上两种设计方案 方案一尽管运行可靠 但体积大 精度低 且由于测量值是模拟量 必须通过 A D 转换后读入计算机 针关于出租车计价器而言较为烦琐 不适用 因
12、此我们采纳方案二 2 32 3 设计总框图设计总框图 本次设计我们利用单片机 AT89S51 芯片作为设计的核心 利用 霍尔传感器测距 实现对出租车计价统计 采纳 AT24C02 实现在系 统掉电的时候保存单价和系统时刻等信息 显示采纳 6 位 LED 数码 管 分屏显示单价 路程 总金额以及时刻 总体设计框图如图 2 3 所示 6 39 图 2 3 总体设计框图 7 39 第三章第三章 硬件设计硬件设计 3 13 1 硬件设计概述硬件设计概述 AT89S51 是一款特不适合单片机初学者学习的机型 它完全兼 容传统的 8051 8031 的指令系统和引脚 而且是当今较为流行的 综合考虑 本次设
13、计的核心采纳 AT89S51 型单片机 在里程测速方面 霍尔元件体积小 重量轻 寿命长 安装方 便 功耗小 因此我们采纳霍尔传感器 A44E 在显示方面 因为采 纳 LCD 液晶段码显示 在距离屏幕 1 米之外就无法看清数据 因 此本次设计采纳 6 位 LED 发光二级管 在其他方面 我们运用到了 AT24C02 掉电存储单元以及四个操纵按键 其总体设计电路图如 3 1 所示 图 3 1 设计总体电路图 8 39 3 23 2 AT89S51AT89S51 介绍介绍 AT89S51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗 高性能 CMOS 8 位单 片机 片内含 4k Bytes ISP In
14、system programmable 的可反复擦 写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采纳 ATMEL 公司的高密 度 非易失性存储技术制造 兼容标准 MCS 51 指令系统及 80C51 引脚结构 芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单 元 功能强大的 AT89S51 可为许多嵌入式操纵应用系统提供高性价 比的解决方案 3 2 1AT89S513 2 1AT89S51 的引脚功能讲明的引脚功能讲明 AT89S51 有 40 个引脚 与 MCS 51 系列单片机引脚完全兼容 如图 3 2 所示 其各自引脚功能如下 Vcc 电源电压 GND 地 P0
15、口 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I O 接口 也即地址 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 口同意指令字节 而在程序校验时 输出指 令字节 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 FLASH 编程和程序校验 时 P1 接收低 8 位地址 9 39 P2 口 P2 口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 4 个 TTL 逻辑门电路 在访问外部程序存储器 或
16、16 位地址的外部数据存储器时 P2 口送高 8 位地址数据 FLASH 编程或校验时 P2 亦接收高位地址和其他操纵信号 P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 接口 P3 口输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路 RST 复位输入 ALE 当访问外部数据时 ALE 地址锁存同意 输出 PROG 脉冲用于锁存地址的低 8 位字节 对 FLASH 存储器编程时 该引脚 还用于输入编程脉冲 PROG EA VPP 外部访问同意 程序储存同意 输出是外部程序存储器的度选通信 PSENPSEN 号 XTAL1 振荡器反相放大及内部是钟发生器的输入端 XTAL2 振荡器反相放大器的输出端 10 39 图 3 2 AT89S51 的引脚结构 3 33 3 里程计算设计里程计算设计 本次设计里程计算采纳霍尔传感器 A44E 时下已的到了广泛的 应用 3 3 13 3 1 霍尔传感器简介霍尔传感器简介 霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器 它具 有灵敏度高 线性度好 稳定性高 体积小和耐高温等特点 在机 车操纵系统中占有特不重要的地位 对测速装置的要求是分辨
