出租车计价器的设计与实现

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1、沈阳航空航天大学课课 程程 设设 计计 报报 告告课程设计名称：微机系统综合课程设计课程设计题目：出租车计价器的设计与实现院（系）：计算机学院专 业： 计算机科学与技术班 级： 24010104学 号： 2012040101037姓 名： 程里指导教师： 罗振说明：结论（优秀、良好、中等、及格、不及格）作为相关教环节考核必要依据；格式不符合要说明：结论（优秀、良好、中等、及格、不及格）作为相关教环节考核必要依据；格式不符合要求；数据不实求；数据不实,不予通过。报告和电子数据必须作为实验现象重复的关键依据。不予通过。报告和电子数据必须作为实验现象重复的关键依据。学术诚信声明 本人声明本人声明：所

2、呈交的报告（含电子版及数据文件）是我个人在导师指导下独立进行设计工作及取得的研究结果。尽我所知，除了文中特别加以标注或致谢中所罗列的内容以外，报告中不包含其他人己经发表或撰写过的研究结果，也不包含其它教育机构使用过的材料。与我一同工作的同学对本研究所做的任何贡献均己在报告中做了明确的说明并表示了谢意。报告资料及实验数据若有不实之处，本人愿意接受本教学环节“不及格”和“重修或重做”的评分结论并承担相关一切后果。 本人签名: 日期： 年 月 日沈阳航空航天大学沈阳航空航天大学课课程程设设计计任任务务书书课程设计名称微微机机系系统统综综合合 课课程程设设计计专业计计算算机机科科学学与与技技术术学生姓

3、名程里程里班级24010104学号2012040101037题目名称出租车计价器的设计与实现出租车计价器的设计与实现起止日期2015年6月29日起至2015年7月10日止课设内容和要求：(1）学习现有出租车计价器的计费规则，至少定义白天和夜间两种计价方式；(2）使用电位器代表出租车的油门输入，步进电机的转速代表出租车的行驶速度，8 个 LED 灯用于显示油门的大小；(3）在键盘上定义几个功能键，用于实现启动、停止、清零功能；(4）LCD 显示打表时间、当前计价方式、实时里程数和总价数。参考资料：【1】张毅刚，刘杰.MCS-51 单片机原理及应用【M】.哈尔滨工业大学出版社，2008【2】高锋.

4、单片微型计算机原理与接口技术【M】.北京：科学出版社，2007【3】胡汉才.单片机原理及其接口技术【M】.北京：清华大学出版社，2004教教研研室室审审核核意意见见： 教教研研室室主主任任签签字字：指导教师（签名）指导教师（签名）年月日学学 生（签名）生（签名）年月日课程设计总结：课程设计总结：经过这些天有关于出租车计价器的课程设计，使我对单片机的应用有了更深的了解。在课程设计的过程中，还是碰到了许多的问题。比如，对于数码管动态扫描显示、数码管的闪烁和键盘的延时防抖的综合编程不能较好地解决；对于一些相关的应用软件没能熟练掌握。通过这几天晚上的苦想和反复调试，最终还是把问题解决了。通过这次课程设

5、计，我最大的收获就是自己的动手能力和独立解决问题的能力得到了很大的提高，也充分体会到了自己设计东西的乐趣、学会查阅资料和对别人的东西融会变通的重要性，也明白了很多知识光靠趴在书本上学是学不到其中的精髓的，必须亲自去试着实践，亲自去经历才能对它们真正的掌握。最大的收获是更清晰了如何有条理的编程。第一个就是流程图，原来不以为然的事现在觉得非常的有必要。第二就是编程顺序，要写一个功能很复杂的程序首先写那些自己可以很快完成的较简单的内容，比如调单价时的闪烁，那么就可以开始只写调一位单价，然后再加入程序可以调两位单价，再然后加入闪烁功能，这样既可以使编程变得更有条理，而且对心态也是很有帮助的。一步一步的

6、完成相应的要求会使自己的心情倍感舒爽而不是一直未能达到要求时的迷茫。但是在我设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如计价的金额位数有限，实际的里程可能会很远，会超出计价器的显示范围。计价器的设计还不够人性化，比如加上语音的提示功能，可能会更有生命力。本设计是对我所学知识的用在实践中一种考验与拓展，并培养我的独立思考、设计和创新能力、解决遇到问题的能力和团队合作能力，以及我在走向工作岗位后能更好的发挥学以致用。在碰到困难时不急不燥，在自主解决的前提下，结合团队力量，解决问题并有所创新。在设计中学会了一些疑难问题的探讨和工作中的协调性，汲取知识的方式和途径。为今后的工作奠定了坚实的基础。在设计的

7、整个过程中，使我学习到很多宝贵的知识。目目 录录1 引言引言.11.1 出租车计价器概述 .11.2 计价器整体功能描述结构 .11.3 各部分电路功能描述.12 计价器硬件设计计价器硬件设计.22.1 系统的硬件构成及功能 .22.2 MCS-51 系列单片机内部结构及功能部件.32.2.1 MCS-51 系列单片机的内部结构框图32.2.2 单片机外部引脚说明.42.2.3 并行输入/输出接口.63 系统的软件设计系统的软件设计.73.1 软件总体设计 .73.2 系统主程序设计 .73.3 显示子程序服务程序.93.4 按键服务程序.94 系统调试与测试结果分析系统调试与测试结果分析.1

8、04.1 系统调试 .104.1.1 硬件调试 104.1.2 软件调试 104.1.3 软硬件联调104.2 电路图.11参考文献参考文献.13附附 录（关键部分程序清单）录（关键部分程序清单）.141 引言1.1 出租车计价器概述出租车计价器概述计价器显示的营运金额是营运里程与价格的函数（等候时间一般折算成一定比例的里程来计算） 。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连接。出租汽车的实际里程通过传感器的脉冲信号在计价器里折算成一定的计价营运里程。目前市场上出租车计价器功能主要有具有数据的复位功能、白天/晚上转换功能、数据输出功能、计时计价功能等等，但能够进行语音播报数据信息的出租车计价器还是比

9、较少见的，针对这一点，我来设计一款多功能出租车计价器，在原有功能的基础上增加单价输出、单价调整、路程输出、显示当前的系统时间、语音播报数据信息等功能。1.2 计价器整体功能描述结构计价器整体功能描述结构设计出租车计价器方案并进行仿真，完成不同方式转换计价，显示路程、单价、总金额。1.3 各部分电路功能描述各部分电路功能描述1 不同情况具有不同的收费标准。(a) 前两公里(b) 后两公里2 具有数据的复位功能(a) 数据清零开关3 数据输出4 按键(a) 启动计时开关(b) 数据复位（清零）(c) 前两公里/后两公里2 计价器硬件设计2.1 系统的硬件构成及功能系统的硬件构成及功能计价器的单片机

10、控制方案图如图 1 单片机控制方案图所示。它由以下几个部件组成：单片机 MCS-51、总金额及单价显示部件、键盘控制部件、里程计算单元、串中显示驱动电路等。利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。图图1 1 单片机控制方案图单片机控制方案图键盘控制MCS-51单片机里程计价单元总金额显示单价显示2.2 MCS-51 系列单片机内部结构及功能部件系列单片机内部结构及功能部件2.2.1 MCS-51MCS-51 系列单片机的内部结构框图系列单片机的内部结构框图分析

11、图 2， 并按其功能部件划分可以看出， MCS-51 系列单片机是由 8 大部分组成的。图 3 为按功能划分的 MCS-51 系列单片机内部结构简化框图。 这 8 大部分是： 一个 8 位中央处理机 CPU。 128 个字节的片内数据存储器 RAM。4 KB 的片内程序只读存储器 ROM或 EPROM。18 个特殊功能寄存器 SFR。 4 个 8 位并行输入输出 I/O 接口：P0 口、 P1 口、 P2 口、 P3 口（共32 线） ， 用于并行输入或输出数据。 1 个串行 I/O 接口。 2 个 16 位定时器/计数器。 1 个具有 5 个中断源， 可编程为 2 个优先级的中断系统。 它可

12、以接收外部中断申请， 定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。图图 2 2 MCS-51MCS-51 系列单片机内部结构框图系列单片机内部结构框图图图 3 3 MCS-51MCS-51 系列单片机内部结构简化框图系列单片机内部结构简化框图2.2.2 单片机外部引脚说明单片机外部引脚说明MCS-51 系列单片机芯片均为 40 个引脚， HMOS 工艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装， 其引脚示意及功能分类如图 4 所示。 CMOS 工艺制造的低功耗芯片也有采用方型封装的， 但为 44 个引脚， 其中 4 个引脚是不使用的。图图 4 4 MCSMCS5151 系列单片机引脚及总线结构系列单

13、片机引脚及总线结构(a)(a) 管脚图；管脚图； (b)(b) 引脚功能分类引脚功能分类（1）主电源引脚 Vcc 和 Vss VCC（40 脚）：接+5 V 电源正端； VSS（20 脚）：接+5 V 电源地端。（2）外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2XTAL1（19 脚）：接外部石英晶体的一端。 在单片机内部， 它是一个反相放大器的输入端， 这个放大器构成了片内振荡器。 当采用外部时钟时， 对于HMOS 单片机， 该引脚接地； 对于 CHMOS 单片机， 该引脚作为外部振荡信号的输入端。 XTAL2（18 脚）：接外部晶体的另一端。 在单片机内部， 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。

14、 当采用外部时钟时， 对于 HMOS 单片机， 该引脚作为外部振荡信号的输入端； 对于 CHMOS 芯片， 该引脚悬空不接。 （3）控制信号或与其它电源复用引脚。控制信号或与其它电源复用引脚有：RST/VPD 、和等 4 种形式。PROGALE/PSENVppEA/A、RST/VPD（9 脚）：RST 即为 RESET， VPD 为备用电源， 所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。B、 (30 脚)：当访问外部存储器时， ALE（允许地址锁存信号）PROGALE/以每机器周期两次的信号输出， 用于锁存出现在 P0 口的低 8 位地址。 C、（29 脚）：片外程序存储器读选通信号输出端， 低

15、电平有效。 PSEND、/Vpp（31 脚）：EA 为访问外部程序存储器控制信号，低电平有效。EA(4) 输入/输出（I/O）：引脚 P0 口、 P1 口、 P2 口及 P3 口A、 P0 口（39 脚32 脚）：P0.0P0.7 统称为 P0 口。P0 口是一个三态双向口， 可作为地址/数据分时复用口， 也可作为通用 I/O 接口。 B、 P1 口（1 脚8 脚）：P1.0P1.7 统称为 P1 口， 可作为准双向 I/O 接口使用。 C、 P2 口（21 脚28 脚）：P2.0P2.7 统称为 P2 口， 一般可作为准双向I/O 接口。它具有通用 I/O 接口或高 8 位地址总线输出两种功

16、能.D、 P3 口（10 脚17 脚）：P3.0P3.7 统称为 P3 口。P3 口除了可作为通用准双向 I/O 接口外， 每 1 根线还具有第 2 功能。(见图 5)图图5 P3 口第口第 2 功能表功能表2.2.3 并行输入并行输入/输出接口输出接口 对于四个并行输入/输出接口前面已经简单介绍过了。本设计中主要用到了P1 口现在着重介绍，一下 P1 口。 P1 口为准双向口 其 1 位的内部结构如图 6 所示。 它在结构上与 P0 口的区别在于输出驱动部分， 其输出驱动部分由场效应管 V1 与内部上拉电阻组成。 当其某位输出高电平时， 可以提供拉电流负载， 不必像 P0 口那样需要外接电阻。 从功能上来看 P1 只有一种功能（对 MCS-51 子系列） ， 即通用输入输出 I/O 接口，具有输入、