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1、浙江理工大学单片机系统设计及应用实验 设计报告题 目： 出租车计价系统 专 业： 机械电子工程 班 级： 姓 名： 学 号： 0000000000000 指导教师： 张建义 机械与自动控制学院2016 年 7 月 3 日摘 要随着社会的进步，电子类产品也得到了广泛的发展，尤其是单片机的发展异常迅速。由于单片机的特殊结构形式，在某些应用领域中，它承担了一些通用的微型计算机无法完成的工作，它是一种高性能，低价格的处理器，集成度高，体积小，可靠性又高，控制功能强，电压低。由于单片机具有这些特点，人类的生活应用中十分广泛。本文以 AT89C51 单片机为中心，附加 A44E 霍尔传感器测距（本电路中用
2、模拟开关替代），实现对出租车计价，采用 AT24C512B 实现在系统掉电的时候保存单价，输出采用 8 段数码显示管，显示行驶总里程和总金额。模拟出租车计价器设计：进行里程显示，预设起步价和起步公里数；行程按全程收费，有复位功能和启动功能，启动后，开始计价。采用单片机进行设计，可以用较少的硬件和适当的软件相互配合来实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能,应用前景广阔。关键词：出租车；计价器；AT89C5目目 录录摘 要第 1 章、出租车计价系统的设计要求与设计方案11.1 出租车计价器概述.11.2 系统主要功能.11.3 方案论证与比较.1第 2 章、系统硬件设计.2
3、2.1 设计方案与硬件说明.22.2 硬件设计说明 .22.3 硬件电路组成.62.3.1 驱动电路 .62.3.2 显示电路 .82.3.3 复位电路 .92.3.4 时钟电路 .92.3.5 按键电路 10第 3 章、系统软件设计113.1 软件总体设计.113.2 系统程序设计 11第 4 章、系统调试12第 5 章、设计小结18参考文献参考文献.19附录一附录一20附录二附录二21附录三附录三23附录四附录四26第第 1 章、出租车计价系统的设计要求与设计方案章、出租车计价系统的设计要求与设计方案1.1 出租车计价器概述计价器显示的是单价、路程和总价。出租车计价器通过传感器与行驶车辆连
4、接，但在此次课程设计中，因没有传感器，所以用键盘取代，用按键的次数来代表里程数。该课程设计的出租车计价器功能主要有具有数据的复位功能、单价修改功能、数据输出功能、计价功能等。1.2 系统主要功能本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、单价修改、数据输出、计价、单价输出及调整、路程输出等功能。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，而且还能手动来调整单价。1.3 方案论证与比较方案一：采用数字电路控制采用传感器件，输出脉冲信号，经过放大整形作为移位寄存器的脉冲，实现计价，但是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，电路不够实用。方案二：
5、采用单片机控制利用单片机丰富的 I/O 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。通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，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，所以采用后一种方案更好些。第第 2 章、系统硬件设计章、系统硬件设计2.1 设计方案与硬件说明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的附加功能。设计采用 AT89C51 单片机为主控器，以 A44E 霍尔传感器测距（按键替代），实现对出租车的基本的计价设
6、计，输出采用 8 段数码显示管。利用单片机丰富的 I/O 端口，及其控制的灵活性，实现基本的计价功能。其系统结构图如图 2-1 所示：按 键 控 制AT89C51单片机复位电路时钟电路显示模块显示单价、总里程和总金 额图图 2-12-1 系统结构图系统结构图本电路设计的计价器能实现基本的计价功能，单片机计算总价的公式为：总价起步价+单价（总里程起步里程）。AT89C51 作为一个单片微型计算系统，灵活性高，其强大的控制处理功能和可扩展功能设计电路提供了很好的选择。2.2 硬件设计说明单片机是单片微型计算机的简称，单片机以其卓越的性能，得到广泛的应用，已经深入到各个领域。在这次设计中，我们用到
7、P0 口和 P2 口，P0 口为 8位三态 I/O 口，此口为地址总线及数据总线分时复用；P2 口为 8 位准双向口，与地址总线高八位复用；P0 口和 P2 口都有一定的驱动能力，P0 口的驱动能力较强。 设计中，为了能够让数码管更好的正常显示，我们采用了驱动电路来驱动。在本次硬件设计中，我们考虑采用芯片 74LS245 来驱动数码管显示。设计电路时，考虑到用里程（霍尔）传感器价格昂贵，且不便于试验检测，在设计中采用一个模拟开关来代替。模拟开关一端接在 P3.4 口，另一端接地，通过来回高低电平的变化，每按两次，对应的里程数加一。通过在程序中设置的里程和金额的信息，在加上驱动电路的设计，就可以
8、在数码管上分别显示总金额和总里程。在显示方面，可以用液晶显示，也可以用数码管进行显示。由于在这次设计中只需要显示里程和金额信息，我们采用数码管进行显示。这样既节约了成本，又可以达到显示的目的。同时为了减少硬件的复杂度，我们采用了动态显示方式，选用了共阴极数码管。为了焊接方便，我们选用了集成在一起的数码管。我们还设计了控制按键，能够很好的对出租车计价器控制，如启动/停止按键，清零按键等。AT89C51 单片机简介：AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4KB 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非
9、易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，具有高性价比，其引脚配置如图 2-2 所示。图图 2.22.2 AT89C51AT89C51 引脚配置引脚配置AT89C51 芯片的 40 个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当 RST 变为高电平并保持 2 个机器周期时，将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打开或关闭该功能。DISKRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态
10、。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P0 口 一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口。也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在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（低 8 位）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 口接收指令字节，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 一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑
11、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）。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。P1 口部分端口引脚及功能如表 2-1 所示。表表 2-12-1 P1P1 口特殊功能口特殊功能P1 口引脚特殊功能P1.5MOSI（用于 ISP 编程）P1.6MOSI（用于 ISP 编程）P1.7SCK（用于 ISP 编程）P1 口引脚 特殊功能P1.5MOSI（用于 ISP 编程）P1.6MOSI（用于 ISP 编程）P1.7SCK（用于 ISP 编程）P2 口 一个带
12、内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 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时，P2 口线上的内容在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验期间，P2 亦接收低 8 位地址。P3 口 一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL
13、 逻辑门电路。对 P3 口写“1”时，它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口。作输入端口使用时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2-2 所示。P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号。表表 2-22-2 P3P3 口特殊功能口特殊功能P3 口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断 0）P3.3（外部中断 1）P3.4T0（定时器 0 外部输入）P3.5T1（定时器 1 外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P
14、3.7（外部数据存储器读选通）P3 口引脚 特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2 （外部中断 0）P3.3 （外部中断 1）P3.4T0（定时器 0 外部输入）P3.5T1（定时器 1 外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）硬件系统设计说明： 按下计价按键时，显示起步价和起步里程范围，这些在程序中设置；当等于或超过三公里后，按计算总价的公式为：总价起步价单价（总里程起步里程）进行计价。本设计中，起步价白天为 8 元，晚上位 10 元，起步里程为,3 公里，白天晚上的切换可以通过（白/黑）键切换，以满足不同时间段价格调整
15、的需要。 2.3 硬件电路组成硬件组成主要包括：驱动电路、显示电路、复位电路、掉电保护电路、时钟电路、按键电路。其整体电路图 2-3 所示：图图 2.3 计价器整体电路图计价器整体电路图2.3.1 驱动电路74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 led 或者其他的设备。总线驱动器74LS244 和 74LS245 经常用作三态数据缓冲器，74LS244 为单向三态数据缓冲器，而 74LS245 为双向三态数据缓冲器。本设计用 74LS245 作为驱动芯片，双向总线发送器/接收器(3S)，管脚图如图 2-4 所示。图图 2-42-4 驱动芯片管脚图驱动芯片管脚图74LS245 主要电器特性的典型值如下： A A 总线端 B B 总线端 三态允许端(低电平有效) GDIR 方向控制端 功能表如表 2-3 所示： 表表 2-32-3 功能表功能表Enable DirectionControlGDIR OperationL LL HH XB data to A busA data to B busIsolation利用 74LS245 来驱动数码管显示，单片机的 P2.0 到 P2.7 分别接 A0 到 A7管脚，进行数据的传送，其中 AB/BA 接高电平，控制数据从 A 到 B 进行传送，B0 到 B7 分别接数码管的位选
