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1、百色职业学院毕业论文出租车计价器摘 要：出租车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，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无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。因此，汽车计价器的研究也是十分有一个应用价值的。该系统由AT89S51单片机控制,满足计程、计时、计费、存储等多种计量功能为一体的出租车计价器的实用要求。相比于普通的模拟电路控制，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的实现设计要求，且灵活性强，可以通过软件编程来完成更多的附加功能。针对计费模式的切换，通过软件编程就可以轻易而
2、举的实现。避免了机械开关带来的不稳定因素。关键词：出租车计价器 单片机 控制第 v 页 共20页目 录第一章 前 言1第二章 设计要求22.1 基本功能22.3 扩展功能2第三章 系统的组成及工作原理33.1 系统的硬件构成及功能33.2 AT89S51单片机及其引脚说明4第四章 硬件电路方案设计74.1方案比较与确定74.2 里程计算、计价单元的设计74.3 显示单元电路设计94.4 键盘显示模块设计10第5章 系统的软件设计125.1 系统主程序设计125.2 定时中断服务程序145.3 显示服务程序145.4 键盘服务程序15第6章 系统调试与测试结果分析176.1 使用的仪器仪表和工具
3、176.2 调试的方法17第7章 结论18参考文献19附录20附录1 总体设计电路图20附录2 元件清单20附录3 全部源程序21 第一章 前 言随着我国国民经济的告诉发展，出租车已成为城市公共交通的重要组成部分。出租车计价器这一专用计算器具必须经当地技监局所属的管理部门坚定认可，且出租车安装计价器整车鉴定合格后才能运营。针对电子式出租车计价器，建设部于1997年12月1日开始贯彻新的行业标准“CJ5024-1997”，要求“本标准实施之日起，电子式出租车计价器的设计，制造，和检验必须符合本标准的规定”。根据新标准选择性能价格比高的计价器，并与有关出租车管理部门一起确定选用哪个品牌则是计量部门
4、的职责。如何选用计价器，主要应考虑两个方面：第一是性能和质量是否符合新标准CJ5024-1997，性能还包括本地区行政管理部门随时间，区域和车型在运价上的调整，如里程费，等候费，空贴费，夜间补偿费等作变更时，改变计价器运行程序的繁简程度。同时要考虑计价器自身防作弊的性能。第二要关注该品牌计价器是否具备升级换代或者是扩展功能。虽然现在个别大城市有全部更新出租车计价器一步到位的能力，但绝大部分城市还不具备这种条件，须按步骤先安装计价器，再装语音提示器，然后才考虑票据打印或者IC卡管理及收费等问题，这样在选用计价器时就要想到它在未来发展中的配套能力，否则将延误出租车科学化管理的进程。本次课程设计利用
5、单片机技术来实现一台多功能出租车计价器，具有性能可靠、电路简单、成本低等特点。第二章 设计要求2.1 基本功能（1）显示：可以显示里程、金额、等待时间、速度。（2）计费功能：起步公里数为3公里，价格为8元；若实际运行大于3公里，按单程价格为2元/公里，往返则价格为1.5元/公里。（3）按键功能：单程/往返分别由“单程” 按键和“往返” 按键设定；按“暂停” 键，计价器可暂停计价；按“清除” 键，计价器能将记录数据（里程、等待时间与金额等）自动清0；按“查询”键，能自动显示总等待时间；按“返回”键，仍然显示里程和金额。2.2 性能：公里数检测误差不超过10。2.3 扩展功能停车计费功能：用单片机
6、控制电机转动，并用光电传感器检测转盘转动模拟车速，车速与转盘转速成正比。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。第三章 系统的组成及工作原理本系统的硬件设计主要包括单片机AT89S51、数据显示部件、模拟行驶路程单元、及计价单元的设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现多功能的出租车计价器设计。3.1 系统的硬件构成及功能计价器的单片机控制方案图如图1 单片机控制方案图所示。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选择、时间显示控制等功能。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
7、进行升级。具体电路参见附录中“多功能出租车计价器总体电路图”如图3.1 单片机控制方案图。图3.1 单片机控制方案图3.2 AT89S51单片机及其引脚说明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。AT89S51是一个有40个引脚的芯片，引脚配置如图3.2 AT89S51引脚配置所示。图3.2 AT89S51引
8、脚配置AT89S51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。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
9、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3-1 P1口特殊功能所示。表3-1 P1口特殊功能P1口引脚特殊功能P1.5MOSI（用于ISP编程
10、）P1.6MOSI（用于ISP编程）P1.7SCK（用于ISP编程）P2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
11、动（吸收或输出电流）4个TTL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3-2 P3口特殊功能所示。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3-2 P3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）P3.7 （外部数据
12、存储器读选通）PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN/有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN/信号。EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压VPP。第四章 硬件电路方案设计4.1方案比较与确定出租车计价系统在模拟车轮转动方面上可以采用两种方案：一种是用555芯片产生固定频率的脉冲模拟。这种方案产生脉冲频率很高，但是调
13、节比较麻烦。第二种是采用槽型光耦的通与断来模拟转动，使用电机转盘对光耦的切割来产生脉冲。这种方案产生脉冲频率不高，但是转速可以轻松调节。经过仔细考虑和权衡，由于两种方案均有其优点，决定同时使用两种方案，两个模拟源可以根据需要任意使用。在显示问题上，可以使用7279芯片控制显示，也可以通过动态扫描实现显示功能。考虑到动态扫描使用的硬件较少，本着简捷易行的原则，采用了动态扫描的方案。4.2 里程计算、计价单元的设计里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，在该系统中用两种脉冲发生器进行模拟,送到单片机，经处理计算,送给显示单元的。其原理如图4.1 所示。图4.1 模拟测距示意图5
14、55电路来产生一个脉冲来模拟霍尔传感器输出的里程脉冲，选择P1.0口作为信号的输入端，内部采用外部中断0，555脉冲产生电路输出一个脉冲信号直接加到IO口P1.0上(产生的频率F=1/T=1.414/(R1+2R2)C1)，由单片机的内部算法对脉冲计数，通过计算将脉冲增加体现在金额和里程上。具体电路如图4.2所示。图4.2 555脉冲产生电路图光偶电路是以光为媒介传输电信号的一种光一电转换器件，是另一种模拟将出租车行驶时车轮所转的圈数转换成脉冲信号送入数据处理电路。H92B4是光偶电路的基本元件，它由发光源和受光器两部分组成，发光源为发光二极管，受光器为光敏三极管。当发光源与受光器之间存在光线
15、阻挡时，输出端由高电平变为低电平，恢复光通路又变为高电平，就这样形成一个个的高低电平脉冲。选择P3.4.口作为信号的输入端，内部采用外部中断0，光偶电路输出一个脉冲信号直接加到外部中断0上，引起单片机的中断，对脉冲计数，通过计算将脉冲增加体现在金额和里程上。具体电路如图4.3所示。图4.3 H92B4光偶电路4.3 显示单元电路设计由于设计要求有里程、金额、等待时间、速度显示输出，所以采用8位LED数码管的分屏显示。显示电路由8数据锁存器74HC573、译码器74LS138、8位LED数码管组成。电路如图6所示，74HC573用于连接51单片机和LED数码管，51单片机的P0.0P0.7分别顺序对应数码管的AG和dp，当位P0.0为1时，对应A段点亮，以次类推。而51单片机的P2.0P2.2接74LS13
