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1、单片机原理与应用技术课程设计报告题目：基于单片机控制的出租车计价器专业班级：电气工程及其自动化082姓名：牛振锋时间：2011.02.21-2011.03.11指导教师：邵峰X君鹏孔晓红陈艳峰完成时间2011年03月23日基于单片机控制的出租车计价器1设计目的与要求（ 1） 显示：可以显示单价、里程、总金额（ 2） 停车计费功能：中途因故停车超过5分钟后每分钟按当时单价的50%收费（ 3） 自动分时计费功能：白天和夜间应能自动更换单价（ 4） 性能里程误差小于2%（ 5） 扩展功能（ 6） 可增加时钟功能（ 7） 可增加数据掉电保护功能2方案完成时间三周（ 1） 第一周完成软件和硬件的整体设计
2、，同时按要求上交设计报告一份。（ 2） 第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。（ 3） 第三周完成软件和硬件的联合调试。3设计内容（ 1） 画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（ 2） 确定元器件及元件参数；（ 3） 进展电路模拟仿真；（ 4） SCH文件生成与打印输出；4编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。5辩论（ 5） ）在规定时间内，完成表达并答复下列问题。（ 6） ）论文构造清晰，层次清楚，理论严谨（ 7） 任务书要求单页打印。1.5倍行间距，标准字间距。1弓I言31.1 出租车计价器概述31.2 系统主要功能31.3 方案论证与比拟32出租车计价器硬件设计42
3、.1 系统的硬件构成及功台匕目匕42.2 AT89S51单片机及其引脚说明.42.3 里程计算、计价单元的设计52.4 数据显示单元设计53 系统软件设计73.1 系统主程序设计73.2 定时中断程序设计73.3 里程计数中断效劳程序设计73.4 中途等待中断效劳程序设计73.5 键盘效劳程序设计73.6 显示子程序效劳程序设计74 计价器使用说明85 系统调试与测试结果分析85.1 使用的仪器仪表85.2 系统调试86 心得体会9参考文献9附录10基于单片机控制的出租车计价器摘要：本设计以89S51单片机为中心、附加A44E霍尔传感器测距，实现对出租车计价统计，采用AT24C02实现在系统掉
4、电的时候保存单价和系统时间等信息，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根本的计价，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价。关键词：单片机、计价器、程序1 引言本次课程设计利用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、本钱低等特点。1.1 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
5、进展语音播报数据信息的出租车计价器还是比拟少见的，针对这一点我们来设计一款多功能出租车计价器，在原有功能的根底上增加单价输出、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 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、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间等信息等功能。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根本的计价，而且还能根据白天、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。1.3 方案论证与比拟方案一：采用数字电路控
6、制。采用传感器件，输出脉冲信号，经过放大整形作为移位存放器的脉冲，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，也不能根据天气调节计费标准，电路不够实用。方案二：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，实现根本的里程计价功能和价风格节、时钟显示功能。通过比拟以上两种方案，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, 案。而且还可以方便的对系统进展升级,所以我们采用后一种方图1单片机控制方案图2计价器硬件设计本系统的硬件设计主要包括单片机AT89S51、数据显示部件、A44E霍尔传感器电路、里程计算及计价单元的设计
7、。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。2.1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所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89S51、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，实现根本的里程计价功能和价风格节、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展升级。具体电路参见“多功能出租车计价器总体电路图。2.2AT89S51单片机及其引脚说明P1.1 匚交39 mo (AiMij3Pl .3C43- TOJ (AD2)P1.4L336
8、 P0.3 (AD3)酬0轴F1，匚 P0.4 (ALM)P1 6二7 PO.S M可产1节匚33 PD.B (AErst r932 PO.7 iAD7*口31IT川田Pa1匚1130n*LEPROGihiro）盟序二12in7TTjps.se13(TP3,4C142T M (A14)匚1526 P2,.5(A13?所卜PS后匚16 P2.4泄t4出口gT匚1724XTA12IZ18如 P22 (A 10)XTAUC幅 R2.1 (AO)叫口匚2021 P20 (A0)AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，
9、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序存储器既可在线编程ISP也可用传统方法进展编程及通用8位微处理器于单片芯片中，具有高性价比。AT89S51是一个有4g引脚的芯片，引脚配置如图2所示。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，图2AT89S51引脚配置2.3 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，送到单片机，经处理计算，送给显示单元的。其原理如图3所示。图
10、3传感器测距示意图由于A44E属于开关型的霍尔器件，其工作电压X围比拟宽4.518V，其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的IO端口上，而且其最高检测频率可到达1MHZ。A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器（即硅霍耳片）B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个根本局部组成。在输入端车入电压CCV,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，那么与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差HV输出，该HV信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC（即OPB）时，触发器输出高电压（相对
11、于地电位），使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场到达释放点（即rPB）时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍耳开关完成了一次开关动作。我们选择了P3.2口作为信号的输入端，内部采用外部中断0这样可以减少程序设计的麻烦，车轮每转一圈我们设车轮的周长是1米，霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数到达1000次时，也就是1公里，单片机就控制将金额自动的加增加，其计算公式：当前单价X公里数=金额。2.4 数据显示单元设计由于设计要求有单价2位、路程2位、总金额3位显示输出，加上我们另外扩展了
12、时钟显示包含时分秒的显示，采用LCD液晶段码显示，在距离屏幕1米之外就无法看清数据，不能满足要求，而且在白天其比照度也不能够满足要求，因此我们采用6位LED数码管的分屏显示，数据的分屏的显示是通过按键S1来实现切换的，如图4所示。在出租车不走的时候，按下S1,可以实现数据的分屏显示；车在行走的时候只有总金额和单价显示屏在显示，当到达目的地的时候，客户要求查看总的里程的时候，就可以按下S1切换到里程和单价显示屏，供客户查询。显示电路的电路原理图如图5所示。120046L27846S25 5. 2 4, 62 4. 6图7S1切操显示屏图4S1切换显示屏口加口：和谩鼠工ABhiIdIlLLE)JJ
13、 *lrd 且 fwJ9图8显示器原理图从单片机串口输出的信号先送到左边的移位存放器74HC164 ,由于移位脉冲的作用，使数图5显示器原理图据向右移，到达显示的目的。移位存放器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1headed接电源，插头2header2接数据和脉冲输出端。电路中的三个整流管D1D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。3系统的软件设计本系统的软件设计主要可分为主程序模块、定时计数中断程序、里程计数中断效劳程序、中途等待中断效劳程序、显示子程序效劳程序、键盘效劳程序六大模块。下面对各局部模块作介绍。3.1 系统主程序设计在主程序模块中，需要完成对各接口芯片的初始化、
14、出租车起价和单价的初始化、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。另外，在主程序模块中还需要设置启动/去除标志存放器、里程存放器和价格存放器，并对它们进展初始化。然后，主程序将根据各标志存放器的内容，分别完成启动、去除、计程和计价等不同的操作。主程序流程图如图9所示。当按下S1时，就启动计价，将根据里程存放器中的内容计算和判断出行驶里程是否已超过起价公里数。假设已超过，那么根据里程值、每公里的单价数和起价数来计算出当前的累计价格，并将结果存于价格存放器中，然后将时间和当前累计价格送显示电路显示出来。当到达目的地的时候，由于霍尔开关没有送来脉冲信号，就停顿计价，显示当前所应该付的金额和对应的单价，到下次启动计价时，系统自动对显示清零，并重新进展初始化过程。3.2 定时中断效劳程序在定时中断效劳程序中，每100m产生一次中断，当产生10次中断的时候，也就到了一秒，送数据到相应的显示缓冲单元，并调用显示子程序实时显示。其程序流程如图10所示。3.3 里程计数中断效劳程序每当霍尔传感器输出一个低电平信号
